Magnetischer Fluss

Auf einem Keramikring (Permeabilitätszahl ) nach Bild a mit dem mittleren Ringumfang ist eine aus Windungen bestehende Spule (gleichmäßig am Umfang verteilt) aufgebracht. Die von einer Windung eingeschlossene Fläche beträgt Die Spule ist mit einer Stromquelle verbunden, die den Strom A liefert.

a) Welche magnetische Feldstärke und welche magnetische Flussdichte herrschen in der Ringmitte?
b) Wie groß ist der im Ring erzeugte magnetische Fluss ?

Stromführende Ringspule:

a) Gegebene Anordnung,
b) Verlauf des erzeugten magnetischen Feldes

Auf einem Ring aus Kunststoff nach Bild mit dem mittleren Umfang ist eine Spule mit Windungen (gleichmäßig am Umfang verteilt) aufgebracht. Die von einer Windung eingeschlossene Fläche beträgt In der Spule soll durch Einspeisen eines Stromes ein magnetischer Fluss von erzeugt werden.

Welcher Strom ist erforderlich?

Erzeugung eines magnetischen Flusses durch eine stromführende Ringspule:

a) Gegebene Anordnung

b) zugehöriges Ersatzschaltbild

Ein nach Bild a aus zwei Teilen ( 1 und 2) bestehender Eisenkem aus Stahlguss mit den angegebenen Abmessungen enthält eine aus Windungen bestehende Spule. Im Kerm mit der in Bild 5.10 (Seite 133 ) angegebenen Magnetisierungskennlinie (Kennlinie 1) soll durch den eingespeisten Strom ein magnetischer Fluss von erzeugt werden.
Wie groß muss der Strom sein?

Magnetischer Eisenkreis mit Luftspalt:

a) Gegebene Anordnung (Maße in mm)
b) Anordnung mit Angabe der mittleren Weglängen

Die Abbildung zeigt einen in z-Richtung unendlich langen Linienleiter 1 auf der -Achse, der vom Strom durchflossen wird. Daneben befindet sich in der Ebene im Abstand a von der z-Achse eine rechteckige Leiterschleife 2 aus Kupfer mit dem ohmschen Gesamtwiderstand . Die Anordnung befindet sich im Vakuum.

a) Geben Sie die vom unendlich langen Linienleiter 1 erzeugte magnetische Feldstärke und die magnetische Flussdichte in Zylinderkoordinaten an.

b) Bestimmen Sie den magnetischen Fluss durch die rechteckige Leiterschleife 2 in Abhängigkeit der geometrischen Größen sowie des Stromes

c) Berechnen Sie mit den Abmessungen und den Zahlenwert der Gegeninduktivität zwischen den Linienleiter 1 und der Leiterschleife 2 .
Für die nachfolgenden Berechnungen sei die Selbstinduktivität der rechteckigen Leiterschleife 2 bekannt.

d) Ermitteln Sie mithilfe der Beziehung die Maschengleichung der rechteckigen Leiterschleife 2 als Funktion von und für die angegebene Stromrichtung . Zeichnen Sie anschließend ein Ersatznetzwerk, das durch dieses Gleichungssystem beschrieben wird.

In einem langen Draht fließt der zeitlich konstante Strom A. Konzentrisch um den Draht liegt ein Ring aus Nickel mit dreieckigem Querschnitt. In der Abbildung links ist ein Leiterausschnitt bei Betrachtung von oben dargestellt. Es ist und .

a) Berechnen Sie mit dem Durchflutungsgesetz den Feldstärkeverlauf im Inneren des Ringkerns abhängig vom Radius in allgemeiner Form.

b) Bestimmen Sie den magnetischen Fluss in dem Ring mit der Form . Nutzen Sie zur Parametrisierung und zur Flächenbestimmung die Abbildung

c) Bestimmen Sie den magnetischen Fluss in dem Ring mit der Form . Zur Bestimmung des Flächenelements d modifizieren Sie die Parametrisierung der Form in geeigneter Weise

Gegeben ist der skizzierte magnetische Eisenkreis mit 2 Wicklungen mit den Wicklungszahlen und . Der Eisenkreis besitzt die Permeabilität und weist im rechten Schenkel eine größere Querschnittsfläche auf. Der Eisenkreis ist streuungsfrei und die gesamte Anordnung verlustlos.

Berechnen Sie in Abhängigkeit von den Strömen und :

a) den magnetischen Fluß .

b) die Energie, die im Eisenkreis gespeichert wird.
Eine ideale Gleichpannungsquelle wird zum Zeitpunkt an das erste Tor angeschlossen. Das zweite Tor bleibt offen, d.h. Berechnen Sie für diese Situation:

c) den magnetischen Fluß innerhalb des Eisenkreises,

d) die Spannung .

Gegeben ist ein Magnetkreis, der an eine Stromquelle mit dem eingeprägten Strom angeschlossen ist. Der Zeitverlauf von ist unten skizziert. Folgende Daten sind bekannt:
Länge: ,
Anzahl Windungen Spule ,

Eisenquerschnittsfläche: ,

Permeabilität: 

a) Berechnen Sie den Fluss für .
b) Berechnen Sie den Fluss für .
c) Zeichnen Sie den quantitativen Verlauf

Ein Ringkern aus Weicheisen hat einen mittleren Durchmesser und eine Querschnittsfläche von Die Spule auf dem Kern hat Windungen. Die Magnetisierungskurve von Weicheisen zeigt folgende Abbildung.

a) Welche magnetische Feldstärke ist erforderlich, um dem Ringkern eine Magnetisierung von zu geben?
b) Welche Durchflutung ist dafür nötig? Wie groß muss die Stromstärke durch die Spule sein?
c) Wie groß ist der magnetische Fluss im Ringkern?
d) Wie groß ist bei dieser Flussdichte die Permeabilitätszahl des Weicheisens?