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alpha centauri
Anmeldungsdatum: 06.07.2005
Beiträge: 68
Wohnort: LPZ
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 alpha centauri Verfasst am: 07. Nov 2010 13:05 Titel: Energiedichte aus el. Feldstärke & mag. Flußdichte |
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Hi Leute,
ich habe eine Aufgabe vor mir bei der die Energiedichte aus der elektrischen Feldstärke und der magnetischen Flussdichte berechnet werden soll.
Hier komme ich nicht weiter. Ich finde derzeit keinen Weg diese Größen umzurechnen.
Gibt es da Möglichkeiten über den Energieansatz?
SG |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 07. Nov 2010 13:20 Titel: |
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Welches ist denn das Szenario, für das Du die Energiedichte bestimmen sollst? Allgemein gilt für die Energiedichte w
- im elektrostatischen Feld:
w = (1/2)*D*E = (1/2)*eps*E² = (1/2)*D²/eps
- im magnetischen Feld analog dazu:
w = (1/2)*B*H = (1/2)*µ*H² = (1/2)*B²/µ |
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alpha centauri
Anmeldungsdatum: 06.07.2005
Beiträge: 68
Wohnort: LPZ
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| alpha centauri Verfasst am: 07. Nov 2010 13:47 Titel: |
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Wie Aufgabe im Wortlaut:
68.) In Luft kann man elektrische Feldstärken bis zu 10⁷ V/m, magnetische Flussdichten bis zu 2,5 T erzeugen.
a) Wie groß ist die Energiedichte in diesen Feldern?
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Zuletzt bearbeitet von alpha centauri am 07. Nov 2010 14:10, insgesamt einmal bearbeitet |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 07. Nov 2010 14:02 Titel: |
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| alpha centauri hat Folgendes geschrieben: | | a) Wie groß ist die Energie in diesen Feldern? |
Das kannst Du solange nicht berechnen, wie Du keine Angaben über das Volumen hast. Du hattest in Deinem Eröffnungspost allerdings nach der Energiedichte gefragt. Dafür setzt Du die gegebenen Feldstärke- bzw. Flussdichtewerte einfach in die jeweilige Bestimmungsgleichung für die Energiedichte ein.
In Luft unter Normaldruck kann man übrigens nur etwa ein Drittel der angegebenen elektrischen Homogenfeldstärke realisieren, eine magnetische Flussdichte von 2,5T in Luft ist ebenfalls schwierig zu verwirklichen. Insofern ist die Aufgabenstellung vollkommen unrealistisch. Aber sei's drum. Das sind nun mal die gegebenen Werte.
Das Ergebnis soll Dir nur zeigen, dass im Magnetfeld um meherere Größenordnungen größere Energie gespeichert werden kann als im elektrischen Feld. Das ist der Grund dafür, dass technische Maschinen (Energiewandler) im Allgemeinen "magnetische" Maschinen sind. Elektrostatische Maschinen gibt es nur für absolute Sonderfälle. |
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alpha centauri
Anmeldungsdatum: 06.07.2005
Beiträge: 68
Wohnort: LPZ
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| alpha centauri Verfasst am: 07. Nov 2010 14:14 Titel: |
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Hi GvC,
hatte einen Tippfehler drin. Habs korrigiert. Energiedichte war schon das gefragte. Mein Tafelwerk ist leider auch nicht vollständig. Es gibt hier keine Angabe zur Energiedichte bei elektrischen Feldern. |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 07. Nov 2010 14:18 Titel: |
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| alpha centauri hat Folgendes geschrieben: | | Es gibt hier keine Angabe zur Energiedichte bei elektrischen Feldern. |
Die Formeln hab' ich Dir doch bereits gegeben.
Und schau nochmal nach, ob für die elektrische Feldstärke in Luft tatsächlich 10^7V/m angegeben sind. Vielleicht hast Du da ja auch einen Tippfehler drin. |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 08. Nov 2010 18:33 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | | eine magnetische Flussdichte von 2,5T in Luft ist ebenfalls schwierig zu verwirklichen |
Naja, das stimmt nun nicht gerade. Mit Eisenkern wird es vielleicht ein Problem, aber nicht generell. Im elektrostatischen Fall limitiert die Durchschlagsfestigkeit der Luft die obere Grenze für E. Für B gibt es so etwas nicht - jedenfalls nicht bei 2,5T (Kernspintomograph, ...).
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Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 09. Nov 2010 11:05 Titel: |
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| schnudl hat Folgendes geschrieben: | | GvC hat Folgendes geschrieben: | | eine magnetische Flussdichte von 2,5T in Luft ist ebenfalls schwierig zu verwirklichen |
Naja, das stimmt nun nicht gerade. Mit Eisenkern wird es vielleicht ein Problem, aber nicht generell. Im elektrostatischen Fall limitiert die Durchschlagsfestigkeit der Luft die obere Grenze für E. Für B gibt es so etwas nicht - jedenfalls nicht bei 2,5T (Kernspintomograph, ...). |
Ich habe ja nicht gesagt, dass es unmöglich sei, magnetische Flussdichten in Luft von 2,5T zu erzeugen, sondern (s.o.) "schwierig". Im Luftspalt elektrischer Maschinen werden 1T kaum überschritten, die natürlich durch das den Fluss führende Eisen begrenzt werden. "Normale" Kernspintomographen haben eine maximale Flussdichte bis 1,5T, neueste Geräte bis 3T. Allerdings müssen dann schon tiefgekühlte supraleitende Magnete zum Einsatz kommen, außerdem dürfen die Patienten wegen der Wirbelströme insbesondere im Gehirn nur noch sehr langsam in das Gerät gefahren werden. Ich sagte ja: schwierig ...
Wenn man jetzt noch bedenkt, dass der Aufgabensteller auch bei der Angabe der elektrischen Feldstärke in Luft einen Wert angegeben hat, der das mehr als Dreifache der maximal möglichen Feldstärke beträgt (Durchschlagfeldstärke der Luft bei Normaldruck ca. 30kV/cm), dann ist anzunehmen, dass er sich auch bei der Angabe der magnetischen Flussdichte keine großen Gedanken gemacht hat. Nur darauf bezog sich mein Kommentar. |
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