Stabmagnet, U-Magnet, Induktion

S-Layer · Anmeldungsdatum: 24.02.2010 Beiträge: 11

Hallo,

ich habe ein paar Fragen zur _linearen_ Induktion, die mich schon eine Zeit beschäftigen... wäre toll, wenn jemand da etwas weiß Thumbs up!

Versuchsaufbau:
Ich habe einen Stabmagneten mit einen Nord und Südpol, einen U-Magneten, sowie eine Kuperspule.

Zuerst zum U-Magneten:
Ich bekomme eine Strominduktion, wenn ich meine Spule innerhalb des U's des U-Magneten senkrecht zu den Magnetfeldlinien bewege (also z.B. nach vorne raus zur Öffnung und zurück).

Bekomme ich auch eine Induktion, wenn ich meine Spule parallel zum Magnetfeld bewege (also alternierend hin und her zwischen Nord und Südpol z.B. hoch und runter wenn der U-Magnet steht)?
Eigentlich nicht oder?

Nun zum Stabmagneten:
Angenommen der Stabmagnet steht vertikal senkrecht im Raum und ich führe eine Spule von rechts oder von links an die Seite des Magneten herran und wieder weg, ohne oder mit berührung. Erhalte ich dann ebenfalls eine Induktion, wie wenn ich den Magneten durch die Spule hindurchbewegen würde?
Müsste auch induzieren, oder - wenngleich nicht so stark wie wenn der Magnet durch die Spule geht?

Würde mich über jede Art von Hilfe freuen,

Vielen Dank!!

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Zunächst zu den Begriffen: Induktion ist ein anderes Wort für die magnetische Flussdichte B. Du meinst allerdings etwas Anderes, nämlich den Vorgang der Spannungsinduzierung, also der "Erzeugung" einer elektrischen Spannung durch ein zeitlich veränderliches Magnetfeld.

Zu den eigentlichen Fragen:
Grundlage Induktionsgesetz: |Ui| = N*dPhi/dt
In einer Spule wird immer dann eine Spannung induziert, wenn sich der magnetische Fluss Phi (darstellbar durch Flussdichtelinien) durch die Spule ändert. Du hast also zu untersuchen, ob sich der Fluss, also die Gesamtzahl der durch die Spule hindurchgehenden Flussdichtelinien bei den von Dir genannten Bewegungen ändert. Wenn das der Fall ist, wird eine Spannung induziert. Solange das nicht der Fall ist, z.B. in Deinem letzten Beispiel, sofern der Stabmagnet länger als die Spule ist und während der Bewegung vollständig in der Spule verbleibt, wird keine Spannung induziert.

S-Layer · Anmeldungsdatum: 24.02.2010 Beiträge: 11

vielen Dank für die Antwort.
Ja genau ich meine Spannungsinduzierung!

Okay, ahaaa d.h. dass sich also die Anzahl der Flussdichtelinien über die Zeit ändern muss.

Was ja bei der Klassischen Leiterschaukel 2. Beispiel von mir (nur mit Spule) der Fall wäre. Die Spule würde raus und wieder hineingehen in das Magnetfeld.

Noch kurz zum Beispiel mit dem Stabmagneten:
Angenommen der Stabmagnet wäre größer als die Spule und die Spule würde - wie beschrieben - von links oder rechts an den magneten hinanschwingen, dann würde es, wenn ich dich richtig verstehe, keine Strominduzierung geben. Weil sich mit verringern des Abstandes der Spule seitlich zum Magneten nur die Stärke des Magnetfeldes aber nicht die Anzahl der Flussdichtelinien ändert.

Sehe ich das richtig? Oder habe ich da einen kapitalen Denkfehler?

Danke schonmal!

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Die "Stärke" des Magnetfeldes (Du meinst wahrscheinlich die Größe des magnetischen Flusses) wird durch die Anzahl der Flussdichtelinien pro Fläche, im vorliegenden Fall die Anzahl der Flussdichtelinien durch den Spulenquerschnitt, repräsentiert. Ich verstehe deshalb diesen Satz nicht:

S-Layer · Anmeldungsdatum: 24.02.2010 Beiträge: 11

Nochmal Danke GvC, ist in der Tat etwas problematisch ohne Zeichnungen, deswegen habe ich Paint bemüht :-) Die schwarze Pfeile geben die alternierende bewegungsrichtung an. Die Größenverältnisse sind absicht. Hoffe man kann es erkennen Augenzwinkern

Ich formuliere es mal so, wie ich es verstanden habe...

Zu A: Was ich meinte ist, dass sich die Spule dort in einem Homogenen Magnetfeld bewegt, und es deswegen keine Zeitliche änderung in der Größe des Magnetischen Flusses gibt und folglich auch keine Spannungsinduktion, oder? (Die schmalen schwarzen Striche sollen die Magnetfeldlinien in dem jeweiligen Gebiet anzeigen)

Zu B: Das gleiche wie bei A nur mit dem Unterschied, dass _falls_ und nur falls die Spule vorne aus der öffnung des Hufeisenmagneten raus und wieder reinkommt gibt es Spannungsinduktion, da es dann eine Zeitliche änderung in der Größe des Magnetischen Flusses nach der Zeit gibt, oder? Sitchw. Leiterschaukel.

Zu C: Hier bewegt sich die Spule seitlich im "halbwegs" homogenen Magnetfeld eines Stabmagneten, da es hier so wie ich es sehe eine leichte zeitliche änderung in der Größe des Magnetischen Flusses nach der Zeit gibt (die Spule geht ja vor und zurück durch die unterschiedliche "dichte" der Magnetfeldlinien) sollte es eine - wenn auch schwache - Spannungsinduktion geben, oder?

Zu D: Hier bewegt sich die Spule alternierend beim N (oder S) Pol vor und zurück oder drüber hinweg. Beides sollte eine gute Spannungsinduktion geben, oder?

Ich hoffe ich formuliere das nicht zu Leienhaft, aber ich bin noch recht neu auf dem Gebiet unterwegs und wir haben ja alle mal angefangen zu lernen Thumbs up!

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Was Du hier als Beispiel gebracht hast, ist jetzt zwar verständlich, aber die verwendete Spule ist für die prinzipielle Erläuterung des Induktionsgesetzes denkbar ungeeignet. Wenn ich vom Fluss durch die Spule und dessen zeitlicher Veränderung sprach, dann meinte ich den Fluss in Richtung der Spulen-Längsachse, und hatte mir immer eine gerade Zylinderspule mit der Querschnittsfläche A vorgestellt. Du hast hier eine Toroidspule, möglicherweise sogar noch mit Eisenkern, welcher das ursprügliche Feld total verzerrt. Da ist es für die genannten Beispiele ausgesprochen schwierig abzuschätzen, wie sich der Fluss entlang des Umfangs der Spule ändert. Im Allgemeinen wirst Du in einer Toroidspule immer nur eine Selbstinduktionsspannung induzieren, also nur diejenige, die von dem Magnetfeld eines von außen in die Spule eingespeisten Stromes hervorgerufen wird ohne jeglichen Einfluss eines äußeren Magnetfeldes.

S-Layer · Anmeldungsdatum: 24.02.2010 Beiträge: 11

Mist, ich sollte wesentlich genauer beschreiben... sorry!

Die Spule auf den Bildern war nur zur Illustration gedacht, und soll in der Tat eine Zylinderspule ohne Eisenkern oder einen sonstigen Zusatz darstellen!
Außerdem sei diese Spule in allen Fällen (A,B,C,D) immer so ausgerichtet, dass der Magnetfeldfluss möglichst senkrecht auf den Spulenquerschnitt auftrifft.
Bsp in A: Die Spule wäre folglich hier so ausgerichtet, dass der Spulenquerschnitt senkrecht, zum + und zum - Pol ausgerichtet ist, und die Magnetfeldlinien sozusagen die Zylinderspule der Länge nach durchströmen.

Wenn diese Bedingungen erfüllt sind ergeben sich die im vorhergehenden Post beschriebenen Spannungsinduktionen bei den entspechend genannten Bewegungen, oder?

Heißt nochmal zusammengefasst:
-keine Spannungsinduktion in A
-keine Spannungsinduktion in B (es sei, die Spule schwingt vorne herraus)
-eine leichte Spannungsinduktion in C
-die stärkste in D

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Richtig!

S-Layer · Anmeldungsdatum: 24.02.2010 Beiträge: 11

Super, vielen Dank! Du hast mir sehr geholfen!