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Physik ForumViel Spaß im Physik Forum von Physik-Lab.de Es werden keine kompletten Hausaufgaben gelöst. Bitte auf Rechtschreibung und aussagekräftige Überschriften achten.
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| Bilder zu elektischen Ladungen! :: Erzwungene elektrische Schwingungen |
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nessor
Anmeldedatum: 19.03.2010 Beiträge: 8
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Verfasst am: Mi Sep 15, 2010 4:45 pm Titel: Widerstandsberechnung |
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Hey,
bin etwas verunsichert bei dem Ohmschen Gesetz:
Es heißt ja R=U/I. Wenn ich jetzt eine Autobatterie mit 12V hätte und eine Stromstärke von 1A bräuchte, müsste ich denn einen 12Ohm Widerstand benutzen (da R=12V/1A R=12Ohm)?
Bitte helft mir mal schnell auf die Sprünge.
Gruß
nessor |
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Fritz
Anmeldedatum: 12.07.2009 Beiträge: 1484
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Verfasst am: Mi Sep 15, 2010 9:04 pm Titel: |
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Hallo
Das ohmsche Gesetz bezieht sich immer auf das Bauteil, den Widerstand.
Wenn du an einen Widerstand mit 12 Ohm eine Spannung von 12V anlegst, so fließt durch ihn ein Strom von 1A. Das ist so weit richtig.
Dabei wird an diesem Widerstand eine Leistung von 1A*12V=12W umgesetzt und zwar in Wärme. Das ist für eine elektronischen Bauteil wie einen Widerstand sehr viel. Wenn der Widerstand also nicht recht groß ist wird er entsprechend heiß.
Falls du das baust so gratuliere ich schon mal zur ersten erfolgreichen Elektroheizung!
Falls du für irgend eine wilde Autobastelei irgendwo eine Stromstärke von 1A brauchst, dann schreib doch erstmal was das überhaupt werden soll, dann sehen wir weiter.
Falls du einfach ein wenig mit Elektriziät experimentieren willst so ist es klüger ein billiges Steckernetzteil oder irgendeine Taschenlampenbatterie zu verwenden.
Aber keine Autobatterie!
Das kann gefährlich werden, ein Bleiakku verhält sich in guter Näherung wie eine ideale Spannungsquelle. Bei einem Kurzschluss können rießige Strome fließen und das Ding kann explodieren!
Also erklär doch mal was du machen willst.
mfg Fritz |
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nessor
Anmeldedatum: 19.03.2010 Beiträge: 8
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Verfasst am: Do Sep 16, 2010 9:53 am Titel: |
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ich habe mir schon sowas gedacht, dass der sehr Heiß wird.
Ich möchte folgendes damit machen: Am Wochenende bin ich des häufigeren mal segeln. Natürlich fallen auch da kleine Metallgegenstände ins Wasser. Nun wollte ich mir einen Elektromagneten basteln, der runtergelassen wird um die Sachen wieder herauf zu "angeln".
Habe das ganze auch soweit berechnet. Bei 1A hat der Magnet dann eine ungefähre Anziehungskraft von 81Kg.
Gruß
nessor
P.S.: Selbst wenn es nichts wird, habe ich wenigstens wieder etwas dazu gelernt  |
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GvC
Anmeldedatum: 22.02.2009 Beiträge: 1388
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Verfasst am: Do Sep 16, 2010 12:04 pm Titel: |
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| nessor hat Folgendes geschrieben: | | Bei 1A hat der Magnet dann eine ungefähre Anziehungskraft von 81Kg. |
Dabei hast Du dann ja auch die Windungszahl der Spule sowie die Maße und magnetischen Eigenschaften des Eisenkerns bestimmt. Aus den Abmessungen un der Windungszahl erhältst Du die notwendige Leiterlänge. Der gewünschte Widerstand ist ebenfalls bekannt (12 Ohm). Daraus lässt sich das notwendige Produkt aus Leitfähigkeit und Leiterquerschnittsfläche bestimmen, da die Bestimmungsgleichung für den elektrischen Widerstand ist
R = l/(kappa*A) ---> kappa*A = l/R
mit
l = Leiterlänge
kappa = elektrische Leitfähigkeit
A = Leiterquerschnitt
Ich bezweifle allerdings, dass Dir da eine sinnvolle Kombination gelingen wird.
Außerdem ein paar Anmerkungen:
1. Wasser hat ebenfalls eine gewisse elektrische Leitfähigkeit (Meerwasser etwa 100mal so hoch wie Süßwasser), die zwar ziemlich gering ist, aber in dem Fall, dass die Spulenanschlüsse nicht sehr gut isoliert sind, und abhängig vom Abstand der Spulenanschlüsse ziemlich schnell eine mehr oder weniger starke Korrosion der elektrischen Kontakte bewirken könnte.
2. Die "Kraft" von 81kg, sofern Du sie überhaupt richtig berechnet hast, ist keine Kraft, sondern eine Masse. Die tatsächlich wirkende Gewichtskraft in Wasser ist abhängig vom Volumen des Körpers, der "geangelt" werden soll.
3. Es können nur magnetisierbare Materialien angezogen werden, also nur ferromagnetische Stoffe (Nickel, Kobalt, Eisen). Edelstahl ist beispielsweise nicht magnetisierbar.
4. Die berechnete Kraftwirkung, sofern richtig berechnet, bezieht sich auf den Zustand, wenn das geangelte Teil bereits am Magneten hängt. Ist es nur wenige Zentimeter vom Magneten entfernt, wird der Magnet es nicht "finden", die Anziehungskraft ist zu gering.
5. Fazit: Wenn Du schon mit einem Magneten angeln willst (was ich für nicht sehr erfolgversprechend halte), warum verwendest Du nicht einen Dauermagneten? |
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nessor
Anmeldedatum: 19.03.2010 Beiträge: 8
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Verfasst am: Do Sep 16, 2010 6:04 pm Titel: |
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Hey,
zu deinen Anregungen:
1. Ich habe mir überlegt, die ganze Spule mit Eisenkern ins Harz zu tauchen um diesen vor Wasser zu schützen.
2. Verstehe ich noch nicht so ganz. Wie kann das eine Masse werden? Muss ich dann die Anziehungskraft nicht anders berechnen?
3. Schon klar. Ich denke schon, dass die meisten Sachen ferromagnetisch sind.
4. Hast Du Recht. So habe ich das noch gar nicht gesehen. Wäre nicht da eine Möglichkeit ein Poti zwischen zu schalten um die Anziehungskraft regeln zu können?
5. Das habe ich mir am Anfang auch überlegt. Allerdings habe ich dort nicht den Erfahrungswert und genausowenig den Bastelspaß
Mit ist im laufe des Tages noch eine Frage eingefallen: Wie sehr kann ich denn die Spule belasten, bevor sie mir durchbrennt (gemeint ist Ampere)? |
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GvC
Anmeldedatum: 22.02.2009 Beiträge: 1388
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Verfasst am: Do Sep 16, 2010 6:56 pm Titel: |
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| nessor hat Folgendes geschrieben: | | Muss ich dann die Anziehungskraft nicht anders berechnen? |
Ich weiß ja nicht, wie Du sie berechnet hast. Aber wenn das wirklich eine (richtige) Formel zur Kraftbestimmung war, dann kann da keine Größe mit der Einheit kg rauskommen. Denn eine Größe mit der Einheit kg ist eine Masse, keine Kraft!
| nessor hat Folgendes geschrieben: | | Wäre nicht da eine Möglichkeit ein Poti zwischen zu schalten um die Anziehungskraft regeln zu können? |
Natürlich kann man den Strom und damit das Magnetfeld durch irgendwelche Maßnahmen steuern. Ob ein Potentiometer allerdings das geeignete Mittel dazu ist, ist fraglich. Eines ist jedoch sicher. Du kannst durch solche Maßnahmen die magnetische Flussdichte höchstens vermindern, niemals aber verstärken. Und ich fürchte, die ist von Vornherein nicht groß genug.
| nessor hat Folgendes geschrieben: | | Wie sehr kann ich denn die Spule belasten, bevor sie mir durchbrennt (gemeint ist Ampere)? |
Das hängst ganz vom gewählten Drahtquerschnitt und den Umgebungsbedingungen ab: Wärmeleitfähigkeit und Dicke der Harzschicht sowie gesamte Oberfläche, über die die Wärme abgeführt wird (also insgesamt die Geometrie Deiner Anordnung), wobei der Wärmestrom gleich der zugeführten elektrischen Leistung ist. Außerdem ändert sich die Magnetisierbarkeit des Eisenkerns mit der Temperatur. |
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nessor
Anmeldedatum: 19.03.2010 Beiträge: 8
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Verfasst am: Do Sep 16, 2010 7:30 pm Titel: |
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habe die Anziehungskraft wie folgt berechnet:
µ+µ0(n*I/lF)²*A/2
ich hoffe das bringt was. Wenn nicht muss ich das ganze mal einscannen...
Es kommt 799N raus. Wenn ich das durch 9,81 teile müsste doch Kg rauskommen -oder nicht?
| Zitat: | | Ob ein Potentiometer allerdings das geeignete Mittel dazu ist, ist fraglich. |
was wäre denn eins? Damit verändere ich doch den Widerstand und damit auch die Stromstärke...
| Zitat: | nessor hat Folgendes geschrieben:
Wie sehr kann ich denn die Spule belasten, bevor sie mir durchbrennt (gemeint ist Ampere)?
Das hängst ganz vom gewählten Drahtquerschnitt und den Umgebungsbedingungen ab: Wärmeleitfähigkeit und Dicke der Harzschicht sowie gesamte Oberfläche, über die die Wärme abgeführt wird |
ich denke am Besten scanne ich das ganze mal ein, so wie ich mir das gedacht habe... |
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GvC
Anmeldedatum: 22.02.2009 Beiträge: 1388
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Verfasst am: Fr Sep 17, 2010 12:15 pm Titel: |
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| nessor hat Folgendes geschrieben: | habe die Anziehungskraft wie folgt berechnet:
µ+µ0(n*I/lF)²*A/2 |
Was ist das denn? Das ist ja noch nicht mal 'ne Gleichung. Ich könnte daraus jedenfalls nichts berechnen.
Es gibt eine Formel für die Kraft auf die Grenzfläche Eisen/Luft, die lautet
F = (1/2)(B²/µ0)*A
und die sich ergibt aus der Betrachtung der Energieänderung bei einer virtuellen Grenzflächenverschiebung
| nessor hat Folgendes geschrieben: | | Es kommt 799N raus. Wenn ich das durch 9,81 teile müsste doch Kg rauskommen -oder nicht? |
Ich weiß nicht, wie du aus obigem Ausdruck 799N rausbekommen kannst, denn "etwas herausbekommen" heißt doch sowas wie F = .... Wie soll das gehen, wenn Dein Ansatz noch nicht einmal ein Gleichheitszeichen enthält? Aber abgesehen davon, wieso willst Du denn noch durch irgendetwas dividieren, wenn Du die Kraft schon hast, die Du haben wolltest? Im Übrigen würde bei der Division von 799N durch 9,81 niemals die Einheit kg herauskommen, sondern nur, wenn Du durch 9,81 m/s² dividierst. Das Ergebnis wäre dann tatsächlich eine Masse und keine Kraft. Die Masse einfach zu einer Kraft zu deklarieren, indem man unzulässigerweise eine Einheit weglässt, ist nicht möglich. Außerdem solltest Du Dir darüber im Klaren sein, dass die wirksame Gewichtskraft einer Masse unter Wasser eben nicht Masse mal Erdbeschleunigung ist. Diese Tatsache wurde schon von Archimedes wissenschaftlich untersucht und formuliert.
Insgesamt glaube ich, dass Du noch mit einer Menge physikalischer und mathematischer Grundlagen auf Kriegsfuß stehst. Um da ein bisschen Grund hineinzubekommen, solltest Du erstmal einen vernünftigen Ansatz machen und begründen. Irgendeine Formel aus 'ner Formelsammlung abzuschreiben ist solange nicht ausreichend, wie Du nicht sicher sein kannst, dass sie das von Dir untersuchte Phänomen auch tatsächlich beschreibt. |
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Fritz
Anmeldedatum: 12.07.2009 Beiträge: 1484
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Verfasst am: Fr Sep 17, 2010 12:21 pm Titel: |
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Hallo
Ich weiß nicht wo du die Formel her hast aber ich kenne sie nicht. Ich kann mir auch nicht vorstellen dass sie besonders gut stimmt, da sie ja nicht berücksichtigt wie das Ding aussieht, das du heben willst.
Warum versuchst du eine Kraft als Masse darzustellen? Eine Kraft ist eine Kraft, eine Masse ist eine Masse. Wenn man so etwas macht, und auch noch darauf beharrt, zeigt man anderen Leuten damit deutlich sein Unverständnis über die Naturwissenschaften.
Bist du sicher, dass die Teile die du heben willst wirklich magnetisch sind? Meines Wissens nach sind viel Kleinteile beim Segeln (Schäkel, Karabiner,..) aus nicht rostendem Stahl. Probier es doch mal mit einem kleinen Magneten aus.
Um den Strom durch die Spule zu begrenzen eignet sich ein Poti nicht wirklich. Man könnte aber eine elektronische Schaltung basteln (und wahrscheinlich gibts auch irgendwo schon einen fertigen Bausatz zu kaufen) der basierend auf einem 'Tiefsetzsteller' einen Transistor so aus- und einschaltet, dass so gut wie keine unnötige Energie verbraucht wird.
(Ich hätte da schon eine Schaltungsidee im Kopf)
Wie viel Strom durch die Spule fließen kann damit sie nicht durchbrennt lässt sich schwer sagen, das hängt davon ab wieviel Wärme sie an die Umwelt abgeben kann.
Ich an deiner Stele würde das mal im Trockenversuch ausprobieren und den Stom langsam erhöhen bis das Ding zu stinken beginnt und dann schnell wieder abdrehen. Oder einfach einen Temperatursonsor mit wickeln.
mfg Fritz |
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