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Stahlsocke
Anmeldungsdatum: 18.05.2011
Beiträge: 4
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 Stahlsocke Verfasst am: 18. Mai 2011 17:50 Titel: Anziehungskraft eines Elektromagneten |
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Hallo
Ich komme hier einfach nicht mehr weiter, hoffe ich bekomme hier eine kleine Starthilfe 
Man stelle sich also vor:
Eine Drahtspule ist in einigen Zentimetern Entfernung über einem kleinen Eisenobjekt befestigt.
Beim schließen des Stromkreises würde das Eisen ja zur Spule gezogen. Da muss doch dann auf das Eisen irgendeine Kraft größer/gleich seiner Gewichtskraft wirken. Was ist das denn für eine?
Für mein Hauptziel, Spezifikationen des Magneten festzusetzen müsste ich ja irgendwie auf diese Kraft kommen.
Von dem Magneten könnte man auf die Feldstärke am Ort des Eisens schließen. Und irgendwie muss sich die tatsächlich wirkende Kraft aus der Feldstärke herleiten, oder sehe ich das falsch?
Hoffe ihr könnt meinen Sermon nachvollziehen  und danke für eure hilfe |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 18. Mai 2011 18:37 Titel: |
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Kraft auf eine Grenzfläche A (Eisen/Luft)
F=(1/2)*B^²*A/µ0
sofern die Flussdichte B homogen verteilt ist, sonst sinngemäß integrieren. |
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Stahlsocke
Anmeldungsdatum: 18.05.2011
Beiträge: 4
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| Stahlsocke Verfasst am: 18. Mai 2011 20:29 Titel: |
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Was verstehst du unter Grenzfläche Eisen/Luft? Oberflächeninhalt von dem Eisenstück?
Hätte jetzt eher auf Volumen getippt o_O |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 18. Mai 2011 23:54 Titel: |
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Fläche ist Fläche und nicht Volumen. Guck' Dir doch mal die Einheiten an, da brauchst Du nicht zu tippen. Das kannst Du selber erkennen.
Die besagte Grenzfläche ist die vom magnetischen Fluss durchsetzte Eisenoberfläche, auf die die zu bestimmende anziehende Kraft ausgeübt wird. |
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lampe16
Anmeldungsdatum: 21.03.2010
Beiträge: 319
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| lampe16 Verfasst am: 19. Mai 2011 16:23 Titel: |
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@Stahlsocke
Deine Frage nach der Kraft eines Elektromagneten auf ein kleines Eisenobjekt ist recht kompliziert zu beantworten. GvC hat sie völlig korrekt beantwortet; die Schwierigkeit der praktischen Berechnung liegt allerdings darin, die magnetische Flussdichte um das Eisenteil herum richtig zu bestimmen. Sie hängt von der Spule und dem Eisenteil ab. Dann kommt die Summation (Integration) der magnetisch erzeugten mechanischen Zugspannung über die Oberfläche des Eisenteils hinzu.
Kleine Eisenteilchen werden in Richtung der größten Zunahme des magnetischen Flussdichtebetrags gezogen. Das bedingt, dass eine kleine Eisenkugel im homogenen Feld gar keine Kraft erfährt, höchstens noch ein Drehmoment, wenn die Kugel selbst ein magnetisches Dipolmoment hat, z.B. ein Permanentmagnet ist. Ich glaube, das genügt schon, um die Schwierigkeiten etwas zu beleuchten.
Bis auf akademische Fälle von besonderer Übersichtlichkeit greift man zur Berechnung auf numerische Methoden zurück. Mit einer einfachen Formel geht das nicht.
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Herzliche Grüße, Lampe16
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Hard work beats talent if talent doesn't work hard. |
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Stahlsocke
Anmeldungsdatum: 18.05.2011
Beiträge: 4
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| Stahlsocke Verfasst am: 21. Mai 2011 17:16 Titel: |
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thx für die Antworten.
Weißt du/ihr dann vielleicht Internet- oder Literaturquellen die das Thema sauber und umfangreich behandeln?
Ich muss mir da wohl oder übel einen Überblick verschaffen.
mfg |
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lampe16
Anmeldungsdatum: 21.03.2010
Beiträge: 319
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| lampe16 Verfasst am: 21. Mai 2011 18:10 Titel: |
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| Stahlsocke hat Folgendes geschrieben: | thx für die Antworten.
Weißt du/ihr dann vielleicht Internet- oder Literaturquellen die das Thema sauber und umfangreich behandeln?
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Z.B. in dem Grundlagenlehrbuch der Elektrotechnik http://www.geml.uni-hannover.de/scripte1.html findest du einige feldtheoretisch saubere Hinweise zu Kräften im Magnetfeld. Umfangsreich ist das nicht.
Am Ende läuft das Problem darauf hinaus, die magnetische Flussdichte der Gesamtanordnung im Raum zu bestimmen und damit die Kraftgleichungen numerisch auszuwerten. Das geht i. A. mit einer FEM-Software.
Für kleine Partikel erinnere ich mich an eine Gl., die etwa so ausgesehen haben könnte:
Aber das ist nur eine Näherungsbeziehung, und ich weiß nicht mehr, wo ich die her habe, möglicherweise auch selbst hergeleitet vor langer Zeit.
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Herzliche Grüße, Lampe16
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