Maximale Ausbeute eines Elektromagneten?
Ich bitte die Leute die sich mehr als ich auskennen mir zu helfen.
Ich brauche keinen spezifischen Elektromagneten - Daher bitte um keine Fragen wofür weshalb etc. Es geht hier ums reine Experimentieren bzw. darüber Grübeln :)
Angenommen ich hätte unendlichen physikalischen Raum, wie komme ich zum stärkst möglichstem E-Magneten?
Die Windungszahl spielt eine Rolle - Klar! Aber wieso sollte man nicht "normale" Kupferdrähte (wie aus Stromkabel) statt Kupferlackdraht nehmen? Und diese auch sehr sehr oft um den Eisenkern umwickeln? Bekommt man dann nicht eine viel höhere Stärke als mit Kupferlackdraht? Oder ist das nur eine Kostenfrage, die aber keinen Effekt bringt?
Ist dicke des Drahtes nur bezüglich Widerstand wichtig?
Ich will einfach nur verstehen wie man einen absolut sparsamen Elektromagneten basteln kann.
6 Antworten
Hallo,
Kupferdraht und -Lackdraht:
Ohne Lack wäre es nur ein Kupfermantel mit einer Windung!
Ist dicke des Drahtes
Widerstand und Stromstärke!
Grüße aus Leipzig
Hi, Danke für deine Antwort.
Also kann ich keine gewöhnlichen Adern für einen Elektromagneten benutzen?!
Hallo, das Magnetfeld ist von der Stromstärke abhängig, je größer die Leitfähigkeit, desto stärker wird auch das Feld
Definiere "stark" beim Elektromagnet.
Maximale Flussdichte bekommst Du - siehe die Formel dafür - mit einem Kern aus Mumetall, viel Strom und vielen Windungen übereinander:
https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/magnetisches-feld-spule/magnetfeld-einer-zylinderspule
Viel Strom erfordert dicke Leitungen (sonst zuviel Widerstand -> zu hohe Spannung -> zu viel Wärme), das verringert dann die Wicklungsdichte. Ausweg ist eine supraleitende Wicklung, die hat keinen Widerstand, solange man sie gut genug kühlt (typisch -200°C).
Kupferlackdraht wird verwendet, weil der Draht isoliert sein muss und der Lack viel weniger Platz kostet als andere Isolierungen.
Das ist nicht nur ein physikalisches Problem, sondern auch ein geometrisches:
Wo genau, in welchem Raumvolumen, in welcher Form und Grösse brauchst du ein Magnetfeld?
Damit befassen sich Trafo- und Motorbauer seit Jahrzehnten oder bald schon Jahrhunderten, und immer wieder findet einer noch eine kleine Optimierung.
Für Bastlereien ist es physikalisch relativ (!) einfach:
Das "Ergebnis", die Ausbeute, ist die magnetische Flussdichte B in Tesla (oder Voltsekunde pro Quadratmeter).
Ursache ist die magnetische Erregung H in Ampère pro Meter.
B hängt über das Material in der Spule von H ab:
B = u * H (u = müü, magnetische Permeabilität, magnetische "Leitfähigkeit")
Und H seinerseits hängt eigentlich nur von Stromstärke und Windungszahl und natürlich von der Geometrie des Elektromagneten ab (beides proportional).
Wenige Windungen mit hohem Strom ergibt das gleiche Erbenis wie viele Windungen mit geringem Strom.
Die Stromstärke definiert die Drahtdicke.
Der Widerstand der Wicklung (bei DC) definiert die nötige Spannung.
Wenn du einen blanken Kupferdraht wickelst, schließt eine Windung mit der anderen kurz. Das ganze Gebilde käme einer Windung mit sehr dicken Draht gleich und würde einem sehr niedrigen Widerstand, annähernd 0 Ohm besitzen. An einer Stromquelle würde das einem Kurzschluss entsprechen.
Hallo - Danke für deine Antwort.
Wenn man aber einen E-Magneten mit möglichst wenig Strom herstellen will, worauf kommt es an? Windungszahl und oder Draht(durchmesser)?