Magnet

Wissenschaft Physik
#1

Ich habe eine Frage, die einige von Euch sicher belaecheln werden, aber entweder umging mich die Antwort im Physikunterricht oder ich habe sie schlicht vergessen. Ich koennte natuerlich auch nachschlagen, aber Euch zu fragen gefaellt mir besser, zumal sich manchmal aus einfachen Fragen komplexere Diskusionen entwickeln.

Also:

  • Ist die Anziehungskraft zwischen zwei Magneten abhaengig von dem Medium zwischen ihnen? Wenn ja, -wuerde bei linear ansteigender Dichte des Mediums auch die Anziehungskraft linear abfallen?

  • Hat eine Bewegung des Mediums zwischen den Magneten einen Einfluss auf die Anziehungskraft? Ziehen sich also 2 Magnete mit gleicher Kraft an, wenn zwischen ihnen einmal eine Scheibe rotiert und einmal in Ruhe ist?

Marcus

#2

Hallo Marcus!

-Die durch das Magnetfeld hervorgerufene Kraftwirkung hängt von der magnetischen Flußdichte B ab. Die Flussdichte hängt aber nicht nur der Feldstaerke H des Magneten, sondern auch von dem umgebenden Medium ab. Dies wird durch die „Permiabilität u“ berücksichtigt. (B=u*H)
-Bei linear ansteigender Dichte der magn. Permeabilität wäre die Kraftwirkung auf den Magneten genauso, wie wenn das Medium zwischen den beiden Magneten den Mittelwert der Permeabilität hätte.

  • Wenn es sich bei dem bewegten Medium um einen Leiter handelt, dann kann durch die Bewegung im Magnetfeld ein Spannung induziert werden, die einen Stromfluss bewirkt, der wiederum ein Magnetfeld hervorruft. Dieses beeinflusst die Kraftwirkung zwischen den Magneten.
    Ansonsten ist die Kraftwirkung bei einem bewegten Medium von der zu dem betreffenden Zeitpunkt vorhandenen Permiabilität abhängig.

Philipp

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#3

Ich habe eine Frage, die einige von Euch sicher belaecheln
werden, aber entweder umging mich die Antwort im
Physikunterricht oder ich habe sie schlicht vergessen. Ich
koennte natuerlich auch nachschlagen, aber Euch zu fragen
gefaellt mir besser, zumal sich manchmal aus einfachen Fragen
komplexere Diskusionen entwickeln.

So trivial ist die Antwort nun auch nicht und ich bezweifle, daß sowas im Physikuntericht vorkommt.

Also:

  • Ist die Anziehungskraft zwischen zwei Magneten abhaengig von
    dem Medium zwischen ihnen? Wenn ja, -wuerde bei linear
    ansteigender Dichte des Mediums auch die Anziehungskraft
    linear abfallen?

Die Kraft wirkt auf Grenzflächen, deshalb ist es entscheidend, ob das Medium den Zwischenraum vollständig ausfüllt oder ob noch Luft dazwischen ist. Geht man von einem definierten Spalt mit der Querschnittsfläche A aus, ergibt sich die Kraft zu F = 0.5 * A * B^2 /u mit u = Permeabilitätszahl. Füllt das Medium den Raum voll aus, muß für u die Permeabilitätskonstante des Mediums eingesetzt werden. Ist jedoch noch Luft dazwischen, muß Münull eingesetzt werden.
Wenn die Feldstärke B konstant wäre, wäre die Kraft in der Tat umgekehrt proportional zur magnetischen Dichte u des Mediums, wenn kein Luftspalt vorhanden ist. Allerdings wird durch ein dichtes Medium der magn. Widerstand des magn. Kreises geringer und der Fluß verstärkt sich. Im Extremfall kann sich dieser Effekt stärker auswirken als Verringerung der Kraft, sodaß die Kraft letzlich doch ansteigt. Hier muß die Geometrie der Gesamtanordnung berücksichtigt werden

  • Hat eine Bewegung des Mediums zwischen den Magneten einen
    Einfluss auf die Anziehungskraft? Ziehen sich also 2 Magnete
    mit gleicher Kraft an, wenn zwischen ihnen einmal eine Scheibe
    rotiert und einmal in Ruhe ist?

Ich nehme mal an, daß es sich um eine Metallscheibe handeln soll. Wenn die sich bewegt, werden Wirbelströme induziert, die den magn. Fluß durch die Scheibe behindern. Das Medium zeigt also diamagnetisches Verhalten. Dadurch erhöht sich der magn. Widerstand des magn. Kreises und das Feld wird schwächer. Die Anziehungskraft veringert sich also. Einen direkten Einfluß auf die Kraft zwischen den Magnetpolen hat die Scheibe nicht, da ja wegen der Bewegung immer noch ein Luftspalt vorhanden sein muß.
Wenn die Scheibe ruht, hängt es nur davon ab, inwieweit sie das Feld durch ihre Permeabilitätszahl geschwächt oder verstärkt wird. Bei den meisten Metallen wäre die Wirkung praktisch null.

Jörg

#4

…welche Teilchen sind eigentlich für die magnetische Wechselwirkung verantwortlich. Ich tippe Photonen, hätte aber gerne, daß das jemand der es weiß mal bestätigt oder widerlegt.

Florian

#5

Die Kraft wirkt auf Grenzflächen,…

Das verstehe ich leider nicht. Koenntest Du das erklaeren? (ist nicht nur so hingeschrieben, sondern es waere mir wichtig und wertvoll)

Wenn die Feldstärke B konstant wäre, wäre die Kraft in der Tat
umgekehrt proportional zur magnetischen Dichte u des Mediums,
wenn kein Luftspalt vorhanden ist. Allerdings wird durch ein
dichtes Medium der magn. Widerstand des magn. Kreises geringer
und der Fluß verstärkt sich. Im Extremfall kann sich dieser
Effekt stärker auswirken als Verringerung der Kraft, sodaß die
Kraft letzlich doch ansteigt. Hier muß die Geometrie der
Gesamtanordnung berücksichtigt werden

Ist also die Dichte des Mediums ohne erkennbaren Zusammenhang mit u oder doch?

Ich nehme mal an, daß es sich um eine Metallscheibe handeln
soll.

Eigentlich wollte ich meine Frage nicht auf Metellscheiben beschraenken; Was waere mit eier Scheibe aus PVC oder aus Holz?
:

Jörg

#6

Die Kraft wirkt auf Grenzflächen,…

Das verstehe ich leider nicht. Koenntest Du das erklaeren?
(ist nicht nur so hingeschrieben, sondern es waere mir wichtig
und wertvoll)

Wenn z.B. der magnetische Fluß von einem Eisenkern in Luft übergeht, das dürfte wohl meistens der Fall sein, wirken die Anziehungskräfte auf die Oberfläche des Kernes, also die Grenzfläche.

Wenn die Feldstärke B konstant wäre, wäre die Kraft in der Tat
umgekehrt proportional zur magnetischen Dichte u des Mediums,
wenn kein Luftspalt vorhanden ist. Allerdings wird durch ein
dichtes Medium der magn. Widerstand des magn. Kreises geringer
und der Fluß verstärkt sich. Im Extremfall kann sich dieser
Effekt stärker auswirken als Verringerung der Kraft, sodaß die
Kraft letzlich doch ansteigt. Hier muß die Geometrie der
Gesamtanordnung berücksichtigt werden

Ist also die Dichte des Mediums ohne erkennbaren Zusammenhang
mit u oder doch?

mit magnetischer Dichte meine ich die Permeabilität u, das hat aber nichts mit der Massedichte zu tun und es gibt auch prinzipiell keinen Zusammenhang zwischen diesen Größen.

Ich nehme mal an, daß es sich um eine Metallscheibe handeln
soll.

Eigentlich wollte ich meine Frage nicht auf Metellscheiben
beschraenken; Was waere mit eier Scheibe aus PVC oder aus
Holz?

Die meisten Nichtmetalle haben magnetisch keine nennenswerte Auswirkung auf das Feld und die Kraft auf die Pole. Wenn die Stoffe nicht elektrisch leitfähig sind, wird eine Bewegung auch nichts daran Ändern, da sich keine Wirbelströme bilden können.

Jörg