Induktion, magnetisches Wechselfeld

[M. M. (blackcow)]

Hallo allerseits!

Mein Ziel ist es mit einem Magnetfeld fallende Aluspäne zur Seite zu 
drücken. Meine Überlegung war das durch ein geeignetes magnetisches 
Wechselfeld in den Spänen Wirbelströme induziert werden, die ihrerseits 
wieder ein Magnetfeld erzeugen das der Ursache entgegenwirkt. Auf sie 
wirkt also eine Kraft, die sie vom Magneten wegdrückt.

-Kann meine Theorie so stimmen oder "zittern" die Späne einfach in der 
Luft (Feld baut sich auf: Vorwärtsbewegung; Feld baut sich wieder ab: 
Rückwärtsbewegung)?

-Welche Frequenz benötige ich dazu? Ich habe eine Formel gefunden mit 
der man eigentlich die Eindringtiefe von Wirbelströmen in eine leitende 
Platte berechnen kann. Angenommen die Späne haben die dicke von 500µm, 
so bräuchte ich eine Frequenz von ca. 25kHz. Kann man diese Formel 
überhaupt derart zweckentfremden, bzw. sind diese 25kHz ein guter 
Richtwert zur Induktion von Wirbelströmen in solch kleinen leitenden 
Objekten?

[Falk B. (falk)]

@ M. M. (blackcow)

>Mein Ziel ist es mit einem Magnetfeld fallende Aluspäne zur Seite zu
>drücken.

Warum keine Druckluft?

> Meine Überlegung war das durch ein geeignetes magnetisches
>Wechselfeld in den Spänen Wirbelströme induziert werden, die ihrerseits
>wieder ein Magnetfeld erzeugen das der Ursache entgegenwirkt. Auf sie
>wirkt also eine Kraft, die sie vom Magneten wegdrückt.

Ja, das geht IM PRINZIP so. Siehe Wirbelstrombremse und der bekannte 
VErsuch im Physikunterricht.

>-Kann meine Theorie so stimmen oder "zittern" die Späne einfach in der
>Luft (Feld baut sich auf: Vorwärtsbewegung; Feld baut sich wieder ab:
>Rückwärtsbewegung)?

Nein, die bewegen sich schon in eine Richtung, denn die Richtung der 
resultierenden Abstpßungskraft ist unabhängig von der Stromirichtung, 
weils sie IMMER ENTGEGENGESETZT der Ursache ist.

>-Welche Frequenz benötige ich dazu? Ich habe eine Formel gefunden mit
>der man eigentlich die Eindringtiefe von Wirbelströmen in eine leitende
>Platte berechnen kann. Angenommen die Späne haben die dicke von 500µm,
>so bräuchte ich eine Frequenz von ca. 25kHz.

Hmm, kann sein, klingt aber eher hoch.

> Kann man diese Formel
>überhaupt derart zweckentfremden,

Gute Frage.

>bzw. sind diese 25kHz ein guter
>Richtwert zur Induktion von Wirbelströmen in solch kleinen leitenden
>Objekten?

Vielleicht. Tendentiell braucht man für kleine Objekte höhere 
Frequenzen.

[M. M. (blackcow)]

Falk Brunner schrieb:
>> Meine Überlegung war das durch ein geeignetes magnetisches
>>Wechselfeld in den Spänen Wirbelströme induziert werden, die ihrerseits
>>wieder ein Magnetfeld erzeugen das der Ursache entgegenwirkt. Auf sie
>>wirkt also eine Kraft, die sie vom Magneten wegdrückt.
>
> Ja, das geht IM PRINZIP so. Siehe Wirbelstrombremse und der bekannte
> VErsuch im Physikunterricht.

Da bin ich mir eben nicht so sicher. Ich denke hier an den E-Magneten, 
bei dem vorne ein Aluring frei aufgehängt ist. Beim Einschalten bewegt 
er sich vom Magneten weg, beim Ausschalten bekommt der Ring aber einen 
Impuls zum Magneten hin. Die Stromrichtung ist dabei egal. Es hängt 
damit zusammen ob das Feld auf- oder abgebaut wird. Deswegen würde ich 
auch bei den Spänen ein periodisches Zittern erwarten.

[Max D. (max_d)]

M. M. schrieb:
> beim Ausschalten bekommt der Ring aber einen
> Impuls zum Magneten hin

Der Alu-Ring ist im Ausschaltmoment magnetisiert und zieht damit das 
Eisen im Kern an.

[U. B. (Gast)]

> Der Alu-Ring ist im Ausschaltmoment magnetisiert ...

Das bisschen Paramagnetismus von Aluminium fällt nicht ins Gewicht:

µ(r) = 1,000055

Der Effekt resultiert nur aus der guten Leitfähigkeit.

[M. M. (blackcow)]

M. M. schrieb:
> Falk Brunner schrieb:
>>> Meine Überlegung war das durch ein geeignetes magnetisches
>>>Wechselfeld in den Spänen Wirbelströme induziert werden, die ihrerseits
>>>wieder ein Magnetfeld erzeugen das der Ursache entgegenwirkt. Auf sie
>>>wirkt also eine Kraft, die sie vom Magneten wegdrückt.

Ich hab mal eine Nacht drüber geschlafen. In der Zeichnung sieht man was 
passiert: Wird ein Magnet auf einen Aluring zubewegt (egal ob Nord- oder 
Südpol), so steigt der magnetische Fluss durch ihn. Der induzierte Strom 
wirkt der Ursache entgegen, auf dem Ring wirkt eine Kraft vom Magneten 
weg. Bewegt man den Magneten vom Ring weg, so wirkt auf letzterem eine 
Kraft in Richtung des Magneten. Schon rein vom Energieerhaltungssatz 
entspricht dies der Logik.
Zusammengefasst: Steigt der Magnetische Fluss durch den Ring, so bewegt 
er sich vom Magneten weg und umgekehrt. Bei sinusförmigen Fluss (erzeugt 
durch Elektromagnet an Wechselspannung) schwingen also die Aluspäne nur 
hin und her. Das ist blöd.

Stimmt das so oder hab ich noch einen Denkfehler?

[Max D. (max_d)]

U. B. schrieb:
> Das bisschen Paramagnetismus von Aluminium fällt nicht ins Gewicht:
>
> µ(r) = 1,000055
>
> Der Effekt resultiert nur aus der guten Leitfähigkeit.

Das mit "magnetisiert" hat sich auf die noch laufenden Wirbelströme 
bezogen. War etwas ungeschickt ausgedrückt.

M. M. schrieb:
> Bei sinusförmigen Fluss (erzeugt
> durch Elektromagnet an Wechselspannung) schwingen also die Aluspäne nur
> hin und her. Das ist blöd.

Das ist definitiv nicht so.
Kuk auf yt einfach mal nach "levitating aluminum" da sieht man 
alu-scheiben schweben über einem Elektromagneten. Das geht nur wenn man 
mit Wechselfeld eine Abstoßung erzeugen kann.

[M. M. (blackcow)]

Okay, ich bin überzeugt ;-)

Ich glaube mein Fehler lag darin die induzierte Spannung im Aluring mit 
dem Strom/Gegenfeld gleichzusetzen. Da dieser Ring aber eine 
Induktivität darstellt, wird der Strom phasenverschoben und er wird 
abgestoßen.