Wie haben in Physik einen Versuch wie diesen hier gemacht:
danach erkundigte ich mich im Internet nach Erklärungen.
Ich habe herausgefunden, dass in dem Ring Wirbelströme entstehen die dem bestehenden Magnetfeld immer entgegen wirken. (bei 50 hz wechselt also auch der Strom im Aluring 50 mal/s die Richtung.) deshalb wird der Ring hochgescheudert, bzw abgestossen.
Weitere fragen, werden aber im Internet nicht beantwortet, wisst Ihr vielleicht, wie sich die folgenden Fenomene erklären lassen?
-Es funktioniert nur bei Wechselstrom.Warum?
-Macht man den Versuch waagerecht und mit DC, so geht der Ring beim Einschalten leicht von der Spule weg, und beim Ausschalten kommt er wieder zurück. warum?
- Die Spule bewegt sich bei längerem Einschalten (AC)zur Mitte des Eisenstabs hin. (auch hier sichtbar ganz am Anfang) warum?
» Ich habe herausgefunden, dass in dem Ring Wirbelströme entstehen die dem » bestehenden Magnetfeld immer entgegen wirken. (bei 50 hz wechselt also » auch der Strom im Aluring 50 mal/s die Richtung.) deshalb wird der Ring » hochgescheudert, bzw abgestossen.
Ziemlich korrekt. Ich würde es aber nicht als Wirbelstrom bezeichnen, da wirbelt nichts. Durch das sich ändernde Magnetfeld wird im Ring eine Spannung induziert. Der Ring ist kurzgeschlossen und daher fließt ein Strom, der wiederum erzeugt ein Magnetfeld. Dieses Magnetfeld ist andersherum gepolt wie das erzeugende und daher wird der Ring abgestoßen. Es sind also zwei Magnetfelder, deren Wirkung man beobachtet.
» -Es funktioniert nur bei Wechselstrom.Warum?
Weil, wie oben gesagt, nur ein sich änderndes Magnetfeld eine Spannung erzeugen kann.
» -Macht man den Versuch waagerecht und mit DC, so geht der Ring beim » Einschalten leicht von der Spule weg, und beim Ausschalten kommt er wieder » zurück. warum?
Beim Einschalten des Stromes ändert sich das Magnetfeld, induziert eine Spannung im kurzgeschlossenen Ring, der dadurch wieder das abstoßende Magnetfeld erzeugt. Dasselbe müsste beim Ausschalten passieren. Der Ring müsste also noch ein Stück wegrutschen. Alles andere kann ich mir nicht erklären (könnte es ein Beobachtungsfehler oder ein Dreckeffekt sein? Ist das reproduzierbar?)
» - Die Spule bewegt sich bei längerem Einschalten (AC)zur Mitte des » Eisenstabs hin. (auch hier sichtbar ganz am Anfang) warum?
Die Spule zieht Eisenteile in sich hinein. Sie maximiert ihre Induktivität. Da in diesem Fall die Spule lose ist und das Eisenteil fest, klettert sie halt selbst hoch.
Danke erst mals für die ausführlichen Erklärungen. Das Fenomen mit dem DC kommt mir auch komisch vor, der Effekt lässt sich beliebig oft wiederholen.
Ein Beobachtungsfehler kann ich ausschliessen.
Könnte es daran liegen, dass mit zunehmdnder Distanz zur Spule das Magnetfeld schwächer wird? Ich weiss es nicht
Gibt es einen Grund, weshalb die Spule die maximae Induktivität anstrebt (Eisen in den Mittelpunkt zieht)?
» » Ich habe herausgefunden, dass in dem Ring Wirbelströme entstehen die dem » » bestehenden Magnetfeld immer entgegen wirken. (bei 50 hz wechselt also » » auch der Strom im Aluring 50 mal/s die Richtung.) deshalb wird der Ring » » hochgescheudert, bzw abgestossen. » Ziemlich korrekt. Ich würde es aber nicht als Wirbelstrom bezeichnen, da » wirbelt nichts. Durch das sich ändernde Magnetfeld wird im Ring eine » Spannung induziert. Der Ring ist kurzgeschlossen und daher fließt ein » Strom, der wiederum erzeugt ein Magnetfeld. Dieses Magnetfeld ist » andersherum gepolt wie das erzeugende und daher wird der Ring abgestoßen. » Es sind also zwei Magnetfelder, deren Wirkung man beobachtet. » » Michael
Der Effekt ist halt gut sichtbar, weil Alu selbst nicht magnetisch und leicht ist. Der Ring ist quasi eine Spule mit einer Windung, die Kurzgeschlossen ist.
Ich habe es selbst noch nicht gemacht, aber wenn man eine weitere Kupferspule (wie die Primärspule) für den Versuch nimmt und diese kurzschließt, dann müsste ein ähnlicher Effekt erkennbar sein. Nur wird er nicht so spektakulär ausfallen. Aber vielleicht versteht man es mit der Spule, den Windungen und dem Kurzschluss besser?!?
-- Gruß
otti
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E-Laie aber vielleicht noch lernfähig
» Danke erst mals für die ausführlichen Erklärungen. Das Fenomen mit dem DC » kommt mir auch komisch vor, der Effekt lässt sich beliebig oft » wiederholen. » Ein Beobachtungsfehler kann ich ausschliessen. » » Könnte es daran liegen, dass mit zunehmdnder Distanz zur Spule das » Magnetfeld schwächer wird? Ich weiss es nicht » » Gibt es einen Grund, weshalb die Spule die maximae Induktivität anstrebt » (Eisen in den Mittelpunkt zieht)?
Also das ist doch ganz leicht zu verstehen.
Eisen ist magnetisch und wird vom Elektromagnet angezogen.
Das Magnetfeld zieht den Stab in sich hinein. In der Mitte zieht er an beiden Seiten gleich.
Das ist so als wenn Du eine Murmel in ein Schale wirfst und fragst warum sie zur Mitte läuft und da liegen bleibt.
EDIT:
Wenn Ihr zu Hause einen mechanischen Türgong habt, dann mach ihn auf und beobachte.
-- Gruß
otti
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E-Laie aber vielleicht noch lernfähig
Ich hab jetzt sogar ein Video und ein Erklärungsversuch zum Thema mit dem DC gefunden.. nur komm ich aus der Begründung nicht so klar, weshalb jetzt der Ring zurück kommt -.-
» Gibt es einen Grund, weshalb die Spule die maximae Induktivität anstrebt » (Eisen in den Mittelpunkt zieht)?
Das ist eine gute Frage. Ich glaube ich muß meine Begründung revidieren. Systeme versuchen ja immer, ihre Energie zu minimieren. Deshalb fällt ein Gegenstand herunter, wenn man ihn loslässt. Dadurch wird seine potentielle Energie abgebaut. Ich dachte zunächst, daß durch das Hereinziehen des Kernes, die Energie der Spule kleiner wird, weil ja die Induktivität steigt. Aber das paßt nicht, denn mit steigender Induktivität wird die gespeicherte Energie größer (W=0.5 * L * I^2). Ich muß nochmal darüber nachdenken. Mir fällt auf Anhieb kein Grund ein.
Die Frage ist außerdem, wo dieser Effekt sein Limit hat. Man kann so sicher nicht eine Spule über eine kilometerlange Schiene laufen lassen.
» Ich hab jetzt sogar ein Video und ein Erklärungsversuch zum Thema mit dem » DC gefunden.. nur komm ich aus der Begründung nicht so klar, weshalb jetzt » der Ring zurück kommt -.-
Mir dämmert nun so langsam, daß Ein- und Ausschalten ja nicht dasselbe ist, wie Wechselspannung anzulegen. Bei Wechselspannung wird ja wirklich umgepolt und nicht einfach nur ausgeschaltet. Das bedeutet andererseits, daß es bei dem Versuch, wo der Ring nach oben geschossen wird, auch eine Phase der Anziehung geben muß, nämlich in der Nähe des Nulldurchganges. Es dominiert aber die Abstoßung und deshalb fliegt er weg. (Ich weiß, ganz sauber ist die Begründung nicht, aber ich habe im Moment keine bessere. Es ist alles so lange her...)
» » Ich habe herausgefunden, dass in dem Ring Wirbelströme entstehen die dem » » bestehenden Magnetfeld immer entgegen wirken. (bei 50 hz wechselt also » » auch der Strom im Aluring 50 mal/s die Richtung.) deshalb wird der Ring » » hochgescheudert, bzw abgestossen. » Ziemlich korrekt. Ich würde es aber nicht als Wirbelstrom bezeichnen, da » wirbelt nichts. Durch das sich ändernde Magnetfeld wird im Ring eine » Spannung induziert. Der Ring ist kurzgeschlossen und daher fließt ein » Strom, der wiederum erzeugt ein Magnetfeld. Dieses Magnetfeld ist » andersherum gepolt wie das erzeugende und daher wird der Ring abgestoßen. » Es sind also zwei Magnetfelder, deren Wirkung man beobachtet. » » » -Es funktioniert nur bei Wechselstrom.Warum? » Weil, wie oben gesagt, nur ein sich änderndes Magnetfeld eine Spannung » erzeugen kann. » » » -Macht man den Versuch waagerecht und mit DC, so geht der Ring beim » » Einschalten leicht von der Spule weg, und beim Ausschalten kommt er » wieder » » zurück. warum? » Beim Einschalten des Stromes ändert sich das Magnetfeld, induziert eine » Spannung im kurzgeschlossenen Ring, der dadurch wieder das abstoßende » Magnetfeld erzeugt. Dasselbe müsste beim Ausschalten passieren. Der Ring » müsste also noch ein Stück wegrutschen. Alles andere kann ich mir nicht » erklären (könnte es ein Beobachtungsfehler oder ein Dreckeffekt sein? Ist » das reproduzierbar?) » » » - Die Spule bewegt sich bei längerem Einschalten (AC)zur Mitte des » » Eisenstabs hin. (auch hier sichtbar ganz am Anfang) warum? » Die Spule zieht Eisenteile in sich hinein. Sie maximiert ihre » Induktivität. Da in diesem Fall die Spule lose ist und das Eisenteil fest, » klettert sie halt selbst hoch. » » Michael
betr. Wirbelstrom
sehe WikipediaZITAT)
"Wirbelstrom (engl. eddy current) nennt man einen Strom, der in einem ausgedehnten elektrischen Leiter in einem sich zeitlich ändernden Magnetfeld oder in einem bewegten Leiter in einem zeitlich konstanten, dafür räumlich inhomogenen Magnetfeld induziert wird. Der Name wurde gewählt, weil die Induktionsstromlinien wie Wirbel in sich geschlossen sind und keine festen Bahnen haben."
Wirbelstrom ist eine gängige physikalische Beschreibung.
Bevor man sich dazu kritisch äussert, die genaue Defintion lesen.
NAGUS
NAGUS
» Mir dämmert nun so langsam, daß Ein- und Ausschalten ja nicht dasselbe » ist, wie Wechselspannung anzulegen.
Korrekt.
Nur bei Wechselspannung wird in den Aluring (Spule mit einer Windung) eine Spannung induziert und damit ein Feld erzeugt, das dem ursprünglichen Feld gleich gerichtet ist.
Gleichstrom induziert nix (außer kurz beim ein- und ausschalten)
Das ursprüngliche Magnetfeld in der Spule (und damit auch das im Aluring) wechselt ständig mit 50Hz (aber beide gleichzeitig). Sind daher ständig gleich gepolt und stoßen sich ab. Nix mit "mal abziehen mal abstoßen.
» daß es bei dem Versuch, wo der Ring nach oben geschossen wird, auch eine » Phase der Anziehung geben muß, nämlich in der Nähe des Nulldurchganges. Es » dominiert aber die Abstoßung und deshalb fliegt er weg.
Nimm 2 Stabmagnete und versuche, beide Nordpole zusammenzubringen: Abstoßung.
Nun drehe BEIDE Magnete um und versuche die beiden Südpole zusammenzubringen: auch Abstoßung.
Wenn du das nun 50mal/Sekunde machst und die Magnetfelder nicht per Hand umdrehst sondern per 50Hz Wechselstrom, dann hast du deinen Effekt.
» » Mir dämmert nun so langsam, daß Ein- und Ausschalten ja nicht dasselbe » » ist, wie Wechselspannung anzulegen. » » Korrekt. » » Nur bei Wechselspannung wird in den Aluring (Spule mit einer Windung) eine » Spannung induziert und damit ein Feld erzeugt, das dem ursprünglichen Feld » gleich gerichtet ist. » » Gleichstrom induziert nix (außer kurz beim ein- und ausschalten) » » Das ursprüngliche Magnetfeld in der Spule (und damit auch das im Aluring) » wechselt ständig mit 50Hz (aber beide gleichzeitig). Sind daher ständig » gleich gepolt und stoßen sich ab. Nix mit "mal abziehen mal abstoßen. » » » daß es bei dem Versuch, wo der Ring nach oben geschossen wird, auch » eine » » Phase der Anziehung geben muß, nämlich in der Nähe des Nulldurchganges. » Es » » dominiert aber die Abstoßung und deshalb fliegt er weg. » » Nimm 2 Stabmagnete und versuche, beide Nordpole zusammenzubringen: » Abstoßung. » Nun drehe BEIDE Magnete um und versuche die beiden Südpole » zusammenzubringen: auch Abstoßung. » » Wenn du das nun 50mal/Sekunde machst und die Magnetfelder nicht per Hand » umdrehst sondern per 50Hz Wechselstrom, dann hast du deinen Effekt. » » hws
Hi hws,
könnte man es auch so erklären?:
Beim Ausschalten versucht sich das Magnetfeld ja zu halten. Es "wehrt" sich gegen seinen Abbau.
Es induziert eine Spannung, die dem ursprünglichen Magnetfeld gleichartig ist um es zu unterstützen.
Dann ziehen sich die Felder logischerweise an.
Eine andere relativ einfache Erklärung und passend zu dem bisher geschriebenem wäre, dass die Spule (Aluring) sich in die Mitte des Kernes zieht, so wie halt die Murmel.
Ist bei mir ebenso lange her und muss es mir selbst auch nochmals herbeizaubern.
-- Gruß
otti
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E-Laie aber vielleicht noch lernfähig
Es ist der Thomson Ringversuch,
bei dem ein nicht magnetischer Metallring
durch Selbstinduktion magnetisiert wird.
Die Erzeugung der Selbstinduktion funktioniert nur
bei einem geschlossenen Ring.
Beim Thomsonversuch war es ein Aluminiumring.
Hier kommen die Lenzsche Regel, die Lorenzkraft, das Induktionsgesetz,
u.A. Wirbelfeld, voll zur Geltung.
Maxwell ja ein Begriff für Jedermann.
Du kannst mal im Gegenzug einen Aluring auf einer Schnur aufhängen,
dann durch diesen einen Dauermagnetstab hinundher bewegen.
Dann wirst genau das Selbe beobachten Abstoßen und Anziehen des Alurings.
-- hier sind es halt keine 50Hz, sondern die paar mHz "Menschenfrequenz".
Dafür kannst es fein beobachten.
Beim Ausschalten wird das Induktionfeld in der Primärspule abgebaut.
Es erzeugt /mal grob gesagt/ eine Gegeninduktion, welche auch in den Ring
induziert wird, diesmal gegensinnig zur gespeicherten,
so dass sich die Spule und der Ring anziehen.
Der Vorgang ist kurz, weil der Abbau rasch ist.
Sichtbar ist es halt so, das der Ring sich schnell
bewegt, weil nur er beweglich ist, die Spule aber steht.
- in beiden Richtungen.
» Wirbelstrom ist eine gängige physikalische Beschreibung.
Zweifellos! Hatte ich das bestritten? Aber Wirbelströme gibt es nur in einem "ausgedehnten elektrischen Leiter", während es hier um einen Ring geht, also quasi die Sekundärseite eines Trafos mit nur einer Windung. Das mag etwas anders aussehen, wenn man eine Blechdose hochschießt, das macht aber die physikalischen Verhältnisse unübersichtlicher. Das Magnetfeld im Ring wird durch den darin fließenden Strom verursacht. Ganz einfach.
Thread-Ansicht
Reihenfolge
ZITAT)
Feigling!"