Strom und Magnetfeld

Kurze Zusammenfassung der Theorie

1 Feld des geraden Leiters

L

Welche magnetische Feldstärke in A/cm ergibt sich für einen stromführenden Leiter mit I = 600 A

im Abstand von 0.5, 1.0 und 2.0 m?

Wie groß sind die Flußdichten B?

2 Feld des geraden Leiters

L

Bild

Berechne den Betrag und den Vektor der Feldstärken H1, H2 und H = H1 + H2 im Punkt P (20 cm, 20 cm).

Ursprung von x,y im Mittelpunkt des Leiters 1, der Abstand der Leiter ist 50 cm.

Lage des Punktes P in der Skizze gilt nur (ungefähr) für die Originalwerte.

Strom im Leiter 1: -200 A, Strom im Leiter 2: 200 A

Der Strom ist negativ für einen Strom in die Zeichenebene hinein (x) und umgekehrt.

Entwickle eine Formel für die Feldstärke entlang der x-Achse. Beachte auch, dass die Feldstärke innerhalb und ausserhalb eines Leiters mit anderen Formel berechnet wird. Die Formel soll auch das richtige Vorzeichen von Hy ergeben.

3 Zylinderspule
M In einer Zylinderspule (Luft) mit einem Durchmesser von 2 cm und einer Länge von 12 cm soll die 10-fache Feldstärke/Flußdichte des Erdmagnetfeldes erreicht werden.
Dimensioniere eine solche Spule (Windungszahl, Strom, Drahtdurchmesser, Platzbedarf der Wicklung).
4 Leiterschleife
L
S

Um die Feldstärke im Mittelpunkt einer Leiterschleife zu berechnen, benötigt man das Biot-Savart'sche Gesetz.

Durchmesser der Leiterschleife d = 10 cm, Strom I = 10 A

Berechne die Feldstärke im Mittelpunkt.

Versuche auch die Feldstärke entlang der x-Achse (Symmetrieachse senkrecht zur Schleife) zu berechnen.

5 Trafokern
L

Bild7

Bild: Wikipedia

Welche Windungszahl benötigt die Primärwicklung eines Transformators um bei Leerlauf (d.h. es ist sekundär keine Last angeschlossen) im Eisenkern eine Flußdichte von 1.5 T zu erzeugen?

Länge einer mittleren Feldlinie (grüne Linie): 40 cm

Querschnitt des Eisenkerns: 4 cm² (für die Rechnung nicht relevant)

µr des Eisenkerns: 5000

Strom I = 1 A

Zahlenwerte für individuelles Übungsblatt erzeugen: Originalwerte

Lösung

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