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Lenzsche Regel bei Magnetbremsen
 
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Nico_Th



Anmeldungsdatum: 26.12.2020
Beiträge: 6

Beitrag Nico_Th Verfasst am: 26. Dez 2020 22:10    Titel: Lenzsche Regel bei Magnetbremsen Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Moin,
erstmal Frohe Weihnachten an alle!

da ich mit meinem Master in Chemie quasi keine Ahnung von Magnetismus habe hier also meine Frage:

Folgender Aufbau: man hat 8 Magnete nebeneinander angeordnet. 5 und 3 gegenüber Kreisförmig

Diese sollen dann eine rotierende Spule abbremsen.

Nun meine Frage:

ist die Bremskraft maximal bei 8 Magneten die alle gleichpolig angeordnet sind oder wo die pole abwechselnd angeordnet sind?

Hier nochmal ein Link von Bild (von Facebook) so dass ihr euch das vllt besser Vorstellen könnt.
https://scontent-muc2-1.xx.fbcdn.net/v/t1.0-9/89491773_2762863193761994_7778156657472700416_o.jpg?_nc_cat=101&ccb=2&_nc_sid=730e14&_nc_ohc=udBLVOtz6B4AX8mGe-k&_nc_ht=scontent-muc2-1.xx&oh=86aa604ea47620095eab91f798c72a88&oe=600E4677

Danke im Voraus und schönen Abend noch
Nico






Meine Ideen:
Idee 1: alle gleich angeordnet - max. Bremskraft

Idee 2: alternierend dadurch könnten sich die Kräfte potentiell aufheben?!
oder die Lenzsche Regel für beide Pole gelten ?!
PhysikNerd



Anmeldungsdatum: 24.12.2020
Beiträge: 32
Wohnort: Dortmund

Beitrag PhysikNerd Verfasst am: 26. Dez 2020 23:13    Titel: Re: Lenzsche Regel bei Magnetbremsen Antworten mit Zitat

Hi,

Nico_Th hat Folgendes geschrieben:


Folgender Aufbau: man hat 8 Magnete nebeneinander angeordnet. 5 und 3 gegenüber Kreisförmig


Deine Beschreibung ist etwas verwirrend. Ich verstehe den Satz leider nicht.

Nico_Th hat Folgendes geschrieben:

Diese sollen dann eine rotierende Spule abbremsen.


Warum wird eine Spule abgebremst? Handelt es sich in deinem Fall nicht um eine Wirbelstrombremse? Bei einer Wirbelstrombremse wird eine nicht-ferromagnetisches Metall (bspw. Aluminium, Kupfer etc.) durch Magnete abgebremst.

Nico_Th hat Folgendes geschrieben:

Hier nochmal ein Link von Bild (von Facebook) so dass ihr euch das vllt besser Vorstellen könnt.
https://scontent-muc2-1.xx.fbcdn.net/v/t1.0-9/89491773_2762863193761994_7778156657472700416_o.jpg?_nc_cat=101&ccb=2&_nc_sid=730e14&_nc_ohc=udBLVOtz6B4AX8mGe-k&_nc_ht=scontent-muc2-1.xx&oh=86aa604ea47620095eab91f798c72a88&oe=600E4677


Das Bild gibt mir keine Auskunft über den Aufbau.

Vielleicht kann ich dir helfen, wenn du es deutlicher beschreibst.


Lg
Nico_Th_neu
Gast





Beitrag Nico_Th_neu Verfasst am: 26. Dez 2020 23:23    Titel: Antworten mit Zitat

Sehr gerne erkläre ich es genauer:

Schau mal das Video im folgenden Link vielleicht erklärt das schon deine Frage.
Ich vermute mal dass es sich um eine Wirbelstrombremse handelt genau. also die Rolle ist aus Alu und es sind neodym magnete verbaut.

youtuPUNKTbe/z3ks4VEMNzc?t=124
PhysikNerd



Anmeldungsdatum: 24.12.2020
Beiträge: 32
Wohnort: Dortmund

Beitrag PhysikNerd Verfasst am: 27. Dez 2020 12:34    Titel: Antworten mit Zitat

Hi,

Nico_Th_neu hat Folgendes geschrieben:

youtuPUNKTbe/z3ks4VEMNzc?t=124


Der Link funktioniert leider nicht, auch wenn ich PUNKT wegmache.

Unabhängig davon kann ich dir nur folgendes sagen:

In einer Wirbelstrombremse stehen jeweils zwei Magnete gegenüber und sind stets so gerichtet, dass die Magnetfeldlinien das Aluminiumrad durchdringen. Das bedeutet, dass auf der einen Seite vom Rad ein Nordpol und auf der anderen Seite ein Südpol liegen muss. Wenn auf beiden Seiten die gleichen Pole wären, würden sich die Magnetfeldlinien abschwächen.

Alle Magnete auf derselben Seite sind hier gleichgepolt, gegenüberliegende entgegengepolt.

Lg
nico_thneu
Gast





Beitrag nico_thneu Verfasst am: 27. Dez 2020 14:56    Titel: Antworten mit Zitat

Der Link funktioniert ohne Probleme wenn du das wort durch einen . ersetzt Big Laugh

Dann ist es eben keine Wirbelstrombremse. Die Magnete sind nur auf einer Seite angeordnet.

Nochmal explizit meine Frage: Erhält man eine maximale Gegenkraft gemäß der Lenzschen Regel wenn die Pole der Magnete alternierend angeordnet sind oder wenn sie alle gleich angeordnet sind?
PhysikNerd



Anmeldungsdatum: 24.12.2020
Beiträge: 32
Wohnort: Dortmund

Beitrag PhysikNerd Verfasst am: 27. Dez 2020 18:05    Titel: Antworten mit Zitat

nico_thneu hat Folgendes geschrieben:

Der Link funktioniert ohne Probleme wenn du das wort durch einen . ersetzt Big Laugh


Easy ☺️☺️

Es ist tatsächlich eine Wirbelstrombremse, auch wenn die Magnete nur auf einer Seite angeordnet sind.

Bei der Wirbelstrombremse betrachtet man eine feste Fläche, die von einem Magnetfeld durchstoßen wird. Die Fläche multipliziert mit dem Magnetfeld ergibt den magnetischen Fluss. Dreht sich nun das Rad, so ändert sich der magnetische Fluss durch diese Fläche, sodass nach dem Induktionsgesetz kreisförmige Wirbelströme induziert werden. Die Aluminiumfläche wird - wie eine stromdurchflossene Spule - magnetisiert. Sie ist quasi wie ein Elektromagnet, dass sich immer wieder so umpolt, so dass eine Abbremsung erfolgt.

Erhöht man nun das äußere Magnetfeld, so ist der magnetische Fluss und seine Änderung größer. Die Bremskraft steigt. Die Frage ist hier also, in welchem der beiden Fälle sich das Magnetfeld erhöht.

Ich vermute hier sehr stark, dass bei alternierenden Magneten dies der Fall ist, da Magnetfeldlinien stets so gerichtet sind, dass sie vom Nordpol zum Südpol zeigen. Bei alternierenden Magneten durchstoßen die Magnetfeldlinien die Fläche zwei Mal: Sie durchstoßen die Fläche von einer Seite und kehren wieder zurück zum Pol des Nachbarmagnets und durchstoßen die Fläche somit nochmal.

Ich persönlich würde es einmal praktisch überprüfen, in welchen der beiden Fällen das Rad schneller zum Stillstand kommt. Bin auch gespannt, was andere dazu sagen.
Liebe Grüße
Nobby1



Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 855

Beitrag Nobby1 Verfasst am: 27. Dez 2020 21:02    Titel: Antworten mit Zitat

Link

https://m.youtube.com/watch?t=124&v=z3ks4VEMNzc&feature=youtu.be
Nico_Th



Anmeldungsdatum: 26.12.2020
Beiträge: 6

Beitrag Nico_Th Verfasst am: 29. Dez 2020 19:43    Titel: Antworten mit Zitat

[/quote]


Ich vermute hier sehr stark, dass bei alternierenden Magneten dies der Fall ist, da Magnetfeldlinien stets so gerichtet sind, dass sie vom Nordpol zum Südpol zeigen. Bei alternierenden Magneten durchstoßen die Magnetfeldlinien die Fläche zwei Mal: Sie durchstoßen die Fläche von einer Seite und kehren wieder zurück zum Pol des Nachbarmagnets und durchstoßen die Fläche somit nochmal.

Ich persönlich würde es einmal praktisch überprüfen, in welchen der beiden Fällen das Rad schneller zum Stillstand kommt. Bin auch gespannt, was andere dazu sagen.
Liebe Grüße[/quote]

Danke für die Antwort! Deine Vermutung deckt sich tatsächlich mit einem anderen Besitzer der Rolle mit der ich aktuell Probleme hab.

Und du hast Recht, es wäre cool wenn noch jemand anders was dazu sagen könnte!

Noch eine doofe Frage:

Ist es egal ob die Anordnung der Magnete (bitte Kreisförmig vostellen Big Laugh):

N S N

S N S N S


oder:

S N S

N S N S N


ist?

Meine Vermutung ist: ist egal und selbst wenn nicht könnte ich die Pole eh nicht einfach so bestimmen ohne gekennzeichneten Magneten oder?

Und ja: wenn ich wieder zu Hause bin werde ich mal Probieren ob sich was ändert!
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 1261

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 29. Dez 2020 21:14    Titel: Antworten mit Zitat

nico_thneu hat Folgendes geschrieben:

Nochmal explizit meine Frage: Erhält man eine maximale Gegenkraft gemäß der Lenzschen Regel wenn die Pole der Magnete alternierend angeordnet sind oder wenn sie alle gleich angeordnet sind?


Ich denke, dass der Effekt bei gleich angeordneten Magneten größer ist, denn bei alternierend angeordneten Magneten wird das Feldlinienbild räumlich kompakter um die Magnete konzentriert sein, sodass nur ein kleiner Teil der Feldlinien das rotierende Rad senkrecht durchstoßen wird.

Viele Grüße,
Nils



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Nico_Th



Anmeldungsdatum: 26.12.2020
Beiträge: 6

Beitrag Nico_Th Verfasst am: 29. Dez 2020 22:24    Titel: Antworten mit Zitat

Hey Nils,

Ist der fehler nicht aber, dass du annimmst dass die Magnete gegenüber liegen?

Grüße
Nixo
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 1261

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 29. Dez 2020 23:10    Titel: Antworten mit Zitat

Nein, ich nehme an, dass sie nebeneinander liegen.
Nico_Th



Anmeldungsdatum: 26.12.2020
Beiträge: 6

Beitrag Nico_Th Verfasst am: 29. Dez 2020 23:19    Titel: Antworten mit Zitat

Kannst du es mir vielleicht erklären, so dass es es verstehe?smile
Wäre echt nice!
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 1261

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 30. Dez 2020 00:03    Titel: Antworten mit Zitat

Ok, also ich gehe im Folgendem vom einfachsten Fall aus: 2 Stabmagnete auf der gleichen Seite der Scheibe. Diese liegen bei (a) alternierend nebeneinander und bei (b) mit gleicher Orientierung nebeneinander. Das graue Rechteck in der Skizze symbolisiert jeweils die Scheibe. Wie dargestellt, sind im Fall (a) die Feldlinien viel kompakter um die beiden Magnete konzentriert. Daher durchdringen nur relativ wenig Feldlinien die Scheibe (insbesondere in der Nähe der Mittelebene zwischen den beiden Magneten). Da der magnetische Fluss somit kleiner ist als im Falle (b) ist folglich auch die Bremswirkung kleiner.

Viele Grüße,
Nils



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Nico_Th



Anmeldungsdatum: 26.12.2020
Beiträge: 6

Beitrag Nico_Th Verfasst am: 30. Dez 2020 01:16    Titel: Antworten mit Zitat

Okay das klingt ebenfalls einleuchtend. Ich dachte man koennte das gut mit Hilfe einer Formel oder so erklären.

Noch ne blöde Frage:

Es ist egal ob N oder S Richtung Metallplatte zeigt oder? Hauptsache alle gleich falls die Annahme stimmt?
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 1261

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 30. Dez 2020 01:57    Titel: Antworten mit Zitat

Nico_Th hat Folgendes geschrieben:
Es ist egal ob N oder S Richtung Metallplatte zeigt oder? Hauptsache alle gleich falls die Annahme stimmt?


Ja, das ist egal.

- Nils
Nico_Th



Anmeldungsdatum: 26.12.2020
Beiträge: 6

Beitrag Nico_Th Verfasst am: 30. Dez 2020 20:04    Titel: Antworten mit Zitat

Danke!

Interessant ist, dass zwei Leute die die Rolle besitzen mir mitgeteilt haben dass die Magnete alternierend eingebaut sind 🤔
PhysikNerd



Anmeldungsdatum: 24.12.2020
Beiträge: 32
Wohnort: Dortmund

Beitrag PhysikNerd Verfasst am: 30. Dez 2020 20:42    Titel: Antworten mit Zitat

Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben:
Ok, also ich gehe im Folgendem vom einfachsten Fall aus: 2 Stabmagnete auf der gleichen Seite der Scheibe. Diese liegen bei (a) alternierend nebeneinander und bei (b) mit gleicher Orientierung nebeneinander. Das graue Rechteck in der Skizze symbolisiert jeweils die Scheibe. Wie dargestellt, sind im Fall (a) die Feldlinien viel kompakter um die beiden Magnete konzentriert. Daher durchdringen nur relativ wenig Feldlinien die Scheibe (insbesondere in der Nähe der Mittelebene zwischen den beiden Magneten). Da der magnetische Fluss somit kleiner ist als im Falle (b) ist folglich auch die Bremswirkung kleiner.


Deine Skizze a) ist nicht ganz richtig, da die Magnetfeldlinien nicht auseinandergehen, sondern in einem kurzen Bogen zusammentreffen. Das bedeutet, dass nach deiner Skizze quasi vier Feldlinien vom Nordpol ausgehen und auf den Südpol vom Nachbarmagnet treffen. Die Feldliniendichte ist dann ein Maß für das Magnetfeld.

Mathematisch werden zwei Magnetfeldlinien miteinander vektoriell addiert, wenn sie aufeinander treffen. Sind sie gleichgerichtet, so erhöht sich das Magnetfeld. Bei entgegengesetzter Richtung schwächen sie sich ab.
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 1261

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 30. Dez 2020 21:49    Titel: Antworten mit Zitat

PhysikNerd hat Folgendes geschrieben:
Deine Skizze a) ist nicht ganz richtig, da die Magnetfeldlinien nicht auseinandergehen, sondern in einem kurzen Bogen zusammentreffen.


Und was stört dich daran?
PhysikNerd



Anmeldungsdatum: 24.12.2020
Beiträge: 32
Wohnort: Dortmund

Beitrag PhysikNerd Verfasst am: 30. Dez 2020 22:44    Titel: Antworten mit Zitat

Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben:


Und was stört dich daran?


Auch wenn du bei Skizze a) die beiden inneren Feldlinien vernachlässigst, durchstoßen die Aluplatten trotzdem 4 Feldlinien - zwei vom Nordpol ausgehende und zwei auf den Südpol treffende Feldlinien. Die musst du getrennt betrachten.
Nils Hoppenstedt



Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 1261

Beitrag Nils Hoppenstedt Verfasst am: 30. Dez 2020 22:50    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Auch wenn du bei Skizze a) die beiden inneren Feldlinien vernachlässigst, durchstoßen die Aluplatten trotzdem 4 Feldlinien - zwei vom Nordpol ausgehende und zwei auf den Südpol treffende Feldlinien.


Richtig. Und im Fall (b) sind es 6.
PhysikNerd



Anmeldungsdatum: 24.12.2020
Beiträge: 32
Wohnort: Dortmund

Beitrag PhysikNerd Verfasst am: 30. Dez 2020 23:08    Titel: Antworten mit Zitat

Hi,

du hast recht !

Mir fällt grad ein: Auch in der Praxis legt man zwei Magnete parallel nebeneinander, wenn man sie verstärken will und antiparallel zueinander, wenn man sie abschwächen möchte.

Dann müssten die Magnete alle gleich gepolt sein, um eine bessere Bremskraft zu erreichen.

Lg
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