Hysterese & Herleitung der Induktionsgleichung (neue Fra

Then_Again · Anmeldungsdatum: 24.04.2007 Beiträge: 13

den auf Wikipedia dargestellten Kurvenverlauf finde ich einleuchtend
http://de.wikipedia.org/wiki/Hysterese

während ich den auf meiner Uni-HP nicht ganz verstehe:

http://i168.photobucket.com/albums/u178/LenaDerSchneehase/Unbenannt.jpg

"Die magnetische Induktion nimmt zunächst mit wachsender magnetischer Feldstärke zu (Kurve 1) und erreicht dann für H = HS einen Sättigungswert BS. Dieser Kurvenzug wird als Neukurve bezeichnet. Wird die magnetische Feldstärke von HS aus verringert, so nimmt die magnetische Induktion wieder ab (Kurve 2), wobei jedoch für H = 0 der Stoff einen Rest-magnetismus aufweist, der durch die Remanenzinduktion BR charakterisiert ist. Erst durch eine Koerzitivfeldstärke H = -HC wird diese Remanenz beseitigt (Kurve 3)."

Das hört sich ja ganz so an, als wäre die Neukurve ganz rechts! Und Kurve 2 die mittlere... die ja nicht durch BR geht...
heißt das, die Darstellung auf Wikipedia ist richtig und die von meiner Uni einfach ein wenig uneindeutig beschriftet?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Die 1 und die 2 in dem Uni-Diagramm beziehen sich auf die Kurven, die jeweils über diesen Zahlen zu sehen sind, also 1 vom Ursprung nach ganz rechts oben, und 2 von ganz rechts oben zum Punkt (H=0, B=B_R).

Das Diagramm bei Wikipedia meint also das gleiche wie das Uni-Diagramm smile

Then_Again · Anmeldungsdatum: 24.04.2007 Beiträge: 13

ahhh, okay, also hat die ganz rechte Kurve einfach keine Bezeichnung?
Naja, hauptsache ich hab das Prinzip schonmal richtig verstanden. Danke=)

Then_Again · Anmeldungsdatum: 24.04.2007 Beiträge: 13

bin ein bisschen nervös wegen meiner nächsten physikpraktikumseinheit, weil der assistent anscheinend großen spaß hat, die leute in seinem kolloquium durchfallen zu lassen. hab gehört, wir sollen mit hilfe der gleichungen für die permeabilität und suszeptibilität eine gleichung zur induktion herleiten.
wie ich es verstanden habe, handelt es sich um die gleichung:

B=Induktionskonstante*(H+M)

habe allerdings keine ahnung, wie man von
"Relative Permeabilität = 1 + Suszeptibilität" darauf kommen könnte... oder muss da eine andere gleichung gemeint sein??

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ich glaube, mit diesen beiden Gleichungen bist du schon mindestens sehr nah dran smile

Magst du dir vielleicht einfach mal (wahrscheinlich am besten mit Hilfe der Quellen und Bücher, mit denen ihr euch auf diesen Versuch vorbereiten sollt) genau anschauen, was die sechs Größen genauer sind und bedeuten, die in diesen beiden Gleichungen stehen, und mit welchen Gleichungen sie miteinander zusammenhängen?

Denn ich glaube, die Hauptschwierigkeit dieser Herleitungsfrage liegt einfach nur darin, genau verstanden zu haben, was diese Größen bedeuten.

Then_Again · Anmeldungsdatum: 24.04.2007 Beiträge: 13

das Verwirrende für mich ist, dass in den "Grundlageninfos", die wir zu dem Versuch bekommen haben, ja eigentlich schon alles drinsteht:

B=Induktionskonstante(H+Suszeptibilität*H) =
Induktionskonstante*relative Permeabilität*H

In dieser Richtung ist mir auch alles klar. Dass die Magnetisierung= Magnetfeld* Übernahmefähigkeit ist, macht Sinn. Von der Formel für Suszeptibilität und Permeabiliät komme ich relativ leicht auf die Magnetisierung.

Auf der Uni-HP wurde von einem "B-Feld" gesprochen [dem einer stromdurchflossenen Spule, das mit Eisenkern 500x stärker ist als ohne], was mich darauf schließen lässt, dass die Induktion so was ist, wie...
ein normales magnetisches Feld, das sich durch die Magnetisierung z.B. ferromagnetischen Materials in seiner Stärke vergrößert hat.
So macht zumindest die Gleichung Induktion= magn. Feldstärke + Magnetisierung (und das Ganze multipliziert mit irgendeiner Konstante)
Sinn.

Ist es das denn schon???

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Magst du dasselbe mal in Formeln mit Formelvariablen schreiben?

(Mit Latex geht das hier so:
http://www.physikerboard.de/topic,128,-latex-und-der-formelsatz-im-board.html
)

Dann werden die Formeln, von denen du sprichst, noch leichter zu lesen und unter Umständen noch eindeutiger (und vielleicht auch gleich schon für dich selbst viel klarer?).

Then_Again · Anmeldungsdatum: 24.04.2007 Beiträge: 13

Klar

Das Induktionsfeld B ensteht durch Verstärkung des ursprünglichen magnetischen Feldes H durch die Magnetisierung M.

Die Magnetisierung M entsteht dadurch, dass z.B. ferromagnetisches Material eine gewisse Übernahmefähigkeit besitzt: Es übernimmt [was eigentlich?] Magnetisierung (?) von dem ursprünglichen Magnetfeld H.
Je stäker das Magnetfeld und je größer die Übernahmefähigkeit, desto größer die Magnetisierung.

Da ich jetzt schnell weg zum Grillen muss.. durch Umstellen der obigen Gleichungen und Einsetzen von

für

erhält man diese Formel ^^.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Danke für diese schöne und übersichtliche Schreibweise smile

Ich finde, da sieht man nun sehr schön und übersichtlich, dass diese Formeln und

alle zusammenpassen, und wie sich daraus die gewünschte Formel

ergibt

//edit: Auch deine Erklärung dazu in Worten finde ich prima smile

Viel Spaß beim Grillen smile

Then_Again · Anmeldungsdatum: 24.04.2007 Beiträge: 13

Nochmal Danke an Markus!

Im Prinzip sind meine Fragen zu diesem Versuch unbegrenzt ^^, also, wenn noch jemand Muße hat, mir noch mehr auf die Sprünge zu helfen:

Habe auch gehört, dass wir etwas detaillierter auf das RC-Element im Ferrographen eingehen müssen, und dabei die Stichworte Gleich- und Wechselstrom erwähnen sollen.
Den Wechselstrom (->Umpolung)braucht man, so wie ich das verstanden habe, um den Restmagnetismus zu eliminieren, der bei Transistoren aus irgendeinem Grund unerwünscht ist.
Das RC-Glied wird anscheinend zur "zeitlichen Integration" von irgendetwas verwendet, um irgendwie B zu messen oder errechnen.

Wäre schonmal glücklich über jeden kleinen Tipp smile

kann alleine mit dem Begriff "zeitliche Integration" leider nicht so viel anfangen... wir haben die Formel bekommen:

puh, aber da blick ich im Moment nicht gut durch

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Um Restmagnetismus in einem Magneten zu eliminieren, der sich im Inneren einer Spule befindet, durch die man Strom durchschicken kann, könntest du am einfachsten mit Hilfe der Hysteresekurve von oben überlegen, wie man die Magnetisierung auf Null bekommt. Was muss man mit der Amplitude des Wechselstromes machen, damit man Erfolg hat?

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Magst du zum Ferrographen und zum RC-Glied vielleicht mal am besten, so weit du das schon herausfinden konntest, dazusagen, was der Ferrograph genauer ist, wozu er dient und wo da ein RC-Gleid eingebaut ist?

nils169 · Anmeldungsdatum: 20.05.2007 Beiträge: 14

geht net

du bekommst diesen restmagnetismus nicht heraus ( also unter perfekten umständen... ) deshalb muss man eine spule theoretisch immer schütteln erhitzen oder dergleichen um den rest magnetismus herauszubekommen um die kurve wieder in den urprung zu bekommen...

das ist mit stromänderung nicht zu ändern (ich beziehe mich dabei mal auf meinen lehrer Augenzwinkern

)

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Schütteln (bzw. Dagegenhämmern) und Erhitzen sind ziemlich drastische Maßnahmen für einen Versuchsaufbau, den hinterher noch viele anderen Studenten verwenden wollen Augenzwinkern

Mit Wechselstrom, wenn man es geschickt anstellt, geht es auch smile

Then_Again · Anmeldungsdatum: 24.04.2007 Beiträge: 13

was man mit der Amplitude machen muss?

"Durch Anlegen einer 50 Hz-Wechselspannung wird ein ständiges Umpolen des Feldes realisiert"
Das steht schon in den Grundlageninfos zum Versuch.
Okay... Frequenz ist nicht gleich Amplitude. Wenn man sich dazu die Hsyterese anschaut: die Remanenzinduktion soll durch die Koerzitivfeldstärke

beseitigt werden. Welche Amplitude des Wechselstroms man dafür jetzt wählen muss... puh...

Aber da hier die Amplitude der Wechselspannung gemeint ist..

da verliere ich ein wenig den Überblick.

~

(also H ist proportional dem Spannungsabfall am Vorwiderstand)
..aber das Ganze soll ja was mit dem RC-Element zu tun haben...
da würde jetzt die Formel

besser passen. Aber

ist ja nur die Stromstärke, die durch die durch die Induktion durch das ferromagnetische Material verursacht wird.

...wie man schon merkt, ich habe einfach nicht die geringste Ahnung Augenzwinkern

Der Ferrograph:
Der Spannungsabfall am Vorwiderstand

ist ein Maß für die magnetische Feldstärke H. Sichtbar gemacht wird diese dadurch, dass man diesen Spannungsabfall an die horizontalen Ablenkplatten des Oszilloskops legt.
Den Spannungsabfall

legt man an die vertikalen Platten des Oszilloskops.
Das dürfte wohl mit der schon erwähnten "zeitlichen Integration" zu tun haben... man kann nur über den "Umweg" der Zeit auf die Induktion B kommen, weil die Spannung

die zeitliche Ableitung von B liefert. (Die Spannung

ist die durch das ferromagnetische Material in der Spule induzierte Spannung).
--> Somit lassen sich sowohl H als auch B auf dem Oszilloskop darstellen, und wir erhalten für spezifische ferromagnetische Materialien charakteristische Hysteresekurven.

Then_Again · Anmeldungsdatum: 24.04.2007 Beiträge: 13

oh Gott- nur noch so wenig Zeit und ich hab mich noch nicht mal mit den "Kontrollfragen" zum Versuch beschäftigt:

Wie kann man die Schleifen erklären, die beim Ausmessen der Ferritkernspule am Ende der Hysterese erkennbar sind?

--> Messen sollen wir eigentlich nur das Bild einer gesättigten Hysterese mit den Achsenschnittpunkten

. Ist das hier gemeint? Und was sind diese "Schleifen"? Unter dem Bild, das ich in meine erste Post kopiert hatte, steht "Hystereseschleife eines Ferromagneten". Also, ist das Gesamte Bild eine Schleife? [Was heißt hier übrigens "Sättigung"?]

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

zum Entfernen der Restmagnetisierung:

Ein Umpolen des Feldes durch Wechselstrom reicht nicht, um die Restmagnetisierung zu entfernen. Wenn man diesen Zweck erfüllen möchte, muss man sich also noch etwas anderes einfallen lassen und sich zum Beispiel überlegen, wie man die Amplitude eines solchen Wechselstromes zeitlich verändern muss. Ich glaube, du musst gedanklich zwischen diesem Wechselstrom und dem Wechselstrom, der hinterher im Betrieb des Ferrographen auftauchen wird, unterscheiden.

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Ich vermute, der Ferrograph ist ein Messgerät, mit dem ihr das H messt. Wie er genau funktioniert und was das R und das C darin machen, kannst du sicher dann besser verstehen, wenn du die genaueren Informationen zur Funktionsweise eines Ferrographen durcharbeitest, die in deiner Praktikumsanleitung und in den Büchern zur Vorbereitung stehen könnten. (Ob du zur Not auch mal probieren möchtest, mit konkreten Fragen nach "Ferrograph" zu googlen?)

Der Effekt mit den Schleifen "am Ende der Hysterese" scheint sich mir auf kleinere Schleifen als die gesamte Hystereseschleife (vielleicht kleine Extra-Schleifen an den "Spitzen" der gemessenen Hysteresekurve?) zu beziehen.

Bei diesen letzten beiden Fragen habe ich den Eindruck, dass du selbst deutlich konkretere Informationen (Praktikumsanleitung, ...) vorliegen hast als wir, so dass es mir ein bisschen schwer fällt, von außen zu raten, was konkret in deinem Versuchsaufbau drin ist und was konkret beim Messen als kleiner Nebeneffekt auftreten wird.

Then_Again · Anmeldungsdatum: 24.04.2007 Beiträge: 13

http://www.uni-jena.de/data/unijena_/faculties/physik_astro/phys_gp/V+310.pdf

so unglaublich viel mehr steht da leider auch nicht drin... zumindest nichts, das ich verstehe! Naja.

Mit dem Ferrographen messen wir sowohl H als auch B, wie ich das verstanden habe. B eben indirekt über das RC-Element..

http://i168.photobucket.com/albums/u178/LenaDerSchneehase/ferrograph.jpg

das ist die Schaltung des Ferrographen. [ESO= Elektronenstrahoszilloskop]
Tja, werd dann wohl ma versuchen, irgendwo was drüber rauszufinden.. hab gedacht, der Ferrograph wär auch son Standard Physik-Kindergarten-Ding ^^

..Mit den "Weiss'schen Bezirken", falls du die kennst, könnten die Schleifen nix zu tun haben?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Danke für das konkrete Bild! Kann es einfach sein, dass das R und das C dazu da sind, dass man das, was in Spule 2 induziert wird, prima auf dem Oszi messen kann? Denn es sind ja nicht alle Spannungen und nicht alle Wechselstromstärken geeignet, um an einem Oszi anzuliegen oder durch ein Oszi zu fließen Augenzwinkern

Kannst du ausrechnen, was (vertikal) am Oszi angezeigt wird, wenn du U_ind,2(t) kennst?