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Magnetfeldstärke eines Rechteckigen Toroids
 
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superkelle91



Anmeldungsdatum: 05.03.2015
Beiträge: 3

Beitrag superkelle91 Verfasst am: 05. März 2015 19:44    Titel: Magnetfeldstärke eines Rechteckigen Toroids Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Ich bin mir nicht ganz sicher ob das alles so korrekt ist was ich hier mache. Ich soll anhand von mehreren Teilaufgaben das die Magnetfeldstärke eines rechteckigen Toroids berechnen und möchte vorallem gerne wissen ob ich das richtig mache.

Meine Ideen:
DieWicklung der in Abbildung 1



gegebenen Torusspule/Ringkernspule hat einen rechtecki- gen Querschnitt mit der Höhe h und der Dicke d. Der Innenradius der gesamten Spule ist r_i = R - d/2 d/2, der Außenradius beträgt r_a = R + d/2 . Es handelt sich um eine Luftspule (Spu- i a 2 2 lenkern besteht aus Luft), welche N Windungen besitzt und mit dem Strom I gespeist wird. Gehen Sie davon aus, dass der gesamte magnetische Fluss im Spulenkern aufgebaut wird.

a) gebe das Durchflutungsgesetz an

für N gleich grosse Windungen ( kann man sagen dass die windungen geschlossen sein müssen ?) gilt



b)n welche Richtung zeigt das H-Feld und wovon ist dessen Betrag abhängig? Stellen Sie H in Betrag und Richtung dar

nach der rechtenhandregel sollte das magnetfeld entgegen des (wie heisst das gerät eigentlich ?) Tangentenvektors stehen.



c) Wählen Sie einen geeigneten Integrationsweg im Spulenkern und stellen Sie ein Linienelement in Betrag und Richtung dar ( )!



d) Vereinfachen Sie den Integralausdruck und ziehen Sie konstante und von der Integrationsvariablen unabhängige Größen aus dem Integral!

Ich bin mir hier nicht ganz sicher H(r,z) ist doch "konstant " ( obwohl es von r abhängt und doch integriert werden muss ; ich scheine irgendwas nicht richtig zu verstehen...)da das magnetfeld homogen ist ( IST DAS WIRKLICH SO AUCH BEI RECHTECKIGEN SPULEN grübelnd ) und ich muss irgendeinen fehler gemacht haben da ich keine abhängigkeit von der z koordinate habe.



e) Berechnen Sie das Integral und lösen Sie die Gleichung nach H auf!



f) Geben Sie an!

die Abhängigkeit von z ist wie gesagt nicht da wobei doch die dimension der Feldstärke schonmal stimmt Stromstärke / Länge




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Abbildung 1 mit Zylinderkoordinatensystem.

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Zuletzt bearbeitet von superkelle91 am 06. März 2015 12:46, insgesamt 4-mal bearbeitet
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3405

Beitrag ML Verfasst am: 06. März 2015 03:30    Titel: Re: Magnetfeldstärke eines Rechteckigen Toroids Antworten mit Zitat

superkelle91 hat Folgendes geschrieben:

DieWicklung der in Abbildung 1 gegebenen Torusspule/Ringkernspule hat einen rechtecki- gen Querschnitt


Wenn Du zu bequem bist, Abbildung 1 anzugeben, kann ich Dir auch nicht helfen.
superkelle91



Anmeldungsdatum: 05.03.2015
Beiträge: 3

Beitrag superkelle91 Verfasst am: 06. März 2015 12:40    Titel: Antworten mit Zitat

Bitte um Entschuldigung aber die Datei hab ich nicht auf eine erkennbares Format mit unter 80 kb bekommen. Hab es jetzt manuell mit paint gemacht.
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3405

Beitrag ML Verfasst am: 07. März 2015 12:19    Titel: Re: Magnetfeldstärke eines Rechteckigen Toroids Antworten mit Zitat

Hallo,

superkelle91 hat Folgendes geschrieben:

a) gebe das Durchflutungsgesetz an

für N gleich grosse Windungen ( kann man sagen dass die windungen geschlossen sein müssen ?) gilt




Beim Durchflutungsgesetz legst Du eine geschlossene Kurve fest, die die Randlinie einer Fläche ist. Das Durchflutungsgesetz sagt nun, dass das Integral des H-Feldes entlang der Randlinie genauso groß ist wie die Summe aller Ströme durch die Fläche (+ der Verschiebungsstrome durch die Fläche, den wir hier vernachlässigen)



Es gibt zu jeder Randlinie immer mehrere mögliche Flächen. Das kannst Du Dir leicht mit Seifenblasen vorstellen. Wenn Du mit einem Draht eine geschlossene Kurve nachzeichnest und den Draht in Seifenblasenwasser tauchst und wieder rausziehst, spannt das Seifenwasser anschließend eine Minimalfläche auf, die durch den Draht berandet ist. Du kannst die Fläche durch Pusten nun ein wenig ausbeulen -- sie hat dann immer noch die gleiche Randlinie. Das Durchflutungsgesetz gilt für jede Fläche , die die Randlinie zur Randlinie hat gleichermaßen.

Für Deine Aufgabe wählst Du die Randlinie genau so, dass sie innerhalb des Ringkerns verläuft und einen Radius zwischen R-d/2 .... R+d/2 hat. Dann trifft der Strom genau N mal durch die Fläche (der Wicklungsdraht tritt ja N mal in gleicher Richtung durch die Fläche), so dass


gilt.

Da Deine Anordnung symmetrisch ist, kannst Du außerdem sagen, dass das H-Feld entlang des gesamten Weges konstant ist. Dann gilt:



wobei R der von Dir gewählte Radius ist.

Hinsichtlich der Richtungen musst Du darauf achten, dass die Flächennormale und die Randlinie (die Umlaufrichtung bei der Integration) rechtshändig zueinander stehen.


Viele Grüße
Michael
superkelle91



Anmeldungsdatum: 05.03.2015
Beiträge: 3

Beitrag superkelle91 Verfasst am: 09. März 2015 20:19    Titel: Antworten mit Zitat

Danke für die Antwort. Für mich ist nur irgendwie unklar warum das feld überall homogen ist. Für einen kreisquerschnitt leuchtet mir das ein aber sehr nah zu den rechten winkeln in einer rechteckigen spule müsste es doch irgendwelche störungen geben , oder nicht ?
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