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Magnetischer Kreis
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matheneuling123
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Anmeldungsdatum: 14.09.2012
Beiträge: 79

BeitragVerfasst am: 01 März 2014 - 09:57:14    Titel: Magnetischer Kreis

Hallo liebe Physiker,

gegeben ist folgender magnetischer Eisenkreis:



Um den braunen Bereich wird eine Spule mit N = 1000 Windungen aufgebracht und es fließen 10 A. Wie groß ist die magnetische Flussdichte B im Spalt, wenn wir die Streuverluste vernachlässigen (my_r = 7500)?

Lösung: 22,8 Vs/m^2

Mein Ansatz:

B = my * H
H = N * I / l
my = my_0 * my_r
B = my_0 * my_r * N * I / l

Ist my_r in diesem Fall 7500 für Eisen oder 1 für Luft?
Ist meine Länge korrekt?
l = b - e - 2*a

Vielen Dank für eure Tipps,

lG
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Anmeldungsdatum: 16.02.2009
Beiträge: 3522

BeitragVerfasst am: 01 März 2014 - 12:52:48    Titel:

Es muss der magnetische Widerstand des gesamten magnetischen Kreises betrachtet werden. Der besteht aus einer Reihenschaltung des magnetischen Luftspaltwiderstandes und des magnetischen Eisenwiderstandes. Nach ohmschem Gesetz für den Magnetkreis ist



mit

und


Daraus folgt





lE ist die mittlere Eisenlänge, die Du ablesen kannst zu



Wenn Du Dir die zugehörigen Zahlenwerte ansiehst, stellst Du fest, dass Du bei der Bestimmung der mittleren Eisenlänge die Luftspaltlänge e getrost vernachlässigen kannst und in allererster Näherung sogar die gesamte mittlere Eisenlänge vernachlässigen kannst (10%-iger Fehler).

Fachleute erkennen aber gleichzeitig auch, dass diese Aufgabe vollkommen unrealistisch ist. Denn es gibt kein ferromagnetisches Material, welches bei einer Induktion von über 20T noch eine Permeabilitätszahl von 7500 aufweist. Ab etwa 2T befindet sich das Material bereits in vollständiger magnetischer Sättigung mit einer Permeabilitätszahl von µr=1.

Dass ein ausgebildeter Physiklehrer oder gar Prof. eine solche Aufgabe stellt, ist für mich unerträglich.
matheneuling123
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Anmeldungsdatum: 14.09.2012
Beiträge: 79

BeitragVerfasst am: 01 März 2014 - 16:44:05    Titel:

Zunächst danke für deine Antwort!

Ich denke mal my_r wurde einfach so bestimmt, der Spalt e mit 0,0005 m ist bei einer Höhe von 0,12m ja auch arg klein gewählt (und wahrscheinlich in der Praxis so nicht anzutreffen), oder?

Zu l_e:
Dies ist die letzte von insg. 8 Teilaufgaben. Bei 1) wurde l = 2*(c-a)+2*(b-a) = 0,36 m bestimmt. Wäre mir vorher klar gewesen das dies hier bentötigt war, hätte ich es natürlich aufgeführt.

Nun kommt mit den Werten und deiner Formel 22,93 Vs/m³ raus, kannst du die Abweichung erklären?

In der Endformel kürzt sich die Fläche A raus. Welche Fläche ist gemeint, wie steht sie zu den Feldlinien?

lG
GvC
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Anmeldungsdatum: 16.02.2009
Beiträge: 3522

BeitragVerfasst am: 01 März 2014 - 17:31:43    Titel:

matheneuling123 hat folgendes geschrieben:
Nun kommt mit den Werten und deiner Formel 22,93 Vs/m³ raus, kannst du die Abweichung erklären?


Ich bekomme mit "meiner" Formel 22,71T heraus und weiß deshalb nicht, was Du gemacht hast. Aber das ist keine wirkliche Abweichung, sondern ergibt sich vermutlich durch Verwendung unterschiedlich gerundeter Werte für µ0. Der genaue Wert für die absolute Permeabilität ist

matheneuling123
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Anmeldungsdatum: 14.09.2012
Beiträge: 79

BeitragVerfasst am: 05 März 2014 - 12:28:14    Titel:

Habe für l = 0,36 m eingesetzt, da dies ja der "Weiterrechnenwert" vom Prof für die anderen Teilaufgaben ist. Dann kommt man auf 22,93 T.

Kannst du mir bitte die Frage zu Fläche A von oben beantworten?

Vielen Dank für deine Hilfe soweit!
GvC
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Anmeldungsdatum: 16.02.2009
Beiträge: 3522

BeitragVerfasst am: 05 März 2014 - 13:41:43    Titel:

matheneuling123 hat folgendes geschrieben:
Habe für l = 0,36 m eingesetzt, da dies ja der "Weiterrechnenwert" vom Prof für die anderen Teilaufgaben ist.


Ja, da hab' ich mich vertan. Denn die mittlere Eisenlänge ist im Gegensatz zu dem, was ich zuvor gesagt hatte, tatsächlich



Damit ergibt sich die (unrealistische) Flussdichte zu B=22,93T.

Die Querschnittsfläche des Eisenkerns, die von den Feldlinien senkrecht durchsetzt ist, beträgt laut Skizze



Sie kommt in der Bestimmungsgleichung für B aber gar nicht vor, ist also im Rahmen der vorliegenden Aufgabenstellung vollkommen irrelevant.
matheneuling123
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Anmeldungsdatum: 14.09.2012
Beiträge: 79

BeitragVerfasst am: 05 März 2014 - 20:52:47    Titel:

Vielen Dank!
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