Unterschied zwischen Spule mit und ohne Metallkern?
Hallo Community,
ich habe mich in letzter Zeit sehr viel mit Induktion, Elektromagnetismus etc. beschäftigt und mir folgende Frage gestellt: Auf u.a. Youtube werden Geräte die elektromagnetismus benötigen (z.B. drahtlose elektrizität durch Induktion, oder EMP Geräte) immer durch eine Spule aus Kupferdraht verwirklicht. Diese Spule hat aber immer ein Luft-Kern. Meine Frage war dann also, wieso verwendet man nicht einfach eine Spule mit Eisen- (oder wenigstens irgend einem Metall-) kern? Gibt es da einen Unterschied? Ich weiß, dass Spulen mit Metallkern einen Elektromagnet bilden. Aber tun das die jenigen ohne Metallkern nicht auch (nur dann eben schwächer)? Wäre eine Spule mit Metallkern somit nicht stärker?
mit freundlichen Grüßen, DrNumeros
6 Antworten
natürlich kann man Energie mit Hilfe magnetischer Felder übertragen.
Wie hoch der Wirkungsgrad dabei ist, ist eine andere Frage.
Ein Eisenkern ( oder auch Titan ) würde die magnetischen Felder bündeln und u.U. so besser auf die Sekundärspule übertragen.
Auch wenn alle hier " (oder wenigstens irgend einem Metall-)" hier nachplappern, dann wird das nicht richtig. Es gibt nur wenige Metalle, die magnetische Felder bündeln. Die anderen wirken sich nur negativ aus, weil solche Kerne praktisch schon eine weitere Spule darstellen in der dann Wirbelströme entstehen und den Wirkungsgrad weiter verschlechtern.
Zur Energieübertragung ist ein geeigneter Kern, die Wahl ist dann auch noch von der Frequenz abhängig, günstiger.
Wenn bei Youtube etwas läuft, dann ist das in der Regel nur eine Demonstration für das Prinzip. Einen Eisenkern braucht man dafür nicht.
ein elektromagnetischer Impuls ist schon so etwas wie ein sehr starker Radiosender, der aber kurzzeitig auf Frequenzen von z.B. Langwellensendern bis zu UHF-Fernsehsendern sendet (das ist Breitband) .
Um so ein breitbandiges Signal zu erzeugen, ist ein sehr schneller Schaltvorgang notwendig.
Das kann man z.B. bei Mopeds beobachten, deren Zündkerzen-Kabel ohne Abschirmung betrieben werden.
Auch nicht entstörte Elektromotoren können breitbandige Signale erzeugen.
Bis vor einiger Zeit konnte man solche Signale auf analog-Fernsehern als Störstreifen sehen und als Knistern hören.
Zurück zu deiner Spule:
Ein Eisenkern in deiner Spule würde die schnellen Schwingungen nur dämpfen, so dass keine Breitband-Signale entstehen können.
Energieübertagung (wie in einem Transformator) ist also etwas ganz anders als die Erzeugung eines Breitbandsignals.
Vielleicht sucht du mal nach solchen Stichworten wie FOURIER-Analyse.
wenn du dir die spule wie ein pendel vorstellst, (stichwort schwingkreis) dann kannst du dir den kern wie ein gewicht an diesem pendel vorstellen.
wenn sich der stromfluss in der spule ändert, dann ändert sich auch das magentfeld in bzw. um die spule herum.
dieser änderung entgegen wirkt natürlich der metallkern. er dämpft diese änderung und damit auch eine potenzielle schwingung.
lg, Anna
Ok, vielen dank. Das heißt also; eine Spule mit Metallkern ist "stärker" aber ohne Metallkern schwingt die Spule besser? Sprich mit Kern ist das Magnetfeld zwar stärker aber die Energie des Feldes schwächer?
erster Teil:
Ja, Spule mit Magnetkern ist "stärker".
zweiter Teil:
Nein, wenn das Feld stärker ist, ist auch dessen Energie grösser. Aber sie wird ev. langsamer abgegeben.
Wenn du einen EMP-Generator bauen willst, kommt es draufan, was du damit anstellen willst und über welche Distanz. Meist werden dafür kernlose Spulen verwendet, weil hier schellere Stromänderungen möglich sind.
Der Metallkern macht die Spule zwar stärker, aber auch träger.
Frage ist:"Was will man überhaupt"?
Aus den Physik-Formelbuch
Selbstinduktion u=-L*di/dt
Induktivität einer Ring oder Zylinderspule
L=u*N^2*A/l
Eine Energieübertragung durch elektromagnetische Wellen kann man eh vergessen,weil die Verluste zu hoch sind.
Es spielen da noch andere Aspekte eine Rolle,die ich aber nicht kenne.
Elektromagnete auf den Schrottplatz haben auf jeden Fall einen Metallkern.
Ok danke, aber würde das also heißen, dass wenn man zum Beispiel einen EMP Generator bauen wollen würde, man zur verstärkung einen Eisenkern mit rein bringen kann? Oder ändert sich dadurch die Wirkung da das Magnetfeld (in deinen Worten) gebündelt wird?
Darauf wollte ich hinaus ^^