Wirbelstrombremse

MiRiii · Anmeldungsdatum: 24.01.2011 Beiträge: 9

Meine Frage:
Ich werde am Montag in Physik über "Wirbelstrombremsen" ein Referat halten.
Ich habe mir das ganze (Indukitonsspannung, Lenz'sche Regel) angeschaut und soweit es auch verstanden. Jedoch hab ich Schwierigkeiten bei der Wirbelstrombremse. Ich habe mir einen Versuch mit einer Aluminiumscheibe angeschaut. Wieso kommt es aber zu einer Abbremsung? Und ist die Spannung die in der Scheibe entsteht die Induktionsspannung? Und wenn sie sie ist wie wirkt sie dann der anliegenden Spannung ( am Elektromotor) entgegen? Könnt ihr mir helfen? smile

Danke im Voraus

Meine Ideen:
..

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Ich weiß zwar nicht, welchen Versuch Du Dir angeschaut hast, aber dein Hinweis auf einen Elektromotor lässt mich vermuten, dass es sich um eine kreisrunde Aluminiumscheibe handelt, deren Drehachse senkrecht zur Kreisebene durch den Mittelpunkt geht und von einem Motor angetrieben wird. An einer bestimmten Stelle durchläuft die Scheibe ein lokal begrenztes Magnetfeld.

Um es vorweg zu sagen: Die induzierte Spannung kann nicht der Spannung des Antriebsmotors entgegenwirken. Diese beiden Spannungen haben nichts miteinander zu tun.

Du kannst Dir selber überlegen, wie die Bremsung zustandkommen muss. Es muss der Antriebskraft des Motors (bzw. Antriebsmoment) eine Kraft (bzw. Moment) entgegenwirken. Wie sonst sollte sonst eine Bremswirkung entstehen?

Eine Kraft wirkt zum Beispiel auf Ströme im Magnetfeld (Lorentzkraft). Offensichtlich muss in der Scheibe ein Strom oder müssen Ströme fließen. Was ist der Grund für einen Stromfluss? Richtig, die Ursache für fließende Ströme sind imme elektrische Spannungen. Woher kommt die Spannung? Da hast Du bereits richtig vermutet, sie wird in der Aluscheibe induziert.

Dazu kannst Du Dir die Aluminiumscheibe vorstellen als ein Speichenrad mit unendlich vielen Speichen, so dass das Speichenrad zu einer massiven Scheibe geworden ist. Sobald eine von diesen unendlich vielen Speichen sich durch das Magnetfeld bewegt, wird in ihr eine Spannung induziert und zwar in radialer Richtung (Drei-Finger-Regel). Diese Spannung treibt einen Strom an und zwar deshalb, weil nicht die gesamte Scheibe vom Magnetfeld durchsetzt ist sondern nur ein Teil davon. Wäre die gesamte Scheibe vom Magnetfeld durchsetzt, würde in jeder "Speiche" dieselbe Spannung induziert, man hätte also eine Parallelschaltung von ganz vielen Spannungsquellen derselben Spannung, so dass nach Maschensatz keine Ausgleichsströme fließen könnten. In einer solchen Anordnung wäre keine Bremswirkung zu beobachten, es sei denn das Magnetfeld wäre ein inhomogenes, d.h. es hätte an unterschiedlichen Stellen eine unterschiedliche Stärke.

Das genau ist der Fall bei der hier betrachteten Anordnung: In einem bestimmten Bereich herrscht ein Magnetfeld, in den benachbarten Bereichen nicht. Die in der Aluscheibe im Bereich des Magnetfeldes induzierte Spannung treibt einen Strom an, der durch die benachbarten Bereiche zurückfließen kann, also irgendwie kreisförmig durch die Aluscheibe fließt: Im Bereich des Magnetfeldes in Richtung der dort induzierten Spannung, also in radialer Richtung von innen nach außen (oder von außen nach innen, je nach Drehrichtung und Richtung des Magnetfeldes), in den benachbarten Bereichen irgendwie bogen- oder kreisförmig zurück. Wegen dieser Kreis- oder Wirbelform wird dieser Strom auch Wirbelstrom genannt.

Entscheidend ist jetzt der Strom in radialer Richtung im Bereich des Magnetfeldes. Dort wird jetzt nämlich eine Lorentzkraft wirken (Kraft auf stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld), die nach Lenzscher Regel der Bewegungsrichtung entgegengesetzt ist.

MiRiii · Anmeldungsdatum: 24.01.2011 Beiträge: 9

Oh jee.. Danke für die Antwort. Sie war ein bisschen kompliziert smile

Ist jetzt diese Spannung die gegen die anliegende Spannung wirkt, die von der Lorentzkraft wirkenden Spannung in dem Magnetfeldbereich? Und wieso funktionieren Wirbelstrombremsen auch ohne Strom? :S

MiRiii · Anmeldungsdatum: 24.01.2011 Beiträge: 9

Ich mein, also ist die Lorentzkraft die, die den Storm zu einer kreisförmigen Bewegung führt und der Antriebskraft entgegen wirkt? Und wie kann ich mir das Magnetfeld um die Scheibe vorstellen? Wie kommt es zu stande?

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861