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Schaltabstand Induktive Näherungsschalter?

Moin,

ich muss grade mit Induktiven Sensoren arbeiten. Dafür muss ich wissen wie die verschiedenen Schaltabstände entstehen. Denn der Schaltabstand ist ja vom Material abhängig. Und ich muss erklären warum welches Material früher/ später erkannt wird.

Ich dachte erstmal ich hätte es verstanden. Mein Gedanke war: Um so Leitfähiger ein Objekt ist, umso früher wird es erkannt, also um so größer ist der schaltabstand. Denn in Leitfähigen Objekten entstehen Wirbelströme, die stärker werden um so leitfähiger das Objekt ist. Diese Wirbelströme führen zu einem Energieverlust, die der Sensor dann durch eine gedämpfte amplitude erfasst. Dem nach dachte ich, das Kupfer einer der Materialien mit dem größten Schaltabstand ist.

Jetzt habe ich jedoch festgestellt, das ganz das Gegenteil ist. Kupfer wird am spätesten erkannt und Material wie Stahl, das nicht ansatzweise so leitfähig ist hat den größten schaltabstand. Und meine Frage wäre warum das so ist? Denn Stahl sollte doch viel kleinere Wirbelströme aufweisen, was zu einem kleinen Energieverlust führen sollte, was zu einer späten Erfassung führen sollte. Irgendwie habe ich offensichtlich irgendein Denkfehler, oder irgendetwas falsch verstanden.

Freue mich über eure Antworten,

LG

Elektronik, Magnet, Elektrik, Elektroniker, Induktion, Industrie, Mechatroniker, Physik, Sensor, Sensorik, Spule, Elektromagnetismus, Induktivität, Leitfähigkeit

Wie erklärt man die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung bei einer Spule im Wechselstromkreis richtig?

Hallo, wir behandeln aktuell in Physik das Verhalten einer Spule im Wechselstromkreis.

Festgestellt haben wir bisher, dass es eine Verzögerung von Strom und Spannung in einer Spule von pi/2 gibt. Aber irgendwie gibt es jetzt 2 Erklärungen, die aber aus meiner Wahrnehmung, 2 unterschiedliche Annahmen machen:

Die 1. Erkärung beschreibt das ganze quantitativ. Die Spannung über einer Induktionsspule ergibt sich zu : U = L* dI/dt . Umgeformt erhält man dann das die maximale Induktionsspannung u(max) = i(max) * w* L ist.

Im Grunde will mir die Formel vermitteln, dass hier der Strom kausal für die Spannung über der Spule verantwortlich ist, was in meinen Augen auch mehr Sinn macht. Ist der Strom durch eine Sinusfunktion beschrieben, dann ändert sich das magnetische Feld dann am stärksten und damit der magnetische Fluss durch die Spule, wenn auch die Änderung der Stromstärke maximal ist. Also muss die Induktionsspannung U die Ableitung dieser sinusförmigen Stromfunktion sein, was der cos ist und damit auch die Phasenverschiebung von pi/2 nach links erklärt. Strom ist hier also kausal für die Spannung.

Was mir hier allerdings nicht gefällt ist, dass die Spannung dem Stromfluss teilweise auch entgegenwirkt (Lenzsche Regel), was wiederum den Strom selbst drosseln müsste.

Die zweite Erklärung ist von rein qualitativer Natur und sieht die Induktionsspannung kausal für den Strom durch die Spule, viele sagen ja auch "der Strom läuft der Spannung voraus". Es läge ja daran, dass eine Spule grundsätzlich träge sein und erst später Strom fließen kann, wenn Spannung da ist. Aber wie will man das anschaulich erklären? Auch kann man doch nicht auf den Strom verzichten, denn es ist ja der Strom, der durch das sich aufbauende Magnetfeld gedrosselt wird und damit den Strom sozusagen verzögert.

Ich hoffe man, versteht, wo mein Problem liegt. Es geht so ein bisschen um die Kausalität, ist es der Strom der in der Spule die ganze Spannung bewirkt, oder die Spannung, die einen verzögerten Strom entstehen lässt?

Danke im Voraus!

Physik, Spule, Wechselstrom

Fehler in Schaltkreis?

Hallo Community,

ich baue mit Freunden für ein Schulprojekt eine art Coilgun.

wir haben dafür Spulen gewickelt und planten diese nacheinander mit einem arduino über Transistoren anzusteuern. Die Spannung sollte uns ein Labornetzteil liefern.

Nun gibt es das Problem, dass es nicht funktioniert wobei die Physik scheinbar nicht mehr funktioniert (Spaß… Fehler ist nur mega komisch).

Zur Vereinfachung

haben wir für die Fehlersuche nur eine Spule verwendet… Ich liste unten auf was die ergebnisse der Fehlersuche sind.

-Nur die Spule am Netzteil : Bei 3V fließen laut Netzteil 3A (???) und es wird ein relativ starkes Magnetfeld erzeugt.

-zwischen den Kabeln an denen das Arduino „Brett“ fließen nach dem anschließen 3V und wenn eine LED an den Transistor angeschlossen wird leuchtet diese

-wenn jetzt aber die Spule über das Brett mit dem Transistor verbunden wird, geht es nicht mehr :( laut Netzteil fließen dann nur 0,003A und es wird kein Magnetfeld erzeugt

-am Übergang zwischen Kabel und Spule liegt es nicht.

Fragen: Woran liegt es dass die Spule nicht funktioniert? Warum können an der Spule 3A (also Widerstand nur 1 Ohm???) fließen obwohl ein Multimeter für die Spule 150kO misst?

habe ein bild angehängt… evtl. vereinfacht es meine Erklärungen.

Text ist lang und evtl. kompliziert aber ich hoffe es kann mir trotzdem jemand helfen…

LG

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Magnet, Elektrik, Spannung, Physik, Schaltung, Spule, Widerstand

Anfangsspannung durch Spannung nach 7 ms logarithmieren?

Wenn man die den Widerstand R bei einem entladenen Kondensator berechnen will, muss man doch -t / (C * (ln (U(t)/U0)) rechnen.

t ist 7 ms = 0,007 s

U (t) = 260 V

Da die Spannung auf 25 % absinkt => 0,25 * 260 = 65 V.

C ist 35 µF = 35 * 10^6 F

Dann eingesetzt: -t / C * (ln (U(t)/U0) = -0,007 / ((35*10^6 F)*ln(65V/260V) = -0,007 s / ln (0,25) = 144 Ohm. Steht auch so in der Musterlösung.

So, jetzt aber das Problem. Beim Vorrechnen der Aufgabe hat unser Tutörchen für U(t) = 195 V eingesetzt. Ich dachte zuerst, das wäre ein Fehler, weil ja in der Aufgabenstellung steht, daß der Kondensator auf 25 % entladen wird und nicht um 25 % . Aber er kommt ja trotzdem auf densselben Wert (144,27 )

Ich verstehe nicht was unser Tutor da verzapft hat. Wenn ich ln (195/260) teile, ist das bei mri nie im Leben ln (0,25), sondern ln (0,75). Gibt es vielleicht irgendeine geheime Formel, die sagt, dass man ln (1 - 0,75) rechnen soll, von der ich nichts weiß?

Ich komme jedes Mal auf -0,007 / ((35*10^6 F)*ln(65V/260V) = -0,007 s / ln (0,25) = 144 Ohm.

Aber er rechnet ja -0,007 / ((35*10^6 F)*ln(195V/260V) und das ist bei mir jedes Mal 695 Ohm.

Ich bin mir jetzt nicht sicher ob man U(t) = 65 rechnen soll oder U(t) = 195 V.
Für 65 V spricht, daß man so auf das Ergebnis kommt.

Für 195 V spricht, daß unser Tutor das so gerechnet hat und auf 144 Ohm kommt, auch wenn ich seinen Rechenweg nicht nachvollziehen kann.

Kommilitonen von mir haben auch alle mit 195 V gerechnet und kommen auf 144 Ohm. Was mach ich falsch?

Mit freundlichen Grüßen,

Jensek81,
Medium und Lichtarbeiter.

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Mathematik, Strom, rechnen, e-Funktion, Spannung, Elektrodynamik, Exponentialfunktion, Formel, Induktion, Kondensator, Logarithmus, Spule, Zeit, Entladung, Induktivität

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