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Zylinderförmige Spule mit Eisenkern
 
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Sirius02



Anmeldungsdatum: 20.10.2022
Beiträge: 325

Beitrag Sirius02 Verfasst am: 02. Jun 2023 14:09    Titel: Zylinderförmige Spule mit Eisenkern Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Wir betrachten eine unendlich lange zylindrische Spule mit einem Radius von r = 1,0 cm.
Die Windungsdichte n, d.h. die Anzahl der Windungen pro Länge, beträgt n = ?N/?L = 10/cm. Die Spule wird von einem Strom I = 1 A durchflossen. In der Spule befindet sich ein koaxial angeordneter, massiver und weichmagnetischer Zylinder mit Radius rK = r/2 und relativer Permeabilität µr = 10.
Berechnen Sie die B? und H?Felder im Luftraum innerhalb der Spule sowie im weichmagnetischen Kern für einen Strom I.

Geben Sie die Felder erst allgemein als Funktion der
Spulenparameter an, bevor Sie die Zahlenwerte einsetzen.

Meine Ideen:
Also irgendwie habe ich nichts ganzes und nichts halbes, zudem ist bei mir noch nicht richtig das Licht aufgegangen. So wirklich blicke ich bei Magnetismus nicht mehr durch.

Folgende Fragen würde ich gerne zu Beginn klären: Was genau ist das H-Feld? Also wir haben das in der Vorlesung als magnetische Erregung definiert und gesagt:

dann haben wir gesagt, B0 ist das erregende Feld mit der Formel

Außerdem gibt es noch B, was die gesamte Magnetische Feldstärke bezeichnet.

Irgendwie verstehe ich nun aber noch nicht so ganz, wie ich mir das vorstellen kann. Ich dachte mir irgendwie, das H das Feld sei, dass durch die Materie, also hier den Eisenkern, verursacht wird und somit das Magnetfeld im inneren der Spule vertärkt. Somit dürfte doch im Luftraum gar kein H-Feld sein? Und soll ich nun B oder B0 berechnen? und was genau ist der Unterschied zwischen B und BO?

Nun zur Aufgabe: Ich habe folgende Formeln die ich iwie umstellen und anwenden kann: wobei ja H = N*I/l ist

Frage: was genau ist l? Weil ich habe ne Formel gesehen ( Biot Savart) wo da statt l der Umfang als 2pi*r da steht.

wenn jich also l durch den Umfang ersetze kann ich ja dann für die gegebenen Radien, B berechnen, wobei ich beim inneren noch die Permeabilität hinzunehmen muss. Und H ist ja dann die gleiche Berechnung nur ohne Müs
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7294

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 02. Jun 2023 14:51    Titel: Re: Zylinderförmige Spule mit Eisenkern Antworten mit Zitat

Sirius02 hat Folgendes geschrieben:
Was genau ist das H-Feld?

Die magnetische Feldstärke. Ich finde es leichter, diese als Ursache zu betrachten und B als Wirkung.

Wenn Du zum Beispiel einen einfachen Elektromagneten bauen willst, wickelst Du einen Draht mehrfach um einen Nagel und schickst Strom durch. Dieser Strom, in Verbindung mit der Windungszahl und der Länge des Nagels, erzeugt dann zunächst eine bestimmte magnetische Feldstärke H. Die Wirkung, also wieviel Büroklammern Du dranhängen kannst, wird dann als magnetische Flussdichte B bezeichnet und ist noch von der Permeabilität abhängig. Wenn Du den Nagel aus dieser selbstgewickelten Spule rausziehst, bleibt H zwar gleich, aber B wird kleiner, denn das µr, das bei Eisen recht groß ist, geht auf knapp Eins zurück.

Sirius02 hat Folgendes geschrieben:
Außerdem gibt es noch B, was die gesamte Magnetische Feldstärke bezeichnet.

Nein, magnetische Flussdichte. Die drückt aus, wie stark ein Magnet ist. So ein kleiner Whiteboardmagnet hat zum Beispiel etwa 0,1 Tesla.

Sirius02 hat Folgendes geschrieben:
Und soll ich nun B oder B0 berechnen?

Beides. Einmal "im Luftraum" (B0) und einmal "im weichmagnetischen Kern" (B).

Sirius02 hat Folgendes geschrieben:
was genau ist l?

Die Länge der Zylinderspule.

Sirius02 hat Folgendes geschrieben:
Weil ich habe ne Formel gesehen ( Biot Savart) wo da statt l der Umfang als 2pi*r da steht.

Da geht es um einen geraden Linienleiter, das ist aber was anderes.

Viele Grüße
Steffen
Sirius02



Anmeldungsdatum: 20.10.2022
Beiträge: 325

Beitrag Sirius02 Verfasst am: 02. Jun 2023 15:33    Titel: Antworten mit Zitat

Danke für die anschauliche Erklärung. Mein Prof hat folgendes in seinem Skript geschrieben, was mich mit Aussagen aus dem Internet und eben auch hier, dass H die Feldstärke sei, komplett verwirrt:

"[Bemerkung: Die magnetische Erregung ist keine physikalisch messbare Größe (Observable). Messbar ist nur das Magnetfeld B. Die magnetische Erregung wird oftmals in der
Literatur (Lehrbüchern) als magnetische Feldstärke bezeichnet. Diese Bezeichnung ist leider sehr unglücklich, da es im Allgemeinen – also bei Anwesenheit von Materie – eben NICHT das magnetische Feld ist, das man misst (siehe auch Diskussion im Heintze Band 3). Im folgenden werden zur klaren Unterscheidung die Begriffe magnetische Erregung
für H und Magnetfeld für B benutzt. ]"

Und wie berechne ich denn nun das H und das B Feld? weil die spule ist ja unendlich lang und irgendwie muss ich ja meine radien einbringen

grübelnd
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7294

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 02. Jun 2023 15:50    Titel: Antworten mit Zitat

Die Anmerkung Deines Professors entpricht doch meinen Ausführungen, oder ist da was unklar?

Ja, der Radius dient hier nur der Verwirrung des Studenten. Da die Spule unendlich lang ist, vereinfacht sich die übliche Formel zu

Mit dem gegebenen Verhältnis kannst Du dann die Aufgabe lösen.
Sirius02



Anmeldungsdatum: 20.10.2022
Beiträge: 325

Beitrag Sirius02 Verfasst am: 03. Jun 2023 13:10    Titel: Antworten mit Zitat

Also gilt für den 1. Fall (Luftraum innerhalb der Spule): --> ist H konstant und ändert sich auch im Kern nicht? und für B gilt dann: und das B Feld im Kern ist dann ?
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7294

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 03. Jun 2023 13:19    Titel: Antworten mit Zitat

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