Mein Physikbuch heißt Internet und im Großen und Ganzen weiß ich das alles schon. Atomare Spins werden durch einen Prozess der Magnetisierung in ferromagnetischen Materialien ausgerichtet. Korrekt? Aber was genau davon beantwortet meine oben genannte Frage?
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Hallo @Muellermilch,
auf dieser Seite (und hier noch einmal in Latex gesetzt) findest du eine Publikation von Physikern, die für verschiedene geometrische Anordnungen die Abstandsabhängigkeit der Kraft zwischen Magneten gemessen und mit theoretischen Erwartungen verglichen haben. Vielleicht hilft dir das weiter.
Liebe Grüße
vom Namenlosen
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Hallo @Der_Namenlose,
ich danke dir. Tatsächlich habe ich die Seite selbst auch schonmal gefunden. Allerdings ist mir das alles zu hoch und verstehe hauptsächlich nur Bahnhof. Das schafft mein Hirn nicht.
Deswegen ist es ja besonders gut, dass Du Dir auf die Fahne geschrieben hast, die aktuell „gültige“ Physik zu widerlegen und ihr völlig neue Wege aufzuzeigen. Aber mir wurde ja nahegelegt, Kommentare in dieser Hinsicht zu unterlassen. Daher sind ja in den letzten drei Monaten auch diese bemerkenswerten Fortschritte erzielt worden.
Nunja, wenn du aus den letzten 3 Monaten keinen Mehrwert ziehst, dann ist mir das relativ egal, ich persönlich für meinen Teil habe sehr wohl Fortschritte gemacht und dafür danke ich diejenigen, die sachlich auf meine Fragen eingegangen sind und trotz meiner Inkompentenz es mir erklärt haben.
Nur weil ich versuche der Physik neue Wege zu zeigen, bedeutet das doch nicht, dass ich damit die Physik widerlege. Das ist doch Quatsch.
Bisher konnte mir keiner physikalisch erklären, ob du die Kugel nun weiter rollt oder nicht. Auch du nicht, entweder weil du kein Bock hast oder weil du es nicht kannst.
Wenn du also nur hier bist, um deinen sarkastischen Senf dazulassen, dann geh doch bitte infach wieder.
Hallo zusammen,
ich habe es nun endlich geschafft einen Elektromagneten zu bauen.
Allerdings funktioniert er überhaupt nicht so wie geplant, also so wirklich garnicht.
Und ich weiß ehrlich gesagt nicht so richtig warum.
- die Spulenlänge beträgt 6 mm
- der Eisenkern besteht zu 99,9% aus Eisen
- die Windungszahl beträgt ca. 100
- der Drahtdurchmesser beträgt 0,2mm
Den Widerstand des Drahtes habe ich gemessen und liegt bei ca. 2 Ohm.
Angeschlossen habe ich den Elektromagneten an eine 1,5V Batterie.
Maximal fließen dort also ca. 0,75 A.
Laut der Berechnung der magnetischen Flussdichte eines Elektromagneten sollte er ca. 30 Tesla haben! Für µr Eisen habe ich den Wert 2000 genommen.
Passiert ist aber einfach nichts. Ich kann nicht mal sagen, ob das Teil überhaupt magnetisch war.
Meine einzige Erklärung wäre der Luftspalt zwischen Eisenkern und Spule. Dieser beträgt ca. 1 mm.
Aber hat dieser Luftspalt so einen extremen Ausmaß? Oder habt ihr vllt noch eine andere Idee, was das Problem ist oder was ich falsch gemacht habe?
Hi, @Muellermilch!
Rein aus Gefühl:
1mm Luftspalt ist viel zu viel (btw. Ist das Kupferlackdraht?)
1,5 V ist viel zu wenig.
100 Wdg. ebenfalls.
Weiss nicht was der Luftspalt überhaupt soll, vielleicht ist der Erregerspalt im Ringkern eines Trafos gemeint (sorry, keinen Bock, den ganzen Thread noch mal durchzuackern), das wäre aber Richtung Wechselstromtechnik.
Eigentlich ist das ein Batterie - Drahtwiderstand/Kurzschluss.
Probiere mal 12 VDC/500 Windungen.
Einen Permanentmagneten, ein Ferrimagnetisches Teil (Schraube o.Ä., kann man ja mit dem Permagneten. testen), Amperemeter dazwischen schadet nie.
Alles Gute,K.
Hallo Kudo,
Für die Funktion des Elektromagneten spielt das keine Rolle. Am Ende zählt ja nur der Strom der fließt. Eine höhere Spannung würde nur für eine schnellere Sättigung sorgen.
Der Draht ist natürlich isoliert. Die beiden Enden habe ich abgeschliffen.
Naja, der entsteht aufgrund des Bauteils was du auf dem Bild sieht. Die 1mm Luft ist halt das Plastik was zwischen Spule und Kern liegt. Es war ziemlich schwierig die Wicklung direkt auf den Kern zu machen, daher das Bauteil. Ich werde es nun aber nochmal versuchen.
Dass das Teil aber nur wegen dem Luftspalt so garnicht funktioniert, ist mir trotzdem ein Rätsel.
Ich wurde darauf aufmerksam gemacht, dass die magentische Sättigung von Eisen bei 1 - 2 Tesla erreicht ist. Alles darüber ist natürlich Quatsch. Das hatte ich garnicht mehr auf dem Schirm, dabei habe ich das letztens erst gelesen.
Kommen wir zum Ergebnis meines praktischen Tests mit der Kugelbahn - transparent, offen und ehrlich.
Wirklich sehr interessant wie meine Theorie gnadenlos von der Praxis zerstört wurde. Aber genau das brauche ich, um zu verstehen und zu lernen, wie die Physik tickt.
Auf dem Bild seht ihr den Startpunkt wo die Kugel von der Anziehung alleine los rollt. Das sind ca. 5,5 cm vom Statormagneten. Die Geschwindigkeit beträgt ca. 0,2 m/s. Berechnet habe ich das über die Daten der Videoaufnahme. Für 5,5 cm benötigte die Kugel ca. 0,23 Sekunden.
Zwischen Statormagneten und Endpunkt beträgt die Entfernung gerade mal ca. 2 cm. Das ist genau der Punkt, wo die Kugel wieder zurück rollte. Das ist einfach nichts. Die Ausrichtung des Statormagneten muss so eine enorm starke Anziehung in einem bestimmten kleinen Bereich haben, dass jeglich geglaubter Überschuss direkt wieder verpufft wird. Desweiteren ist mir aufgefallen, dass das Magnetfeld auf der rechten Seite einen großen Einfluss auf die Kugel hatte. Ich konnte richtig die Anziehung über die Kugel spüren, was ich auf der linken Seite so nicht hatte. Die veränderte Ausrichtung des Statormagneten machte dementsprechend einfach keinen Unterschied. Es spielte nahezu keine Rolle, ob ich die Kugel links oder rechts starten ließ. Theorie und Praxis sind für mich 2 komplett verschiedene Welten, genau das habe ich nun zu spüren bekommen. Aber keine Sorge oder für euch wohl eher Schadenfreude, mein Interesse ist deswegen nicht gebrochen und ich werde weiterhin meine Experimente machen. 
Nachtrag: Die unterschiedlichen Winkel machten keinen wesentlichen Unterschied.
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Zum Thema Elektromagnet. Ich habe nun eine Formel im Netz gefunden, die mir annährend die Kraft berechnet:
https://www.supermagnete.de/magnetismus/magnetkraefte
Wende ich diese Formel an meinem Elektromagneten an, mit der Hoffnung dass ich mich nicht verrechnet habe, dann komme ich gerade mal auf 1,2 N. Mein Elektromagnet könnte also etwa gerade mal 0,1 Kg heben. Das würde auch erklären, warum er so schwach ist und nicht so funktioniert wie erwartet.
Allerdings verstehe ich dann nicht den Sinn der Berechnung der magnetischen Flussdichte eines Elektromagneten. Wofür steht der Wert bei einem Permanentmagneten und wofür steht der Wert bei einem Elektromagneten.
0,6 Tesla bei einem Permanentmagneten bedeutet nicht gleich 0,6 Tesla bei einem Elektromagneten. Das ist verwirrend.
Bei der Haltekraft eines Magneten spielt die Formgebung des Pols aber schon eine Rolle und in diesem Zusammenhang selbstverständlich auch der Winkel. Das ändert sich mit zunehmender Entfernung.
Aber das hast du doch angeblich alles schon gelesen.
Formeln gelten unter bestimmten Bedingungen. Eine Formel anwenden ohne Kenntnis dieser Bedingungen ist sinnlos.
Falls du lesen kannst, steht da „keinen wesentlichen Unterschied“. Der Unterschied der Winkel war aufgrund der starken Anziehungskraft marginal. Ich habe weitere Tests gemacht und die Anziehungskraft der Statormagneten zur Kugel verringert, dadurch war der Unterschied der Winkel deutlich sichtbar und messbar. Dazu berichte ich noch was.
Nun, dann kläre mich doch bitte auf, um welche Bedingungen es sich handelt. Immerhin sind wir hier in einem Forum, in dem es darum geht, Menschen zu helfen die keine Ahnnung haben und deswegen hier ihre Fragen stellen. Kann ja nicht jeder so extrem schlau sein wie du.
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Aus der Quelle, die Du oben selbst verlinkt hast, geht hervor, dass die Gleichung für Stabmagneten gilt, die sich mit entgegegengesetzten Polen direkt gegenüberstehen. Bei Elektromagneten gilt sie zusätzlich nur für langsame Änderungen des Abstandes, weil die Induktion nicht berücksichtigt wird. Da sich die Magneten in Deinem Fall nicht langsam axial aufeinder zu, sondern schnell aneinander vorbei bewegen, kannst Du nicht davon ausgehen, dass sie Dir hilft.
In Deinem Fall gibt es keine einfache Formel. Um die Kraft zu bestimmen, müsstest die magnetische Energiedichte über den gesamten Raum aufintegrieren und dann den Gradient berechnen - und das unter Berücksichtigung der Induktion in der Spule. Wahrscheinlich ist es einfacher, nicht mit Kräften und Drehmomenten zu rechnen, sondern den Lagrange-Formalismus zu verwenden. Aber auch das ist viel zu kompliziert, um es in einem Forum vorzurechnen.
Hallo @Muellermilch.
Welchen Radius hat deine Spule? Gib doch bitte mal den Innenradius und den (ungefähren) Außenradius an.
Kannst du den Strom messen? Dann miss die 0.75A doch bitte mal nach.
Liebe Grüße
vom Namenlosen
Welche Gleichung für Stabmagneten meinst du jetzt genau? Die für die magnetische Flussdichte B?
Mir geht es auch nicht um die Bewegung, mir geht in erster Linie darum, dass mein Elektromagnet genauso stark sein soll wie mein Permanentmagnet. Mein Permanentmagnet hebt ca. 24,5 N an und genau das soll mein Elektromagnet auch können.
Hallo @Der_Namenlose,
ah sorry, das habe ich vergessen zu erwähnen.
Den Strom hatte ich nachträglich nochmal gemessen und liegt bei ca. 200 mA.
Diesen Wert habe ich für die Formel zur Kraftbestimmung genommen.
Der Innenradius beträgt 9 mm und der Außenradius ca. 11 mm.
Bei einer Draht dicke von 0,2mm und 100 Windungen, kommt da nicht viel bei rum.
Nachtrag: Habe die 1 mm Luft zwischen Kern und Spule vergessen. (Das Plastik worauf die Spule gewickelt ist) Jetzt stimmen die Werte.
Nochmal zum Verständnis, falls einige durcheinander kommen:
Ich habe einen Permanentmagnet mit einem Durchmesser von 8 mm und eine Höhe von 8 mm.
Mit folgender Haltekraft und magnetische Flussdichte B:
Auf Basis diesem Permanentmagneten möchte ich einen Elektromagneten bauen, der sich identisch wie der Permanentmagnet verhält. Der Weicheisenkern des Elektromagneten hat einen Durchmesser von 8 mm und eine Höhe von 8 mm. Mit der folgenden Berechnung der magnetischen Flussdichte eines Elektromagneten hatte ich gehofft, wenn die magnetische Flussdichte ungefähr gleich ist, dass der Elektromagnet genau so stark ist wie der Permanentmagnet. Aber das ist nicht der Fall.
Natürlich die, die Du oben für die Kraft verwendet hast.
Aber das Ganze soll sich doch bewegen oder hast Du die Elektromotor-Idee aufgegeben? Sobald sich Perment- und Elektromagnet relativ zueinander bewegen, wird in der Spule ein zusätzlicher Strom induziert. Mit zunehmender Geschwindigkeit wird es immer schwerer, den Strom in der Spule konstant zu halten.
Du siehst doch schon an der Gleichung, dass die auch nur für irgend einen Spezialfall gilt. Die magnetische Flussdichte ist ortsabhängig und der Ort taucht in der Gleichung nicht auf. Ich bezweifle, dass Du mit Deinen Vorkenntnissen ausrechnen kannst, wie ein Elektromagnet aussehen muss, damit er sich wie ein bestimmter Permanentmagnet verhält. Da kommst Du eher durch Ausprobieren ans Ziel.
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Falls du lesen kannst, steht da „Das ändert sich mit zunehmender Entfernung.“
Warum sollte ich das tun? Du hast dir die Formel gesucht, also schau gefälligst selber nach!
Ist dir schon mal der Gedanke gekommen, dass die Haltekraft vom gehaltenen Objekt abhängig sein könnte? Und hast du schon mal darüber nachgedacht, dass die Haltekraft nur wenig mit dem zu tun hat, was du hier tun willst, weil es da um Entfernung, Dynamik und Form des magnetischen Feldes geht?
Aber wenn es nur um die Haltekraft geht: häng ein Objekt an deinen Dauermagneten und ziehe ihn mithilfe eines Kraftmessers vom Magneten weg. Merk dir dabei die größte aufgetretene Kraft.
Und danach wiederholst du das ganze mit deinem Elektromagneten, wobei du den Strom so einstellst, dass genau die gleiche Kraft aufgewandt werden muss wie beim Permanentmagneten.
Deine Rechnerei ist komplett sinnlos. Zumal du nicht mal verstehst, was du da überhaupt rechnest.
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