Hallo liebes Forum, und zwar folgendes: ich habe jeweils einen Aludraht mit einem Durchmesser von 0,6 mm und einen Kupferdraht mit einem Durchmesser von 1,2 mm. Länge jeweils 0,40 m Ich möchte gerne daraus ermitteln, wie hoch die Leistung im Leiter ist, wenn elektromagnetische Wellen sich durch die beiden Drähte bewegen. Mir ist klar, dass es dabei zum Skin-Effekten kommt. Wie kann ich unter Beachtung des Skin-Effekts die Leistung des Leiters bestimmen ? Schließlich möchte ich gerne wissen, welcher Draht sich schneller erwärmt ? Danke.
MK schrieb: > Schließlich möchte ich gerne wissen, welcher Draht sich schneller > erwärmt ? Vergleich die Wärmeleitfähigkeit zw. Cu und Al https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmeleitf%C3%A4higkeit#Beispielwerte
Ja, das ist mir bewusst. Dennoch möchte ich es über den Skin-Effekt nachweisen ? Wäre über eine Idee sehr dankbar
Der Skineffekt tritt bei Wechselströmen auf und er ist frequenzabhängig. Es muss also mindestens eine bestimmte Frequenz angenommen werden, um rechnen zu können. Dadurch kommen auch noch Fragen dazu wie: - Leistungsanpassung vorhanden? - Temperatur des Leiters? Was meinst Du mit Leistung des Leiters? Seine maximale Belastbarkeit bevor er schmilzt?
Ordner schrieb: > Vergleich die Wärmeleitfähigkeit zw. Cu und Al Bullshit! Wenn dann höchstens spezifische Wärmekapazität!
Hallo, sind Deine Wellen, die da sich im Leiter bewegen sollen stehender Natur oder bewegen sie sich immer gleichförmig in eine Richtung? MfG
Der skin Effekt tritt immer auf, wenn sich der Strom ändert, also auch, wenn er pulst. -> Oberwellen!
Hallo, danke erst mal für die zahlreichen Antworten. Durch die 2 Kupferdrähte sollen EM-Strahlungen durchfließen. Die eingespeiste Strahlung hat eine Frequenz von 6GHz. Abhängig vom Skin-Effekt kommt es ja zu großen Widerständen in den el. Leitern. Es fließt kaum Strom. Nun möchte ich gerne die vorhandene Leistung in der Innenschicht des Leiters vom Aludraht bzw. Kupferdraht berechnen ausgehend vom Skin-Effekt (geringe Durchdringungsmöglichkeit) während die EM-Wellen durch den Leiter gehen ?
Wie ich deiner Fragestellung entnehmen darf, meinst du die thermische Leistung. Da existieren zu nächst der elektrokalorische Effekt als erster und zweiter Benedickts-Effekt. Da diese für die tatsächlichere Erwärmung jedoch eine untergeordnete Rolle spielen, würde ich mich auf die Stromwärme in einem elektrischen Leiter beschränken. Möchtest du den Skin-Effekt mit einbeziehen, zerlege doch den massiven elektrischen Leiter in „Stromröhren“ mit von dir gewählten Wandungsdicken. Diesen „Stromröhren“ weist du einen spezifischen elektrischen Widerstand zu und berechnest die zugehörige thermische Leistung. Diese Leistungen werden aufsummiert. Allerdings mußt du dich noch für einen möglichen thermischen Zustand entscheiden. Verläuft die Erwärmung bei konstanter Entropie oder existiert parallel ein Entropiefluss.
Mit der Leistung ist P als zeitliche Ableitung der Energie gemeint
MK schrieb: > Mit der Leistung ist P als zeitliche Ableitung der Energie gemeint Welcher Energie? - der thermischen Energie durch Stromerwärmung - der elektrischen Energie Außerdem wozu, wenn es gemeint ist, die transportiere elektrische Energie? Du möchtest doch, wie oben beschrieben, die Erwärmung des Leiters berechnen.
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Bearbeitet durch User
MK schrieb: > Abhängig vom Skin-Effekt kommt es ja zu großen Widerständen in den el. > Leitern. Es fließt kaum Strom. Eigentlich nicht wie die angefügte Rechnung zeigt.
Gesucht ist die Leistung in der Innenschicht des Drahts während der Einwirkung der EM-Strahlungen :) Ansatz: Leistung P=UI wird zu P=RI^2 ? Der Widerstand R ergibt sich dann ja unter Beachtung des Skin-Effekts oder ? Danke :)
MK schrieb: > Der Widerstand R ergibt sich dann ja unter Beachtung des Skin-Effekts > oder ? So lautete mein Vorschlag :-)
also unter Verwendung der Formel für den äquivalenten Widerstand in deiner FOSA, ne ? :) und wie kann ich den Strom ermitteln, der noch durch den Leiter fließt, damit ich P=R*I^2 berechnen kann? mit I=U/R geht's leider nicht, da mir die Spannung U fehlt -.- Danke nochmal für die vielen Antworten :)
MK schrieb: > und wie kann ich den Strom ermitteln, der noch durch den Leiter fließt, > damit ich P=R*I^2 berechnen kann? mit I=U/R geht's leider nicht, da mir > die Spannung U fehl Irgend eine Größe benötigst du natürlich schon - aus Nichts kann nichts errechnet werden ;-) Also ist die Feldstärke, oder die Spannung, oder die Stromdichte ... notwendig. Nur mit der Angabe der Frequenz kommst du nicht weiter.
OK, danke :) Und warum ist der SKIN-Effekt bei Drähten mit einem kleineren Durchmesser stärker als bei dickeren ?
Der Skin-Effekt ist nicht Durchmesserabhängig. Die Stromverdrängung wirkt ebenso bei Platten, Rechteckleiter oder Rohren. Die Widerstandsänderung ist bei runden Leitern mit geringen Durchmessern deshalb größer, weil das Verhältnis der äquivalenten Leiterfläche zur vollen Kreisfläche einfach kleiner ist.
ich denke der grosse Widerstand des Drahtes bei 6GHz kommt von der Induktivitaet. Denn in einem Wellenleiter, oder Koax ist der Verlust gering.
Duenner Troll schrieb: > ich denke der grosse Widerstand des Drahtes bei 6GHz kommt von der > Induktivitaet. Welchen Verlustwiderstand (thermische Verluste) sollte eine Induktivität noch haben? Die Permeabilität hatte ich schon berücksichtigt, zumal die relative Permeabilität für Kupfer fast 1 ist.
Zum Strom in den Leitern: Theoretisch kann ich den Strom über dAS Verhältnis j=kxE bestimmen.. mit i=jxa ? :=)
Die Sauerstoffverteilung im Kupfer und der Grad der Oxidation am Rand muss noch berücksichtigt werden. Weiter das Wasser, das in der Kunsttoffisolierung des Drahtes steckt.
MK schrieb: > Theoretisch kann ich den Strom über dAS Verhältnis j=kxE bestimmen.. mit > i=jxa ? Genau so. Das lokale Ohm'sche Gesetz liefert den Zusammenhang wobei du für die Fläche A entwender den fiktiven Kreisring nutzen mußt den ich weiter oben bestimmt habe oder halt den korrekten exponentiellen Abfall der Stromdichte.
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Hi, danke :) Mit fiktivem Kreisring meinst du die äquivalente Leiterfläche des Skin-Bereichs, ne? Also: Formel Ar=(Außen-Innen) in m^2 ? PS: Sind das deine hergeleitete Formeln oder sind die aus einer Literatur entnommen ? :)
MK schrieb: > Mit fiktivem Kreisring meinst du die äquivalente Leiterfläche des > Skin-Bereichs, ne? > Also: Formel Ar=(Außen-Innen) in m^2 ? ja > PS: Sind das deine hergeleitete Formeln oder sind die aus einer > Literatur entnommen ? :) Die Schichtdicke ist aus der Literatur z.B. [1], der Rest gesunder Menschenverstand ;-) [1] https://de.wikipedia.org/wiki/Skin-Effekt
Joe G. schrieb: > Die Schichtdicke ist aus der Literatur z.B. [1], der Rest gesunder > Menschenverstand ;-) Ich fürchte, ganz so einfach geht das nicht. Vor mir liegt eine Bachelor Arbeit, in der der Autor herausgefunden hat, dass die oben genannte Formel für den äquivalenten Widerstand bei dünnen Drähten, durch die Ströme sehr hoher Frequenz fließen, nicht gilt. Er fand in diesem Buch - S. Ramo and J. R. Whinnery, Fields and Waves in Modern Radio (John Wiley & Sons, Inc., New York, 1944) Capter: Waveguides with Cylindrical Conducting Boundaries. - die korrekten Formeln. Sowohl in den Widerstands- als auch in den Induktivitätsbelag eines dünnen Drahtes gehen die Bessel Funktion erster Gattung und deren Ableitung ein. Intuitiv ist das für mich nicht, aber der Vergleich zwischen der Berechnung und der Messung eines dünnen Koaxkabels aus Niob zeigen eine sehr gute Übereinstimmung. Ohne den Autor der Bachelor Arbeit zu fragen, kann ich das hier leider nicht reinkopieren. Im genannten Buch steht aber alles Wesentliche. Gruß, Isar
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