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Meister Ede
Gast
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 Meister Ede Verfasst am: 12. Sep 2019 16:38 Titel: Leistung eines Elektromagneten |
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Meine Frage:
Ich habe folgendes Problem: Um die elektrische Leistung zu beschreiben haben wir die Formel UxI. Wenn ich nun einen Elektromagneten habe und hier die Leistung angeben will, um beispielsweise ein gewisses Eisengewicht anzuheben und woanders wieder abzusetzen, dann ist die Leistung ja von der Feldstärke des Magneten abhängig. Die Feldstärke ergibt sich aus H= IxN/l, wenn I Stromstärke, n Anzahl der Windungen und l die Länge des Leiters ist.
Soweit so gut, der Widerstand Ri ergibt sich aus dem Leiter selbst womit bei gegebener Stromstärke die Spannung berechnet werden kann. ABER: Sind magnetische Felder nicht unendlich ausgedehnt? Also müsste nicht bei einer Feldstärke die zwar mit dem Radius exponentiell geringer wird, aber theoretisch unendlich weit reicht die Energieerhaltung verletzt werden?
Meine Ideen:
Meiner Meinung nach dürfte das Magnetische Feld niemals mehr Arbeit verrichten können als durch UxI möglich ist, wegen der Entropie wohl weniger. Das ich auf dem Holzweg bin weiß ich, aber wo?? |
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Jacques
Anmeldungsdatum: 30.05.2019
Beiträge: 66
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| Jacques Verfasst am: 13. Sep 2019 01:07 Titel: Wenn es sich um einen Hubmagneten handelt, ... |
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...dann bezieht der seine elektrische Energie aus dem Kraftstromnetz und die elektrische Leistung P wird irgendwo auf dem Typenschild angebracht sein.
| Meister Ede hat Folgendes geschrieben: | Meine Frage:
Ich habe folgendes Problem: Um die elektrische Leistung zu beschreiben haben wir die Formel UxI. Wenn ich nun einen Elektromagneten habe und hier die Leistung angeben will, um beispielsweise ein gewisses Eisengewicht anzuheben und woanders wieder abzusetzen, dann ist die Leistung ja von der Feldstärke des Magneten abhängig. Die Feldstärke ergibt sich aus H= IxN/l, wenn I Stromstärke, n Anzahl der Windungen und l die Länge des Leiters ist.
Soweit so gut, der Widerstand Ri ergibt sich aus dem Leiter selbst womit bei gegebener Stromstärke die Spannung berechnet werden kann. ABER: Sind magnetische Felder nicht unendlich ausgedehnt? Also müsste nicht bei einer Feldstärke die zwar mit dem Radius exponentiell geringer wird, aber theoretisch unendlich weit reicht die Energieerhaltung verletzt werden?
Meine Ideen:
Meiner Meinung nach dürfte das Magnetische Feld niemals mehr Arbeit verrichten können als durch UxI möglich ist, wegen der Entropie wohl weniger. Das ich auf dem Holzweg bin weiß ich, aber wo?? |
Die Leistung:  bei Dreieckschaltung vor dem Umformer. Der hat natürlich Verluste, aber dahinter messen ist mühsam. Das zur elektrischen Energie, die zu einem Gutteil in ohmsche Wärme umgewandelt wird.
Du suchst aber eher nach der magnetischen Energie. Die kann ich ohne Kenntnis des Joch-und Kernmaterials nicht ausrechnen, aber eigentlich ist sie für Deine Fragestellung belanglos.
Zum einen wird durch den Hubmagneten mit angehängter magnetisierbarer Last ein Kurzschluß der magnetischen Feldlinien hergestellt, d.h., das Magnetfeld bleibt hübsch in seinem magnetischen Kreis eingeschlossen bis auf ein zu vernachlässigendes Streufeld.
Zum andern besteht die Arbeitsverrichtung des Anhebens, also die Hubarbeit ja nur solange auf der Magnetanziehung, bis der Kreis geschlossen ist. Danach ist es mechanische Hubarbeit, die verrichtet wird. Du fragst ja auch nicht nach der "Leistung, die ein Klebstoff verrichtet", wenn damit ein Haken an etwas geklebt und versetzt wird. Leistung ist Kraft mal Geschwindigkeit und Magnetplatte und das Transportgut bewegen sich gegeneinander hoffentlich um keinen Millimeter, so daß auch keine Leistung verrichtet wird, die nicht vom Kranantrieb aufzubringen wäre. |
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Meister Ede
Gast
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| Meister Ede Verfasst am: 14. Sep 2019 17:12 Titel: |
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Ja, ok, das in dem Sinne nur noch Arbeit in mechanischer Form durch den Kran verrichtet wird leuchtet ein. Aber wie sieht es denn mit der Energie des Magnetfeldes aus? Ist diese nicht bestimmt durch die Feldstärke wenn man alle raumpunkte und deren Feldstärke addiert? Für mich ist diese Vorstellung schwierig, weil ja das Feld nicht räumlich begrenzt ist |
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5852
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| Myon Verfasst am: 14. Sep 2019 19:53 Titel: |
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Die magnetische Flussdichte B eines magnetischen Dipols fällt mit 1/r^3 ab. Die Energiedichte des Magnetfelds ist proportional zu B^2, sie fällt also mit 1/r^6 ab. Das Integral der Energiedichte über den ganzen Raum ist daher auf jeden Fall endlich. |
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Jacques
Anmeldungsdatum: 30.05.2019
Beiträge: 66
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| Jacques Verfasst am: 15. Sep 2019 20:26 Titel: Also zur Verdeutlichung |
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| Meister Ede hat Folgendes geschrieben: | | Ja, ok, das in dem Sinne nur noch Arbeit in mechanischer Form durch den Kran verrichtet wird leuchtet ein. Aber wie sieht es denn mit der Energie des Magnetfeldes aus? Ist diese nicht bestimmt durch die Feldstärke wenn man alle raumpunkte und deren Feldstärke addiert? Für mich ist diese Vorstellung schwierig, weil ja das Feld nicht räumlich begrenzt ist |
sei daran erinnert, daß, wie Myon ausgeführt hat, selbst die Gesamtenergie des B-Feldes eines offenen Dipols (ein magnetisierter Eisenstab oder eines der Haftmagnete) endlich ist, auch wenn man bis an den Rand des Universums aufintegriert. Das Integral konvergiert selbst in diesem Limes gegen einen endlichen Wert. Dazu kommt aber, wie erwähnt, daß der Hubmagnet zusammen mit der Eisenplatte, die er anhebt, einen sogenannten geschlossenen magnetischen Kreis bildet. Die B-Feldlinien bilden geschlossene Kurven, sind also räumlich begrenzt (bis auf betragsmäßig schwache Streufeldanteile, wie sie sich durch Kanten, Vorsprünge und dgl. ergeben.Das heißt, der Raumbereich, über den integriert werden muß, ist auch noch endlich. |
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