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Warum ist die Erde magnetisch ?

 
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Raven



Anmeldedatum: 22.07.2007
Beiträge: 21

BeitragVerfasst am: So Jul 22, 2007 11:04 pm    Titel: Warum ist die Erde magnetisch ? Antworten mit Zitat

Weiß jemand, warum die Erde magnetisch ist ?
Ich meine, warum bildet sie denn Feldlinien aus ? Dafür muss doch irgendwas im Erdinneren verantwortlich sein, oder nicht ?
Dann wäre die Erde ja so was ähnliches wie ein gigantischer Permanentmagnet.
Aber wenn das so wäre, was hat ihn dann erzeugt ? Der Urknall ?
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uli.paul



Anmeldedatum: 04.02.2006
Beiträge: 669
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BeitragVerfasst am: Mo Jul 23, 2007 4:31 am    Titel: Antworten mit Zitat

Die Erde ist kein Permanentmagnet, sondern ein Elektromagnet, der sogar in der Erdgeschichte mehrmals seine Richtung umgepolt hat. Warum er das tat ist immer noch ein Rätsel, vor allem, weil niemals (für erdgeschichliche Zeiten) er auch bloß nennenswert weit weg von den Polen war (wenn auch mit unterschiedlicher Polierung).

Aus Erdbebenuntersuchungen wissen wir, dass der Kern der Erde die Dichte von Eisen hat. Und da jeder Fusionsprozess beim Eisen endet, ist es eine legale Annahme, dass der Kern tatsächlich aus Eisen besteht. Eisen ist aber schwerer als die Mischung der Materialien, die ihn umgeben. Was folgt daraus: der Kern dreht sich langsamer als die Umgebung. Aber in der Umgebung sind auch Metalle (z.B. Magnesium oder Lithium). Und was passiert, wenn in dem normalen Fahraddynamo? Es gibt ein minimales Magnetfeld, das eigentlich immer übrig bleibt, und das wird aufgeschaukelt bis es so stark ist, dass der Dynamo tatsächlich Leistung abgibt.

Nach der derzeitigen Erklärung wird das Magnetfeld der Erde also durch entsprechende Strömungen erklärt.

Na ja, eine Erklärung ist besser als keine.
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Raven



Anmeldedatum: 22.07.2007
Beiträge: 21

BeitragVerfasst am: Mo Jul 23, 2007 10:11 am    Titel: Antworten mit Zitat

hi uli.paul,

Tut mir Leid, aber ich habe deine Erklärung bezüglich des Entstehens des Magnetfeldes noch nicht ganz verstanden. Very Happy
Wird das jetzt durch so was wie Induktion ein Magnetfeld erzeugt, oder was?
Aber wenn es das Prinzip der Induktion wäre, müsste dann nicht mindestens eine Komponente ein Magnet sein ?

Bitte versuch es dieses Mal mit einem einfacherem Beispiel, das mit dem Dynamo hab ich nicht ganz auf den Sachverhalt übersetzen können. Smile
Denn der Dynamo ist doch ein Innenpolgenerator, oder nicht. Außerdem liegt seine Aufgabe doch darin Strom zu erzeugen.

Bitte versuchs nochmal, schließlich bin ich noch und hab Nachsicht, schließlich bin ich noch Schüler Laughing
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Ambassador



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Beiträge: 756

BeitragVerfasst am: Mo Jul 23, 2007 8:59 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Aber wenn es das Prinzip der Induktion wäre, müsste dann nicht mindestens eine Komponente ein Magnet sein ?

Ooohhh ja, ein sehr guter Einwand, Raven. Schauen wir mal, was wir hier lernen können Wink.
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uli.paul



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BeitragVerfasst am: Di Jul 24, 2007 5:18 am    Titel: Antworten mit Zitat

Nein,

keine Komponente muss ein Permanentmagnet sein - denn in einem Fahrraddynamo ist auch kein Magnet verbaut - Einfach nur ein Eisenkern. Der hat eine gewisse Restmagnetisierung und die reicht aus um ihn als einen "Magneten" auszugeben. Er ist aber mit den umgebenden Spulen ein Elektromagnet. Ein bisschen Induktion, ein bisschen mehr Feldstärke, ein bisschen mehr Strom und der Kreis schließt sich. Funktioniert seit vielen, vielen Jahren. Ohne OU oder sonstiger Quatsch.
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Andi



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BeitragVerfasst am: Di Jul 24, 2007 6:39 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Ohne groß nachdenken: Ich würd das eher auf die Strömung des flüssigen Eisens im inneren schieben, was bei Gewitterwolken klappt müsste doch auch da funktionieren.
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uli.paul



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Beiträge: 669
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BeitragVerfasst am: Mi Jul 25, 2007 4:34 am    Titel: Antworten mit Zitat

Ja Andi,

das mit der Strömung im Eisenkern kommt der gültigen Deutung sehr nahe. Aber das alleine kann es (wohl) nicht sein., denn der Dynamo hat wenigen Hundert Jahren sein Feld komplett umgepolt. Da muss also noch ein anderer Effekt eine Rolle spielen - aber bei jedem Dynamo gibt es immer mindestens zwei Teile - warum nicht bei diesem nicht auch? Es gibt nur ein Problem:

Es müsste Eisen/Nickel/Kobalt oberhalb der jeweiligen Curietemperatur existieren und sich bewegen können. Und zwar in nennenswerter Konzentration. Aber das könnten (kalte) Inseln auf dem flüssigen Eisen sein.

Der Kern "dreht" sich unter den Inseln und der Verschiebungsstrom (ungenau ausgedrückt, ich weiß) magnetisiert diese. Diese Inseln entstehen natürlich dort, wo die Wärme am besten abfließen kann, nämlich dort, wo die Erdkruste am dünnsten ist: In der Nähe der Pole.

Das würde erklären, warum das Magnetfeld der Erde zwar sich öfters umgepolt hat, aber die Pole sich nie weit weg von den jetzigen Polen befunden haben - also nie in Äquatornähe.

Aber gut, das ist meine Interpretation.
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Ambassador



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Beiträge: 756

BeitragVerfasst am: Do Jul 26, 2007 3:19 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
denn in einem Fahrraddynamo ist auch kein Magnet verbaut

http://de.wikipedia.org/wiki/Fahrraddynamo
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uli.paul



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Beiträge: 669
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BeitragVerfasst am: Fr Aug 03, 2007 3:25 am    Titel: Antworten mit Zitat

Hey,

hier sind doch wohl einige Postings aus dem Thread verschwunden, denn jüngste ist der von Aaron am 26.07.07.

Aber gut, dann poste ich meine Antwort einfach neu. Uralte Fahrraddynamos und die billigen heutzutage haben tatsächlich einen Permanentmagneten eingebaut. Solche erkennt man ganz leicht dadurch, das beim Drehen mit der Hand es ruckelt. Dann nehme man einen modernen Nabendynamo in die Hand und drehen den - der läuft butterweich. Eben weil er keinen Permanentmagneten mehr drin hat.

Oder wie stellt Ihr Euch eine Generator in einem Kraftwerk vor? Soll da ein Magnet mit kiloTeslas verbaut sein, damit der Generator MWs abgeben kann? Garantiert nicht! Jetzt bitte aufpassen: Jeder geht vom Schulversuch aus und glaubt dann, dass die Leistung vom Rotor abgenommen wird - der Generator ist ja nur die Umkehrung des Motors. Theoretisch absolut korrekt. Aber in der Praxis hieße das, dass man den meisten Strom über Kollektoren (und damit Verschleißteilen) übertragen müsste. Aber nach Einstein ist nur die Relativbewegung relevant.

Alles klar?

Alles Quatsch! Den Einstein habe ich bloß reingebracht, damit das etwas ehrwürdiger klingt. Aber Einstein hat sich um solche - obendrein seit Jahrhunderten bekannten Kinkerlitzchen - nicht gekümmert. Denn Lorenz hat das schon lange vor ihm exakt beschrieben - und ich möchte einen Generator sehen, der bloß in den ppm-Bereich der Lichtgeschwindigkeit kommt (ach so: ppm steht für "parts per million", also für eine Promille einer Promille).

Also schauen moderne Generatoren so aus: der "Permanentmagnet" dreht sich im Inneren der Erzeugerspule (genau genommen ein Satz von solchen Spulen), aber er ist ein Elektromagnet, dessen Polung über einen Kollektor erledigt wird. Damit muss nur ein winziger Bruchteil der Abgabeleistung des Generators über den Kollektor übertragen werden. Und da Wechselstrom erzeugt wird, ist der Kollektor nicht segmentiert, sondern es sind einfach drei nebeneinander angeordnete Schleifringe.

Der normale Hochlauf eines solchen Generators sieht so aus: man gibt eine 3-Phasen-AC auf die Erregerwicklung (den Rotor) und dreht das Wasser oder den Dampf auf. Diese AC ist vom externen Netz abgezapft - denn zum Schluss muss der Generator ja ans Netz, da muss seine Drehzahl echt konstant sein. Es braucht dann einige Minuten bis die Turbine samt ihrem Generator in den überkritischen Bereich - also jenseits irgendwelcher Resonanzen - gelangt. Wenn sie dann in der Nähe ihres Betriebspunktes gelangt ist, wird die Synchronisation eingeleitet. So weit, so gut.

Ich war bei so einem Hochlauf dabei (und wer je eine solche Chance erhält - ich hatte sie -, der sollte sie nutzen und oben auf dem Turbinengehäuse stehen - so stelle ich mir ein Erdbeben in Japan vor, wo die Erde für Minuten bebt und das nicht in einzelnen Stößen, sondern extrem vibriert). Das nur als Vorrede. Ich habe nämlich dann den Leiter des Werks (unser Führer) gefragt, ob das KW auch ohne fremde Unterstützung Strom erzeugen kann. Seine Antwort war: "Wenn wir uns nicht synchronisieren müssen, dann speisen wir einfach erst alle und dann einen Teil der erzeugten Energie in die Erregerspulen ein." "Und woher kommt die erste Magnetisierung der Erregerspulen?" Antwort. "Remanenz und wenn alles schief geht - aber das wäre bestenfalls (ja, er verwendete diesen Ausdruck) der Fall nach einem Atomkrieg - der Fall, dann müssten wir uns auf das natürliche Feld der Erde verlassen. ... Dann würde ein Hochfahren allerdings wesentlich länger brauchen, da wir ja dann das Erregerfeld nicht vorgeben können."

Was heißt das für die Erde? Muss da ein "Urmagnet" vorhanden gewesen sein? Ja und nein. Es reichen winzigste Anomalien aus um ein Netto-Magnetfeld zu erzeugen. Das wirkt zurück um ein stärkeres Feld zu erzeugen.
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behdahh



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Beiträge: 24

BeitragVerfasst am: Di Nov 27, 2007 7:28 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Diese "Inseltheorie" finde ich interessant - ich habe mir schon öfter überlegt, daß die Curietemperatur da Schwierigkeiten bereitet, wenn all das Zeugs flüssig ist. Interessant dabei ist, wie dann das Magnetfeld der Sonne zustandekommt - da ist sicherlich nichts unter der Curietemperatur und trotzdem hat sie ein gewaltiges Magnetfeld - das sich angeblich auch noch in den letzten hundert Jahren verdoppelt haben soll (siehe http://www.3sat.de/3sat.php?http://www.3sat.de/nano/news/13048/index.html). Wie kann bei der Hitze der Sonne überhaupt irgendwie ein Magnetismus auf Dynamo-Basis entstehen - oder hängt das irgendwie mit dem Fusionsprozess zusammen?

Einen Punkt verstehe ich aber an der Kern-Rotationstheorie generell nicht: Gut, der Kern ist dichter und rotiert somit langsamer als als der Mantel - aber müßte in den Millionen (Milliarden) Jahren der Erdgeschichte der Kern aufgrund der Reibung nicht irgendwann gleich schnell rotieren wie der Mantel? Ich meine, das ist zähflüssiges geschmolzenes Gestein und Metall - da müssen die Reibungskräfte doch enorm sein!?

lg,
Behdahh
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challenger159



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BeitragVerfasst am: Mo Dez 31, 2007 1:05 am    Titel: Antworten mit Zitat

Am Magnetismus der Erde wie an der Schwerkraft erkennt man, wie wenig wir doch wissen.

Eine Sache ist in dem Zusammenhang auch noch zu erwähnen: Dass abfliessendes Wasser auf der nördlichen Hemisphäre einen Strudel linksrum bildet, wohingegen derjenige auf der südlichen Hemisphäre nach rechts dreht (oder umgekehrt, egal). Das sieht aber nur so aus, weil wir schliesslich auf der Südseite alle auf dem Kopf stehen! Betrachtet man das ganze von weit über der Erde, über dem Nordpol, so dreht der Strudel sich überal gleich. Dieses Drehmoment (Brown?) steht also im 90Grad Winkel zur Erdachse. Der Nord- und Südpol hat somit höchstens indirekt etwas mit der Schwerkraft zu tun. Meines Erachtens entsteht die Schwerkraft durch eine statische Ladung der Oberfläche, notabene hervorgerufen durch die Magnetfelder. Eine Miniatur Version dessen ist eine Fernseh Röhre. Sie besitzt relativ starke Pole. Ein kleines Objekt wie etwa ein Styrophor-Fusel kann schon mal vom Schirm angezogen werden und daran kleben bleiben.

Sicher werden nun einige Profis lachen bei dem Vergleich. Und doch sehe ich Parallelen: Nord und Südpol, Anziehungskraft, Bewegung, wenn auch nur durch den abgelenkten Strahl, so doch immer in die selbe Richtung.

Aber um wieder auf das Thema zurückzukommen-, Wie die Feldlinien entstehen, weiss ich auch nicht. Hat. ev. was mit der Flussdichte im Kontext mit dem Erdumfang zu tun. Ich schätze, Feldlinien verteilen sich automatisch gleichmässig um eine Kugel.

Ich denke zudem, Sonnenwinde generieren einen wichtigen Teil der magnetischen Kräfte der Pole. Möglicherweise sind Sonnenwinde zu vergleichen mit dem Ablenkstrahl eines Röhren-TVs.
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DrQ_WI



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Beiträge: 152
Wohnort: Wiesbaden

BeitragVerfasst am: So Apr 20, 2008 5:19 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Was den Dynamo angeht: Werner von Siemens erfand den "Selbsterregermagneten" (geschlossene Spule auf Eisenkern), der bis heute
in Dynamos, Generatoren und Motoren verbaut wird.

Zum Erdmagnetfeld:
1. Magnetische Erdbestandteile
2. Induktion im Erdinneren
3. Photovoltaische Aufladung zwischen Erde und Atmossphäre, was zu Stromfluss und Magnetfeld führt.
(siehe "Paulson-Konverter")
4. Erdschichten und deren Temperaturdifferenz könnten als thermoelektrischer Generator(Seebeckelement) dienen. (Hypothese)
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uli.paul



Anmeldedatum: 04.02.2006
Beiträge: 669
Wohnort: Augsburg

BeitragVerfasst am: So Sep 14, 2008 3:59 am    Titel: Antworten mit Zitat

Ich möchte nur eines abschließend hinzufügen: Die Curie-Temperatur hat soviel mit einem Magnetfeld zu tun wie die Umgebungstemperatur um - möglicherweise, aber vielleicht auch nicht - magnetische Materialien. Ein
Elektromagnet hat definitiv keine Curietemperatur!
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