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NatürlicheZahl
Anmeldungsdatum: 24.03.2008
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 NatürlicheZahl Verfasst am: 06. Apr 2009 23:16 Titel: Selbstbau: Induktive Kopplung |
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Hallo,
im Rahmen meiner Präsentationsprüfung im Abitur würde ich gerne eine kleine Schaltung selbst bauen, um das Prinzip der induktiven Kopplung zu verdeutlichen.
Was ich mir vorgestellt habe:
Eine Leiterschleife selbst bauen, die dann ein Magnetfeld erzeugt und einen zweiten Leiter anregt, der eine Leuchtdiode o.ä. enthält, die die Energieübertragung aufzeigt.
Das, was ich meine, wird im folgenden Video bei 9min30sek gezeigt:
http://video.google.de/videoplay?docid=78204243572650995&ei=_2baSYyJHMTC-AaFkMWzBQ&q=rfid&hl=de
Ist das so einfach möglich? Was benötige ich dafür?
Für Hilfe wäre ich dankbar!
NatürlicheZahl  |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
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| schnudl Verfasst am: 07. Apr 2009 18:18 Titel: |
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natürlich ist das so möglich, allerdings müsstest du dir schon überlegen (rechnen!) ob das mit einer Schleife reicht, um eine LED zum Flackern zu bekommen. Ich bin da etwas skeptisch, aber vielleicht hab ich unrecht.
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Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
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NatürlicheZahl
Anmeldungsdatum: 24.03.2008
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| NatürlicheZahl Verfasst am: 07. Apr 2009 18:25 Titel: |
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Wie berechne ich das? |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
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| schnudl Verfasst am: 07. Apr 2009 19:38 Titel: |
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naja, an welche Anordnung hast du denn gedacht?
Du kannst ja mal das Feld eines stromdurchflossenen Ringes ausrechnen und die induzierte Spannung in einem weiteren Ring, der sich nahe dran befindet, auf Basis des Induktionsgesetzes bestimmen.
Wenn du siehst, dass das etwas wenig ist, musst du evtl an der Windungszahl schrauben. Man kann auch mit der Frequenz raufgehen oder einen Eisenkern nehmen...
Aber das muss erst mal von dir kommen.
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Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
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Gast
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| Gast Verfasst am: 07. Apr 2009 19:54 Titel: |
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| schnudl hat Folgendes geschrieben: |
Du kannst ja mal das Feld eines stromdurchflossenen Ringes ausrechnen und die induzierte Spannung in einem weiteren Ring, der sich nahe dran befindet, auf Basis des Induktionsgesetzes bestimmen. |
Kann ich mit dieser Formel das magnetische Feld um einen stromdurchflossenen Leiter/Ringes ausrechnen?
 , wobei n die Anzahl der Windungen ist, l die Länge des Leiters und I die Stromstärke.
Wie rechne ich nun die induzierte Spannung in einem weiteren Ring aus?
Mit  ?
Danke! |
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NatürlicheZahl
Anmeldungsdatum: 24.03.2008
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| NatürlicheZahl Verfasst am: 07. Apr 2009 19:55 Titel: |
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Entschuldigung, ich war nicht eingeloggt. Die Antwort war von mir
Falls die o.g. Formel richtig sind, was muss ich dann für
 und  einsetzen? |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 07. Apr 2009 23:03 Titel: |
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Und ganz nebenbei: Welche Frequenz hat die Erregerspannung?
mfG F |
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NatürlicheZahl
Anmeldungsdatum: 24.03.2008
Beiträge: 87
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| NatürlicheZahl Verfasst am: 08. Apr 2009 10:07 Titel: |
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Ist das wichtig dafür? Woher weiß ich wie hoch die Erregerfrequenz ist? |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 08. Apr 2009 11:13 Titel: |
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Hinweis: Oben steht U_ind = dPhi / dt.
mfG, F. |
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NatürlicheZahl
Anmeldungsdatum: 24.03.2008
Beiträge: 87
Wohnort: Berlin
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| NatürlicheZahl Verfasst am: 08. Apr 2009 11:38 Titel: |
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Danke für die Antwort , aber leider hilft mir das momentan nicht weiter  |
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wishmoep
Anmeldungsdatum: 07.09.2008
Beiträge: 1342
Wohnort: Düren, NRW
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| wishmoep Verfasst am: 08. Apr 2009 11:49 Titel: |
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Ich glaube dir fehlen einige Grundlagen bzgl. der angewandten Mathematik (Analysis Stufe 11/12) und der zugrunde liegenden Physik.
Eine Spannung wird ja nur durch ein zeitlich verändertes Magnetfeld, genauer durch einen zeitlich veränderten magnetischen Fluss induziert.
Der Magnetische Fluss setzt sich wie folgt zusammen:
Und da Physiker ja prinzipiell faul sind (vllt. sogar noch fauler als Mathematiker) hat man das (t) also die Abhängigkeit von t als Variable direkt weggelassen.
=B(t)\cdot A(t))
Jetzt hast du in der Formel die zeitliche Änderung des Magnetischen Flusses stehen, oder von mir aus auch erste Ableitung nach der Zeit.
Nimmt man an, dass  - also die Fläche, die vom Magnetfeld durchdrungen wird sich nicht ändert, kann man einfacher schreiben:
So - wie ändert sich jetzt die Magnetische Flussdichte (B)?
Nehmen wir exemplarisch die Formel für das innere einer Spule:
Was ändert sich hier? Die Permeabilitätszahlen? Nein. Die Windungszahl? Nein. Die Länge? Nein. Also kann man das alles zusammenfassen in eine Konstante, nennen wir sie k.
mit
Was ändert sich also? Und "wie" bzw. "warum" ändert es sich? (Denk mal an deine "Stromart" die du zuhause hast - AC oder DC?  ) |
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NatürlicheZahl
Anmeldungsdatum: 24.03.2008
Beiträge: 87
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| NatürlicheZahl Verfasst am: 08. Apr 2009 11:57 Titel: |
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Vielen Dank für die Erläuterung
Da k ja eine Konstante ist, kann sich ja nur die Stromstärke I ändern.
Zuhause haben wir Wechselstrom , dass heißt das Vorzeichen der Spannung ändert sich, richtig?
Was bedeutet eigentlich genau "zeitlich verändertlich/verändertes"? |
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wishmoep
Anmeldungsdatum: 07.09.2008
Beiträge: 1342
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| wishmoep Verfasst am: 08. Apr 2009 15:55 Titel: |
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Das bedeutet, dass sich Betrag/Richtung des Feldvektors ändern.
Ihr habt zu Hause Wechselstrom; ich glaube in Europa hat jeder Haushalt Wechselstrom.
Es gibt natürlich unterschiedliche Spannungsverläufe ("Kurven") aber das was man aus der Steckdose speist ist eine Sinuskurve.
Wenn du einen Blick in die Formelsammlung wirfst wirst du folgendes finden:
)
oder
)
Das wäre dann der Stromstärken-"verlauf" bei einem Sinusförmigen Wechselstrom. Was bedeuten nun die einzelnen Variablen?
Die Amplitude beziehungsweise das "i_max" ist wie es schon heißt die maximale Stromstärke.
Das kleine Omega könnte noch aus der Mechanik als Kreisfrequenz bekannt sein.
Dieses kann man sich aus der Frequenz "überleiten", da folgendes gilt:
woraus dann folgt 
Das kleine Phi kann man hier in der Regel vergessen; es ist lediglich bei einer Phasenverschiebung relevant.
Kannst du jetzt mit dem Vorwissen versuchen  zu bilden, wenn wir davon ausgehen, dass alles bis auf die Stromstärke konstant ist? |
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NatürlicheZahl
Anmeldungsdatum: 24.03.2008
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| NatürlicheZahl Verfasst am: 09. Apr 2009 15:35 Titel: |
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Also ich habe mir das gerade mal aufgeschrieben und jetzt habe ich hier 20 Formel auf meinem Blatt und versteh ehrlich gesagt nicht allzu viel davon
Also mal anfangen:
Wenn ich es richtig verstanden habe gilt:
Richtig?
Nur wie soll ich
 aus bilden?
Danke |
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Gargy
Anmeldungsdatum: 24.11.2006
Beiträge: 1046
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| Gargy Verfasst am: 09. Apr 2009 15:51 Titel: |
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Hm? Du sollst nicht aus  die Ableitung bilden. Schau mal, was wishmoep dir noch gesagt hat:
| wishmoep hat Folgendes geschrieben: |
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| wishmoep hat Folgendes geschrieben: |
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| wishmoep hat Folgendes geschrieben: |
oder
...
woraus dann folgt
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Ich habe ins Blaue geschossen und ins Schwarze getroffen - Friedrich Dürrenmatt |
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NatürlicheZahl
Anmeldungsdatum: 24.03.2008
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| NatürlicheZahl Verfasst am: 09. Apr 2009 16:36 Titel: |
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Also wenn ich das jetzt mal von hinten "aufrolle" dann steht da für B:
)
Also habe ich einfach das kleine omega und I eingesetzt.
Jetzt müsste ich das ja in einsetzen, also B von oben ableiten.
Wie mach ich das? Ist es überhaupt richtig so? |
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wishmoep
Anmeldungsdatum: 07.09.2008
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| wishmoep Verfasst am: 09. Apr 2009 16:48 Titel: |
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Könntest du vielleicht schon geschrieben haben, aber ich denke du hast Analysis der 12 gerade oder schon länger hinter dir?
Tipp: Kettenregel |
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NatürlicheZahl
Anmeldungsdatum: 24.03.2008
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| NatürlicheZahl Verfasst am: 09. Apr 2009 17:16 Titel: |
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Was bedeutet das Zeichen über dem I? Soll das auch ein Punkt sein oder hat das Dach eine andere Bedeutung?
| wishmoep hat Folgendes geschrieben: |
Kannst du jetzt mit dem Vorwissen versuchen zu bilden, wenn wir davon ausgehen, dass alles bis auf die Stromstärke konstant ist? |
Wenn alles außer die Stromstärke I konstant ist, dann bleibt doch nur
 stehen oder?
Und daraus würde dann folgen:
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wishmoep
Anmeldungsdatum: 07.09.2008
Beiträge: 1342
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| wishmoep Verfasst am: 10. Apr 2009 01:16 Titel: |
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Oh Oh Oh!
Ich habe dir schon mim Zaunpfal ins Gesicht geschlagen, Thema Kettenregel.
Wir leiten nach der Zeit ab:
Das pünktchen darüber ist nur ne Abkürzung, weil unsereiner ist ja faul.
Kleiner mathematischer Exkurs:
Verkettete Funktionen, z.B. g in f: ))
Einfaches Beispiel: =\left(1+x\right)^2) mit 1+x als innere und x^2 als äußere Funktion.
Wenn man das ganze nun über den Differentialquotienten herleitet kommt man auf die Regel, dass die Ableitung gleich der inneren mal der äußeren Ableitung ist.
)\right]'=v'(x)\cdot u'(v(x)))
Wenden wir das ganze also auf unsere Sinusfunktion an.
'} \cdot\underbrace{\cos}_{=(\sin)'}\left(\omega\cdot t+\varphi\right))
Nimm nochmal ein GK, besser LK Analysis Buch der Stufe 12 zur Hand, oder ein äquivalentes Uniskript. |
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NatürlicheZahl
Anmeldungsdatum: 24.03.2008
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| NatürlicheZahl Verfasst am: 14. Apr 2009 00:24 Titel: |
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| wishmoep hat Folgendes geschrieben: | Das bedeutet, dass sich Betrag/Richtung des Feldvektors ändern.
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Das ist dann genau der Grund, warum eine Spannung in einer Spule (zum Beispiel beim Transformator) induziert wird richtig? |
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