Grundlagen der Induktion

[Bernd]

Ich möchte nochmal auf die gleichmässige Überdeckung der beiden Spulenschenkel zurück kommen.
Ich bin mir jetzt unsicher ob das stimmt was ich weiter oben sagte, das die Überdeckung besser
wäre wenn man die Spulenschenkel aneinander stossen lassen würde und die Magnete breiter
machen würde.
Ich habe leider nicht die zeichnerischen Fähigkeiten wie CFD. Vielleicht ist er so nett und kann das
nochmal klären.

Danke

Bernd

[CFD]

Hallo Bernd,
bezüglich der Überdeckung bei sich berührenden Spulen mache ich noch eine Skizze.

Mit der Lorenzkraft als Erklärung für die Induzierte Spannung in einen Leiter (bzw. Leiterschleife) sind wir wohl auf dem Holzweg.
Lies dir bitte mal dieses Dokument durch:
http://www.forphys.de/Website/induktion/induktion.pdf

Die Kernaussage ist:
"Induktion ist die Entstehung eines elektrischen Wirbelfeldes längs eines geschlossenen
Weges C, der häufig mit einer Induktionsschleife zusammenfällt, wenn sich innerhalb des
geschlossenen Weges C der magnetische Fluss ändert, der die von C umfasste Fläche senkrecht
durchsetzt."

Theoretisch wird das ganze durch die Maxwell-Gleichungen beschrieben.
Dazu habe ich hier http://www.wer-weiss-was.de/theme50/article3907603.html folgendes gefunden:

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Die gesamte Elektrodynamik wird durch vier Gleichungen beschrieben (alle von Maxwell). Also ganz kurz:

div D = ρ

(Anschaulich: Positive Ladungen sind Quellen, negative Ladungen Senken des elektrischen Feldes).

div B = 0

(Anschaulich: Es gibt keine Magnetladungen, auch magnetische Monopole genannt)

Aus diesen beiden Gesetzen folgt, dass elektrische Feldlinien von + nach - führen und magnetische Feldlinien geschlossene Ringe ohne Anfang und Ende sind.

rot E = - dB/dt (partielle Ableitung!)

(Anschaulich: Wenn sich ein Magnetfeld ändert, entsteht ein elektrisches Wirbelfeld. Wenn sich in diesem Wirbelfeld ein Leiterschleife oder eine Spule befindet, dann entsteht zwischen den Enden eine Spannung. Den Vorgang nennt man Induktion.)

Schließlich:

rot H = j - dD/dt (partielle Ableitung!)

(Anschaulich: Der erste Term auf der rechten Seite ist einfach der elektrische Strom (als Vektor). Der zweite Term ist der so genannte "Verschiebungsstrom", eine Feldänderung, die ähnliche Konsequenzen wie fließende Ladungen hat. Beides zusammen bewirkt ein wirbelförmiges Magnetfeld um den elektrischen Leiter)

Falls Dir die Größen nicht geläufig sind:

B und H bezeichnen magnetische Felder, D und E elektrische Felder (Warum es für beide Felder zwei physikalische Größen gibt, braucht Dich nicht zu interessieren - Ihr treibt ja wie gesagt keine Physik). ρ steht für die Ladungsdichte, also Ladung pro Volumen. j ist wie gesagt die Stromstärke.
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Grüsse CFD

[Bernd]

Ich glaube wir sollten es nicht zu kompliziert machen und uns nicht bis in die Elementarphysik hinein begeben.
Ich bin mir sicher das weniger als 1% unserer Leser in diesem Thread überhaupt noch folgen können.

Gegenüber dem Author und seinen Äusserungen innerhalb des verlinkten Dokumentes verspüre ich eine intuitive Skepsis.
Meine bisherige Lebenserfahrung hat mich gelehrt gegenüber Menschen grundsätzlich skeptisch zu sein die überzeugend
behaupten das gängige Meinungen, Sichtweisen und Erkenntnisse falsch wären.
Diese Skepsis hat sich in meinen bisherigen Lebensjahren als umso richtiger erwiesen umso überzeugender die
Argumentationen dieser Leute auf mich wirkten.

Ich wollte mit dieser Diskussion eigentlich abklären welcher Rechenweg bei welchem Aufbau eines Generators
die richtigen Ergebnisse zu Tage fördert. Ob Herr Hübner recht hat und es doch nicht eine Lorentzkraft ist die die Elektronen
in eine Richtung verschiebt sondern ein elektrisches Wirbelfeld oder was auch immer, ist mir persönlich dabei
eigentlich zweitrangig wenn wir nur einen Rechenweg finden können der zutreffend auf ein bestimmtes Szenario ist.

Nach dem was ich dem Experiment der BR-Sendung entnehmen konnte scheint mir die "Lorentz-Formel" zur Berechnung
der Höhe der Induktion in einem eisenlosen System korrekt zu sein. Der Moderator der Sendung sagte eindeutig das nur
der untere Spulenschenkel von 6cm Länge in seinem Experiment für die Höhe der Induktion verantwortlich wäre.
Das sich gleichzeitig auch die "Menge" des Flusses innerhalb seiner Luftspule beim Herausziehen aus dem Magnetfeld
änderte schien für die Rechnung nicht relevant zu sein, zumindest hatte ich es so verstanden.
Ich verstehe das so das Formeln die die Flussänderung innerhalb der Spule oder die Spulenfläche etc. beinhalten dann
hier nicht anwendbar sind. So habe ich das Experiment verstanden.
Gibt es Indizien die dagegen sprechen ? Habe ich etwas falsch aufgefasst ?
Bitte um Korrektur wenn nötig.

Grüsse

Bernd

[Ilias]

ich will das ganze mal kurz fassen.
ich verstehe hier nur bahnhof. ich dachte ihr wolltet das so dokumentieren das otto-normal hier was verstehen können?
eure diskusion endet bald in eine wissenschaftliche doktorarbeit.
aber macht ruhig weiter vielleicht studiere ich nochmal elektronik und benutze hier alles für eine doktorarbeit
gruß
ilias

[Ekofun]

Halo CFD,

wie auch immer, wenn ich diese Versuche für Induktion mache kommt heraus was ich geschrieben habe,und sollte das nicht mehr so sein,wundert mich das noch heute in Elektrotechnische Schule das gleiche pauken aber mit bischen größeren Umfang als in Hauptschule. Warscheinlich stimmt das mit H. Maxswel,bestreite das nicht aber wie Bernd schon sagte weniger werden das verstehen
mich inbegriffen.In Gymnasium haben wir das nicht in Physik gehabt aber Tesla,Weber,Lorenz und andere wohl.

Formel sollen so einfach wie möglich sein,die sind da um zu helfen nicht um Kopfschmerzen zu kriegen,so finde "unsere Formel"ist genug gut um aus einen Geni Spanung zu kizeln.

Grüße

Ekofun

[Bernd]

Hallo Ilias
Zusammen fassen will dich ganze immer noch bzw. war es nie anders gedacht.
Es wird einmal eine Zusammenfassung geben aber auch immer (unverständliche) Diskussionen wie diese hier.
Wenn man etwas zusammen fassen will muss man aber erstmal etwas zum zusammenfassen haben.
Diesen Bereich "Grundlagen" gibt es doch erst ein paar Tage.
Solche Diskussionen sind nicht in 2 oder 3 Tagen abgehandelt.
Erst später kann ich was zusammen fassen.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Ich hatte gerade eine Idee.
Das beste wäre es wenn wir das was wir an Formeln (hier erstmal für den eisenlosen Generator) ausknoblen
an einer Art "Normgenerator" überprüfen.

Als "Normgenerator" stelle ich mir einen fiktiven oder besser noch realen eisenlosen Generator vor dessen
Induktionswerte nach Möglichkeit durch Messung bekannt sind.
Am besten wäre es wenn das ein normaler Dual-Scheibengenerator wäre, denn dessen Magnetfeld ist zwischen
den Magneten mehr oder minder homogen, das würde einen Unsicherheitsfaktor eines inhomgenen Magnetfeldes
wie z.B. bei Generatoren mit einseitiger Magnetbestückung, wie Manfreds, ausschliessen.

Ich hatte ja mal den mittleren Bausatz des Kleinwindshops vermessen, allerdings habe ich keine mechanische
Grössen erfasst, schade. Vielleicht finden sich irgendwo Angaben über die Abmessungen der Spulen und Windungsanzahl.
Die Werte für die induzierte Spannung pro Drehzahl hab ich noch.

Eine fiktive Generatorvorgabe ginge natürlich auch.
An diesem realen oder fiktiven Generator könnte man dann verschiedene Formeln auf die korrekte Ermittlung der
Spannung hin überprüfen. Beim fiktiven natürlich nur ob die benutzten Formeln das gleiche errechnen.

Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo Bernd,

eine fiktive Geni,also zeichne ein geni und rechne dann nach Zeichnug den Geni aus. dann kann man mit Versuchrechnerein feststellen
was stimmt oder nicht.
Ist das Deine Ide oder hab was übersehen.?

Grüße

Ekofun

[Ilias]

also ich hab da mal ein vorschlag.
bernd hat doch die streichholzmagnete. ist das ein grosses problem damit einen kleinen generator zu bauen und dann testmessungen durchzuführen?
die messwerte kann man dann in die formel einbauen und dann damit vergleiche starten.
die streichholzmagnete kann man ja einfach zusammen kleben ich denke 2 x 6 magnete (4streichholzmagnete 2 nebeneinander und 2 übernander geklebt) und 4 kleine spulen.
schon steht der 3-phasen geni.
dann wäre noch zu klären der generator von manfred : rotor mit magnete und spulen an beide seiten.
ich denke das diese art des scheiben generatorbaus wessentlich effektiver ist. ich bau ja auch grad so einen mal schauen ob ich auch ein paar messungen hinbekomme.
ausserdem hat ja govertikal ich hoffe ich hab den namen richtig geschrieben auch in der art sein mehr etagen geni gebaut. leider alles in englisch und ich glaub die werte waren nicht die die er erwartet hat oder? die müssten ja mit manfred sein geni vergleichbar sein.
nu da ich kein elektriker bin, bin ich auf eure antworten angewiesen.
also wie funktioniert das ganze bei manfred sein geni und wie ist der vergleich zu einem "normalen" scheibengeni?
fragen über fragen...
gruß
Ilias

[CFD]

So sieht mein Versuchsgenerator aus, mit dem ich gerade "Grundlagenversuche" durchführe:

Scheibengenerator.jpg (186.43 KiB) 7469-mal betrachtet

Ausser den Magneten (10mm x 10mm x 5mm) und dem Kupferlackdraht kommt alles aus dem Baumarkt.
Der Eisenrückschluss besteht aus drei Lagen Stahlblech a 0,5 mm.

Das sich gleichzeitig auch die "Menge" des Flusses innerhalb seiner Luftspule beim Herausziehen aus dem Magnetfeld
änderte schien für die Rechnung nicht relevant zu sein, zumindest hatte ich es so verstanden.

Es würde aber zum selben Ergebnis führen. Die Erklärung, d.h. der zugrundeliegende Effekt wäre aber ein anderer.

Das beste wäre es wenn wir das was wir an Formeln (hier erstmal für den eisenlosen Generator) ausknoblen
an einer Art "Normgenerator" überprüfen.

Es eignet sich zum Überprüfen jeder Scheibengenerator (wenn dessen technische Daten bekannt sind), denn das was wir hier zusammentragen, soll ja allgemeingültig sein.

Die Frage, die es noch zu klären gilt ist, wie die Spulen auszusehen haben.
1.) Spulenschenkel überdecken Magnetpole (U_ind = l * v * B)
2.) Spulenlöcher stehen in einer Flucht mit den Magneten (U_ind = dPhi/dt)

Grüsse CFD