Repetitionen Magnetismus

(1)

www.ibn.ch 6. Februar 2017

Kapitel 8

Repetitionen Magnetismus

Θ l

H

m

=

H ⋅ µ µ

0

⋅

_r

= B

M a gn. Fluss

Φ

N I

Θ = ⋅ I N B

= Φ A

Verfasser:

Hans-Rudolf Niederberger Elektroingenieur FH/HTL Vordergut 1, 8772 Nidfurn

055 - 654 12 87

Ausgabe:

Januar 2010

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1 Gleichstromspule

Wie gross ist die Durchflutung einer Gleichstromspule von 260 Windungen und 4 Ω Widerstand, wenn deren Klemmenspannung 6 V beträgt?

A 390

(3)

2 Parallele Wicklungen

Eine Magnetspule hat zwei parallele Wicklungen von je 2800 Windungen.

Die Gesamtdurchflutung ist 2520 A. Berechnen Sie den Erregerstrom der einzelnen Wicklungen!

(4)

3 Mittlere Feldlinienlänge

Für die nebenstehende Spule ist die mittlere Feldlinienlänge zu berechnen!

(5)

4 Trafoblech

Ein Magnetkern aus Elektroblech hat 230 cm² Querschnitt. Die magnetische Flussdichte ist 1,3 T. Berechnen Sie den magnetischen Fluss!

Drehstromtrafo

(6)

5 Einphasentransformator

Wie gross ist die magnetische Induktion in einem Kern von 1,7 cm². Quer- schnitt, wenn der magnetische Fluss 317,9 µWb beträgt?

(7)

6 Relaiskern

Bestimmen Sie den Querschnitt eines Kerns, wenn der magnetische Fluss 0,0002255 Wb und die Flussdichte 1,1 T ist!

(8)

7 Luftspalt von elektrischen Maschinen

In einem Luftspalt soll die magnetische Induktion 0,54 T betragen. Berech- nen Sie die zugehörige magnetische Feldstärke!

(9)

8 Gleichstrommotor

In einem Luftspalt ist die magnetische Feldstärke 1200 A/m. Wie gross ist die magnetische Flussdichte?

Gleichstrommotor

(10)

9 ^Luftspule

Eine Spule ohne Eisenkern besitzt 500 Windungen, durchflossen von 2 A.

Mittlere Länge der Feldlinien sind aus der nebenstehenden Luftspule zu berechnen. Wie gross ist die Induktion B? Kontrollieren Sie diesen Wert mit der Magnetisierungskurve von Luft.

(11)

10 Kontaktdruck bzw. Kontaktkraft eines Relais

Bei einem Rundrelais gemäss Ab- bildung wird zur Erzeugung des notwendigen Kontaktdruckes der Anker mit einer Kraft von 1,2 N festgehalten.

Die wirksame Polfläche hat einen Durchmesser von 10 mm. Der ver- bleibende Luftspalt wird nicht be- rücksichtigt. Berechnen Sie

a). die Polfläche,

b). die magnetische Flussdichte.

Relaisgehäuse

(12)

11 Magnetischer Kreis mit Luftspalt

Gegeben sei ein magnetischer Kreis nach Skizze. Der Strom welcher durch die Spule fliesst sei 3,89 A. Die Windungszahl sei 1250.

Berechnen Sie die Durchflutung.

a = 8 cm b = 8 cm c = 3,5 cm d = 4 cm e = 1,5 cm f = 1,5 cm g = 1,5 cm δ = 0,5 cm

(13)

12 Vergleich Eisen mit Luftspalt

Bei der gleichen Spule wie in der vorhergehenden Aufgabe sei die Permeabi- lität des Eisens µr = 2000.

Berechnen Sie die magnetischen Widerstände des Magnetkreises (R_mFe , RmL ) und den gesamten magnetischen Widerstand. Wie gross ist der resul- tierende magnetische Fluss.

Berechnen Sie, aus dem gegebenen Querschnitt und dem magnetischen Fluss aus der vorhergehenden Aufgabe, die magnetische Induktion B! Be- rechnen Sie weiter die Feldstärken der Teilmedien des magn. Kreises ( HL

und HFe)!

(14)

13 ^Luftspule

Eine Ringspule hat 400 Windungen und nimmt den Strom Ι = 6 A auf .Die mittlere Feldlinienlänge beträgt 280 mm.

Berechnen Sie a) die Durchflutung

b) die magnetische Feldstärke.

(15)

TG

8 101

Frage

Zeichnen Sie den Kraftlinienverlauf bzw. Magnet- linienverlauf um einen stromdurchflossenen Lei- ter ein.

TG

8 102

Frage

Bestimmen Sie die Position des Nord- bzw. Süd- pols.

TG

8 103

Frage

Schliessen Sie die Spule an eine Gleichspan- nungsquelle an, damit links der Nordpol entsteht.

TG

8 104

Frage

Die Spule unter 8-103 wird an einer Wechsel- spannungsquelle angeschlossen.

Was ist die Schlussfolgerung?

(16)

TG

8 105

Frage

Setzen Sie zu den Ohmischen Grössen die zuge- hörigen magnetischen Grössen, mit Einheiten:

Spannung U Strom I Widerstand R

TG

8 106

Frage

Was versteht man unter dem Begriff der magnetischen Induktion?

TG

8 107

Frage

Was versteht man unter dem Begriff der magnetischen Feldstärke?

[ TG

8 108

Frage

Erkläre den Begriff "Permeabilität"!

(17)

TG

8 109

Frage

Was ist ein ferromagnetischer Stoff?

TG

8 110

Frage

Welche Materialien sind ferromagnetisch?

TG

8 111

Frage

Welche Eigenschaften haben Magneten?

TG

8 112

Frage

Wie nennt man die Magnetischen Pole?

(18)

TG

8 113

Frage

Wie verhalten sich Magnete gegenseitig?

TG

8 114

Frage

Wie nennt man das kleinste Teilchen des Magne- ten?

TG

8 115

Frage

Was heisst magnetisieren?

TG

8 116

Frage

Wie nennt man die ferromagnetischen Stoffe welche den Magnetismus leicht verlieren?

(19)

TG

8 117

Frage

Wie nennt man den Punkt bei welchen die ferromagnetischen Stoffe ihre magnetische Wirkung verlieren?

Mit welchen weiteren Massnahmen kann die Magnetwirkung verloren gehen?

TG

8 118

Frage

Wie verläuft das magnetische Feld ausserhalb eines Magneten?

TG

8 119

Frage

In welche Richtung zeigt eine Magnetnadel im Magnetfeld?

TG

8 120

Frage

Beschreiben Sie das Erdmagnetfeld. Zeichnen Sie eine Erdkugel mit geografischen und magnetischen Polen.

(20)

TG

8 121

Frage

Zeichnen Sie die magnetischen Felder bei der Abstossung und Anziehung magnetischer Pole.

TG

8 122

Frage

Wozu werden Dauermagnete verwendet?

Beispiel

TG

8 123

Frage

Welcher Unterschied besteht zwischen einem Elektro- und einem Dauermagneten?

TG

8 124

Frage

Was versteht man unter Remanenz? Welches Material hat grosse und welches kleine Remanenz?

(21)

TG

8 125

Frage

Wie bildet sich das Magnetfeld um einen stromdurchflossenen Leiter?

Machen Sie eine Skizze.

TG

8 126

Frage

Wo treten die Kraftlinien bei Stabmagneten aus?

TG

8 127

Frage

Wie kann die Feldlinienrichtung um einen Leiter definiert werden?

TG

8 128

Frage

Wie sind die Felder um einen stromdurchflossenen Leiter definiert?

(22)

TG

8 129

Frage

Wie wirken die Feldlinien um zwei parallel geführ- te Leiter?

TG

8 130

Frage

Wie wird der Nordpol in einer Spule definiert?

TG

8 131

Frage

Zeichnen Sie einen magnetischen Kreis mit einem Rotor im Magnetfeld.

Alle magnetischen Grössen sind im Kreis zu be- schriften bzw. einzutragen.

TG

8 132

Frage

Der Durchflutung kann im magnetischen Kreis eine spezielle Bedeutung zugeordnet werden.

a) Welche ist dies?

b) Wie wird die Durchflutung berechnet?

(23)

TG

8 133

Frage

Die magnetische Feldstärke kann mit dem elektrischen Stromkreis verglichen werden. Wie ist der Vergleich?

lm

N H I⋅

= 

 m

A

TG

8 134

Frage

Wie wird die magnetische Flussdichte auch noch genannt?

TG

8 135

Frage

Wie sieht die Magnetisierungskennlinie einer Luftspule?

Machen Sie eine grafische Darstellung.

H

B=µ0⋅

[ ]

^T

TG

8 136

Frage

Was passiert, wenn in eine Luftspule ein Eisen- kern eingebaut wird?

(24)

TG

8 137

Frage

Wie ist der Zusammenhang der Magnetisie- rungskennlinie einer Spule mit Eisenkern?

Machen Sie eine grafische Darstellung.

H

B =µ0⋅µ_r⋅

[ ]

^T

TG

8 138

Frage

Beschreiben Sie die Permeabilität

Machen Sie eine grafische Darstellung in welcher das Verhalten der Permeabilität ersichtlich ist.

µr

µ

µ = 0⋅ 



 



 Am

Vs

TG

8 139

Frage

Die magnetische Sättigung.

TG

8 140

Frage

Beschreiben Sie die Ummagnetisierungskennlinie – die Hystereseschleife.

Bild 4.1.2 B [Vs/m ]²

- B [ T ]

- H [ A/m ] H [ A/m ]

-HC

-BR

BR

(25)

TG

8 141

Frage

Der magnetische Widerstand kann wie beim elektrischen Kreis betrachtet werden, Zeichnen Sie den Fluss-Kreis auf.

M a gn. Fluss

Φ N I

Θ = ⋅I N R

mL

RmFe

TG

8 142

Frage

Stellen Sie den magnetischen und den elektrischen Widerstand gegenüber. Was erkennen Sie an Gleichem?

Elektrischer Wider- stand

A l R

= ⋅ γ

Magnetischer Wider- stand

R l

m A

r

=µ µ0⋅ ⋅

TG

8 143

Frage

Wie wird ein stromdurchflossener Leiter im Mag- netfeld abgelenkt?

TG

8 144

Frage

Zählen Sie drei Anwendungen von Elektromagne- ten auf.

(26)

TG

8 145

Frage

Was geschieht, wenn man einen stromdurchflossener Leiter durch ein Magnetfeld bewegt?

TG

8 146

Frage

Was besagt die Lenz’sche Regel?

TG

8 147

Frage

TG

8 148

Frage