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Magnetisches Zwischenspiel
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sswjs



Anmeldedatum: 21.09.2008
Beiträge: 1148

BeitragVerfasst am: Mi Nov 19, 2008 1:17 am    Titel: Antworten mit Zitat

Moin,

aufgrund meines "Justageproblems" hab ich mich mal etwas anders mit der Magnetkonfiguration beschäftigt. Hier die Ergebnisse in Bildern:

Ein Stern Seite 1


Ein Stern Seite 2


Zwei Sterne Seite 1


Zwei Sterne Seite 2


Drei Sterne Seite 1


Drei Sterne Seite 2


Die Schwarzen Punkte kennzeichnen die Nordpole der Magneten.

Es möge sich jeder selbst ein Bild von den Bildern im Zusammenhang mit den Vorhergehenden machen.
Ich für mein Teil meine, jetzt können wir die Schulphysik mit ihrer 2D Betrachtung für Spulen und Magnete wegschmeißen.

Magnetfelder sind grundsätzlich dreidimensional und komplett anders als vorgestellt.

Grüße
sswjs
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uli.paul



Anmeldedatum: 04.02.2006
Beiträge: 669
Wohnort: Augsburg

BeitragVerfasst am: Mi Nov 19, 2008 3:15 am    Titel: Antworten mit Zitat

Bitte!

Zitat:
Magnetfelder sind grundsätzlich dreidimensional und komplett anders als vorgestellt.


Es hat noch nie und wirklich nie seit der Entdeckung des Magneten sich jemand das Phänomen nicht dreidimensional vorgestellt. Nicht einmal die alten Griechen. Sie haben schon die Declination und Inclination einer - zugegeben damals nur sehr rudimentären - Kompassnadel gekannt.

Und wenn einer geistig nie über die Feilspänedemonstration im Physikunterricht hinausgekommen ist, dass ist das sein Pech und kein Versagen der anderen.
_________________
Jeder Schwachkopf kann behaupten - aber nur wenige können beweisen.
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sswjs



Anmeldedatum: 21.09.2008
Beiträge: 1148

BeitragVerfasst am: Mi Nov 19, 2008 4:26 am    Titel: Antworten mit Zitat

@Uli,

danke, aber wenn du so viel von Magnetismus verstehst, warum beteiligst du dich nicht an unserer Diskusion mit konstruktiven Beiträgen?
Ich würde gerne mal deine Erklärung zum Thema Magnetismus höhren. Die von von der Uni in Tübingen kenn ich schon, die hilft nur nicht bei der Erklärung der von Boris und mir gefundenen Magnetischen Phänomäne.
Ich würde die gern in voller Gänze verstehen.
Das ich auch mal etwas euphorisch reagiere, möge man mir doch nachsehen.

Grüße
sswjs
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Dodes



Anmeldedatum: 05.04.2008
Beiträge: 761
Wohnort: Dortmund Technologiezentrum

BeitragVerfasst am: Mi Nov 19, 2008 9:58 am    Titel: Antworten mit Zitat

@sswjs

Na ich würde nicht behaupten das alles ganz anders ist, ist vieleicht nur etwas ungenau, weil noch Niemand es für nötig gehalten hat es weiter zu präzisieren, bringt vieleicht kein Geld Wink

Gruß Boris
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sswjs



Anmeldedatum: 21.09.2008
Beiträge: 1148

BeitragVerfasst am: Mi Nov 19, 2008 10:43 am    Titel: Antworten mit Zitat

Moin,

ok, ok, Maxwell will ich ja auch nicht wegschmeißen, nur man muß halt immer in 3D rechnen.

schönen Feiertag noch
sswjs
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rue



Anmeldedatum: 17.05.2004
Beiträge: 335
Wohnort: Kärnten/Österreich

BeitragVerfasst am: Mi Nov 19, 2008 10:48 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Also, die Simulation von Boris hat mit neugierig gemacht. Da aber
"Messen heißt wissen" eine alte Technikerweisheit ist, hab ich es mal versucht.

Die Testanordnung habe ich zuerst mit "Vizimag" simuliert. Ich gehe davon aus, dass auch
Boris dieses Programm benützt, da er es mal in einem älteren Beitrag mal erwähnt hat und auch
die Grafiken gleich wie die folgende aussehen. Für alle, die selber damit rumspielen wollen - das
Programm gibt es als kostenlose 30 Tage-Trialversion.



Zu sehen ist eine Anordnung von vier runden Stabmagneten mit d=6mm, l=20mm die wie erwähnt in
einem Quadrat angeordnet sind. Außenrum ein Eisenring mit ur=10000, mit di=51mm, da=62mm
quadratischen Querschnitt (=36mm2) und einem 1mm Schlitz.

Die Simulation zeigt das von Boris erwähnte verblüffende Verhalten, also eine unerwartet hohe
Flussdichte (hier ca. 1,2T) im Ring.

Nun zum Testaufbau. Die Magneten sind identisch mit den Abmesungen der Simulation, der Ring
hat den selben mittleren Durchmesser und einen Querschnitt von 3,3x11mm und ist aus einem
Stück Wasserleitungsrohr gedreht. Im Schlitz befindet sich noch ein Hall-Sensor zum Messen
der Flussdichte.



Während die Messung in der Nähe der Magneten in etwa den Simulationswerten entspricht, ergibt
sie im Schlitz nur wenige mT. Was ich allerdings bestätigen kann, ist, dass der Fluss außenrum in die
simulierte Richtung zeigt, und dass sich oberhalb und unterhalb in der Mitte der Anordnung der gleiche
mag. Pol feststellen lässt - allerdings auch mit bescheidenen Flussdichten von einigen mT in ca. 5mm Abstand.

Ich denke, mal da wird sich wohl eher das "Vizimag" vertan haben...

@patric: Was kommt denn mit FEMM raus?

MfG
Rüdiger[/img]
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patric



Anmeldedatum: 23.09.2008
Beiträge: 45

BeitragVerfasst am: Mi Nov 19, 2008 11:40 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo
@rue
Ich bin zur Zeit dabei mit Hilfe eines Skriptes verschiedene Bereiche zu
Testen, dabei habe ich zwar festgestellt daß in einem kleinen Bereich
so ca. 1/10mm die Keule entsteht und auch bis in den Ring reicht
(Siehe Bild !! Seite neu Laden dann läuft die Animation des Bildes ab ).



Dabei ist auch zu erkennen daß das Feld im Ring an einer Position springt.
Das kann ich mit allen Kombinationen in etwa so ermitteln.
Bei mir entstehen die Keulen aber nicht bei 50% Deckung sondern bei ca.
80%.
Wenn ich zwischen die Magnete einen Spalt einfüge verschiebt sich die Keulenbildung in Richtung 50% Deckung.
Bisher liegen die Werte im Ring im mT Bereich.
Aber wie gesagt das Skript läuft noch.
Zur Zeit erweitere ich das Skript, um auch mit verschiedenen Magnetstärken testen zu können.
Mal sehen vielleicht kommt ja etwas raus.

mfg
Patric


Zuletzt bearbeitet von patric am Sa Nov 22, 2008 4:01 pm, insgesamt einmal bearbeitet
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patric



Anmeldedatum: 23.09.2008
Beiträge: 45

BeitragVerfasst am: Mi Nov 19, 2008 11:47 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo
@rue
Ach ja vielleicht fehlt mir nur noch die genaue Dimensionierung bei meiner Simulation
Da ich aber festgestellt habe das das ganze in Bereichen unter 1/10mm
müßtest du die Testanordnung justierbar machen sonst glaube ich wäre es Zufall es richtig zu treffen.


mfg
Patric
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Dodes



Anmeldedatum: 05.04.2008
Beiträge: 761
Wohnort: Dortmund Technologiezentrum

BeitragVerfasst am: Do Nov 20, 2008 12:31 am    Titel: Antworten mit Zitat

@rue

Erstmal danke für die Präzisen Messwerte, so eine Hallsonde zum messen fehlt mir noch in meiner Sammlung Wink

Was Vizimag betrifft ,wurde bereits das Update auf 3.17 aufgespielt und das ganze nochmal mit einer Berechnungsdichte von 800x800 Einheiten auf 100X100mm Fläche wiederholt berechnet. Ein vergleichen der Simulationswerte zeigte kaum Abweichungen, das Programm kommt wieder zu ähnlichen Ergebnissen.

Bei den praktischen Versuchen habe ich bis jetzt genau die selben Abweichungen feststellen können, Flussrichtung stimmt, das wechseln der Flussrichtung mit den Steuermagneten funktioniert super, nur die Flussdichte lässt zu wünschen übrig.

Interessant ist aber auch, je kleiner der Ring wird, desto stärker ist das Feld das vom Zentrum ausgeht. Bringt man einen kleinen Stabmagneten dem Zetrum näher, hat man auch das Gefühl das Feld ist viel stärker als es der Kompass vorher angedeutet hat, so als würde erst ein äußeres Feld ein bestimmtes Gegenfeld erzeugen. Und vieleicht das diese Quadratform immer zu einer stabilen Anordnung der Magnete führt, ich habe mal versucht 3 bis 16 meiner Magnete 15x08x30mm zu einem Ring zu basteln, die aber praktisch nur so zu positionieren sind, wenn man die mit 2-Komponentenkleber fixiert, während bei 4,8,12,16 Magneten sofort eine stabile Quadrat Anordnung vorhanden ist.

@patric

Drücke mal die Daumen das es mit FEMM klappt Wink


Gruß Boris
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sswjs



Anmeldedatum: 21.09.2008
Beiträge: 1148

BeitragVerfasst am: Do Nov 20, 2008 8:15 am    Titel: Antworten mit Zitat

Moin,

ich freu mich erstmal, daß wir einen neuen Mitstreiter haben.
Auf Grund meines Justgeproblems hab ich mir mal Gedanken über eine mögliche Beeinflußung der Magnetfelder gemacht. Eine Spulenkombination in den Mageten unterzubringen, halte ich für technologisch sehr schwierig.

Hier meine mögliche Lösung:


Der Kompass befindet sich außerhalb des Ringes und zeigt in allen Positionen des Tests nach Norden. In den Ringmagneten steht ein Ferritstab 50mm lang. Darauf 5 Magnete N52 5x5x3mm.


Hier die Magnete auf dem Ferrit umgepolt. Allerdings braucht der Kompass sehr lange zu Umpolung, die Magnete sind nicht sehr stark. Eine schnellere Umpolung erreicht man, mit einer spiegelbildlichen Ferrit / Magnetkombination auf der Gegenseite. Diese konnte ich leider nicht bildlich dokumentieren.

So, ich hoff jetzt auf die Justageideen und -erfolge eurerseits.

Grüße
sswjs
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Dodes



Anmeldedatum: 05.04.2008
Beiträge: 761
Wohnort: Dortmund Technologiezentrum

BeitragVerfasst am: Do Nov 20, 2008 12:39 pm    Titel: Antworten mit Zitat

@sswjs

Ich wollte eine bifilare Spule im Zentrum verwenden, die ein symetrisches Gegen- oder Mitfeld erzeugt, um zu überprüfen was als Feedback zurück kommt. Bei ersten Tests hat das Feld mit einem Sägezahn geantwortet, während eine Sinuswelle reingeschickt wurde. Nach einem Polwechsel durch die Steuermagnete waren die Flanken des Sägezahns gespiegelt, also erst flach-steil, danach steil-flach.

Ich vermute übrigens das es besser ist den ,,magnetischen Ring'' im Querschnitt zu verkleinern und dafür die Länge zu erhöhen, schätzungsweise min. 3x länger als der äußere ,,Ringkern'' an Stärke hat.

Gruß Boris
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rue



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Beiträge: 335
Wohnort: Kärnten/Österreich

BeitragVerfasst am: Do Nov 20, 2008 7:29 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:

Erstmal danke für die Präzisen Messwerte, so eine Hallsonde zum messen fehlt mir noch in meiner Sammlung

Nach weiterem Rumspielen ist mit aufgefallen, dass die 3,5mT auch ohne Magnete im Inneren
messbar sind. Wahrscheinlich hab ich den Ring leicht magnetisiert als mir die Magnete auf den Ring
geknallt sind bevor ich sie festgeklebt habe. Nach dem Demagnetisieren des Ringes mit einer
Demagnetisierungsspule waren nur mehr 1,5 mT messbar. Die Hallsonde ist Eigenbau, Pläne gerne auf
Anfrage.


Zitat:

...daß in einem kleinen Bereich
so ca. 1/10mm die Keule entsteht und auch bis in den Ring reicht

Übelegen wir mal, wass das heißt. Eigentlich gar nichts. Eine Keule ist eine gedachte Linie.
Mit feinerer Abstufung und/oder log. Skalierung gäbe es beliebig mehr Keulen
die bis zum Ring reichen.

Was das Umkehehren der Richtung im Ring betrifft, gibt es eine einfache Erklärung:

Fall 1:
Das Magnet-Quadrat im inneren ist aus ideal gekoppelten Magneten zusammengesetzt,
also ein in sich geschlossener Ring. Die Feldlinien verlaufen demnach auch außerhalb
in gleicher Richtung, nur mit entsprechend weniger Flussdichte.

Fall 2:
Es sind an den vier Seiten des Magnet-Quadrates Stabmagneten, die an den
Ecken nicht verbunden sind. Die Feldlinien jedes einzelnen Magneten schließen
sich nicht über die anderen Magneten sondern lokal über die Umgebung.
Das gibt dann aus der Sicht des Ringes genau die umgekehhrte Flussrichtung.

Im praktischen Fall ist es immer eine Kombination von 1. und 2., also bei
zunehmend schlechterer Kopplung der einzelnen Magnete gibt es also einen Punkt,
bei der die resultierede Komponente des Flusses sich im Ring umkehrt.

Das ist für mich mal absolut nichts Außergewöhnliches, nur die mit "Vizimag" errechnete
Flussdichte kommt mir suspekt vor.

Noch zu Vizimag:

Das Programm macht für mich keinen guten Eindruck, immer wieder treten verschidene kleine
Bugs zum Vorschein. Es wurde auch nicht von einer spezialisierten Firma
erstellt, sondern ist offensichtlich eine one-man Kreation. Auf der Webseite
des Autors (www.vizimag.com), gibt es auch ein Forum, in dem der Autor
sich auch Problemen annimmt. Vielleicht könnte man ihn ja mal bezüglich des "Ring-Problems"
kontaktieren, ob das ein Fehler im Algorithmus sein kann. Rolling Eyes
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sswjs



Anmeldedatum: 21.09.2008
Beiträge: 1148

BeitragVerfasst am: Do Nov 20, 2008 11:40 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Moin,

ich find es gut, das die Simulationen schon mal angezweifelt werden. Auch, wenn da mal meine Ideen ein Negatives Ergebnis bringen. Aber, auch negatives Ergebnis ist ein Ergebnis.
Das der Polring existieren muß, steht für mich außer Frage. Den kann man sogar mit einfachsten Mitteln nachweisen. Allerdings ist die Frage nach der Stärke leider eine sehr bedeutende.

Das wir aber unsere Ansichten über Magnetfelder ändern müssen, steht für mich auch außer Frage. Dazu mach ich mal einen ganz einfachen Versuch:


Kurze Erklärung zu Aufbau: Die Länge der mittleren Magnetstange spielt keine Rolle, sie muss nur so lang sein, daß die Aufhängung (sprich Metallplatte) die liegenden Magnete nicht mehr beeinflusst. Das Gelbe ist ein Ferritring, der auch in weiten Grenzen beliebig gewählt werden kann. Konkret hab ich einen Ferrit aus einen alten Computernetzteil verwendet, die Magnete sind 5x5x3mm N52. Die Konstruktion sollte so austarriert werden, das etwa 5 Magnete unter dem Ferrit zu sehen sind. Die liegenden Magnete sind alle mit dem gleichen Pol am Ferritring anzubringen.

Versuchsdurchführung: Einen Magneten am unteren Ende anfügen und und die sich neu einstellende Höhe abschätzen.

Mein Ergebniss: wieder 5 Magnete.


Daraus schließe ich, das das Magnetfeld um einen Magneten auf keinen Fall homogene Feldlinien aufweißt, wie behauptet. Auch sind mir die in Simulationen gezeigten homogenen Felder sehr suspekt. Ich konnte diese Homogenität immer nur dann nachweißen, wenn ich einen anderen Magneten (Kompaß) benutzte, sobald ich dieses aber mit meinem Ring überprüfen wollte, kamen immer vollständig abweichende Ergebnisse raus.

Hier meine Vorstellung der Magnetfelder

Interessant ist das auch in einen anderen Zusammenhang: Macht man eine liegende Magnetstange lang genug, kann man einen Ferritring in die Mitte auf die Stange legen, ohne das der von irgendeiner Seite angezogen wird. Auch von der Schulphysik wird gesagt, daß in dieser Zone keine Kraftwirkung auftritt. Ich frage mich aber, warum die Schulphysik aber immer ein homogenes Magnetfeld um einen Magneten voraussetzt.

So, ich versuch mich mal noch mit etwas Theorie dazu rumzuschlagen
Außerdem werd ich mal mein Magettor mal etwas näher vorstellen, denn wenn ich mal den "Energiegewinn" außen vorlasse, wirkt dieses Tor wie ein Ventil oder Diode für Magnetfelder. Wird ein paar Tage dauern, ich will dazu noch einige Zeichnungen und Fotos anfertigen. Wink

Grüße
sswjs
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Antimon



Anmeldedatum: 21.07.2008
Beiträge: 110

BeitragVerfasst am: Fr Nov 21, 2008 10:44 am    Titel: Antworten mit Zitat

Möchte nur Aspekte zum Energiegewinn solcher Stomerzeuger einbringen. Grundsätzlich ist es so, dass die Ausgangsleistung eigentlich nur von der Frequenz abhängig und dadurch regelbar. Die Feldstärke und Induktion ist begrenzt, der Eisenquerschnitt auch. Das heisst die Spannung ist bestimmt durch die Frequenz und somit auch die Ausgangsleistung (Ausgangsstrom ist ja nicht vom Eingangsstrom abhängig). D.h. je höher die Frequenz, desto höher die Ausgangsspannung und die Ausgangsleistung.

A.
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Dodes



Anmeldedatum: 05.04.2008
Beiträge: 761
Wohnort: Dortmund Technologiezentrum

BeitragVerfasst am: Fr Nov 21, 2008 12:41 pm    Titel: Antworten mit Zitat

@Antimon

Das stimmt zwar, aber wenn ich auf der primären Seite immer mehr Spannung reinstecken muss, da das XL ja mit f steigt, um eine konstante Eingangsleistung halten zu können .......... .äh ........ was aber wenn es umgekehrt proportional ist ? ...... mit steigenden f steigt primärseitig das XL und P(in) wird bei U konstant kleiner, wenn P(out) durch >> f auch größer wird, kann es ein f geben an dem P(in) = P(out) und bei noch größerem f, könnte P(out) > P(in) werden ?

Das könnte wieder auf die Frequenzen von Coler hindeuten ...... F @ 180kHz ?

Gruß Boris
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