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Modul 1 > Elektrisches und magnetisches Feld > Flashcards

Elektrisches und magnetisches Feld Flashcards

1
Q

Durch was wird das magnetische Verhalten der Stoffe hervorgerufen?

A

Durch der Bewegung der Elektronen der Atome

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Q

Ferromagnetisch

A
  • lassen sich gut magnetisieren
  • behalten den Magnetismus
  • relative Permeabilität >1 bis 300’000
    Beispiele: Eisen, Nickel, Kobalt
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3
Q

Paramagnetisch

A
  • lassen sich nur schwach oder nicht magnetisieren
  • verlieren den Magnetismus
  • relative Permeabilität ≥1 (Luft 1.00…)
    Beispiele: Alu, Platin, Zinn, Wolfram, Luft
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4
Q

Diamagnetisch

A
  • lassen sich nicht magnetisieren
  • schwächen teils ein äusseres Magnetfeld
  • relative Permeabilität <1
    Beispiele: Kupfer, Silber, Zink, Wasser
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5
Q

Elementarmagnete

A
  • bestimmte Bereiche mit magnetischem Verhalten (weissche Bezirke)
  • magnetische Sättigung wird durch komplette Magnetisierung erreicht
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6
Q

Hartmagnetische Stoffe (Dauermagnete)

A
  • behalten ihre magnetische Wirkung

Beispiel: Dynamos, Kompass, Haftmagnet, Messinstrumente usw.

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7
Q

Weichmagnetische Stoffe (Elektrobleche)

A
  • verlieren ihre magnetische Wirkung
  • zurückbleibende Wirkung wird als Remanenz bezeichnet
    Beispiel: Motoren, Generatoren, Trafos, Relais usw.
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8
Q

Entmagnetisierung

A
  • ab einer bestimmten Temperatur (Curie-Temperatur)
  • bei starken Erschütterungen
  • den Stoff in eine mit Wechselstrom durchflossene Spule legen
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9
Q

Magnetfeld von Magneten

A
  • je ein Süd- und Nordpol
  • Feldlinien treten beim Nordpol aus und beim Südpol wieder ein
  • innerhalb verlaufen sie vom Süd- zum Nordpol
  • Streufeldlinien (magn. Streuung) sind nicht wirksam
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10
Q

Magnetische Abschirmung

A
  • ferromagnetische Stoffe ziehen Feldlinien an und leiten sie weiter, der Raum innerhalb ist feldfrei –> Abschirmung bei Messgeräten, Trafostationen, EMP-Schutz usw.
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11
Q

Was erzeugt jeder stromdurchflossene Leiter?

A

Ein Magnetfeld (mehr Strom = stärkeres Magnetfeld)

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12
Q

Die Feldlinienrichtung ist abhängig von?

A

Der Stromrichtung im Leiter

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13
Q

Stromdurchflossene parallele Leiter

A
  • Anziehung bei gleicher Stromrichtung

- Abstossung bei ungleicher Stromrichtung

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14
Q

Stromdurchflossene Spule (mehrere Leiterschlaufen nebeneinander)

A
  • die Feldlinien treten beim Nordpol aus und beim Südpol wieder ein
  • innerhalb der Windungen verlaufen sie vom Süd- zum Nordpol
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15
Q

Rechtehand-Regel

A

Umfasst man eine Spule so, dass die Finger in Stromrichtung zeigen, so gibt der abgespreizte Daumen die Richtung der Feldlinien bzw. den Nordpol an

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16
Q

Durchflutung Θ (magnetische Spannung)

A

Die Durchflutung ist die Ursache des Magnetfeldes und damit der magnetischen Wirkung einer Spule

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17
Q

Magnetischer Fluss Φ (magnetischer Strom)

A

Gesamtheit aller Feldlinien einer stromdurchflossenen Spule

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18
Q

Magnetische Flussdichte B (magnetische Stromdichte)

A

Die Dichte der Feldlinien bezogen auf eine bestimmte Fläche (Vs/mm2 oder T)

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19
Q

Magnetische Feldstärke H

A

Das Verhältnis der Durchflutung zur Länge des magnetischen Kreises (mittlere Feldlinienlänge)

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20
Q

Mittlere Feldlinienlänge bei Spulen ohne Eisenkern

A

Spulenlänge als mittlere Feldlinienlänge (das Feld ausserhalb der Spule wird vernachlässigt)

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21
Q

Mittlere Feldlinienlänge bei Spulen mit Eisenkern

A

Die Länge des magnetischen Kreises im Eisenkern (der Radius wird als rechteckig angesehen)

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22
Q

Permeabilität µ

A
  • spezifische magnetische Leitfähigkeit

- verstärkende Wirkung des Magnetfeldes einer Spule mit Eisenkern (µ0*µr)

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23
Q

Magnetische Feldkonstante µ0

A

Leitfähigkeit des luftleeren Raumes (4π * 10 hoch -7)

24
Q

Relative magnetische Permeabilität µr

A

Eine reine Zahl die angibt, um wievielmal besser ein ferromagnetischer Stoff die Feldlinien leitet als Vakuum (Luft)

25
Q

Magnetisierungskennlinie

A

Auf diese kann herausgelesen werden, welche Feldstärke H bzw. Strom I erforderlich ist, um eine bestimmte Flussdichte B zu erreichen.

26
Q

3 Werkstoffe und ihre magnetischen Eigenschaften

A
  • Gusseisen ist ein relativ schlechtes magnetisches Material
  • Stahl und Dynamoblech (Elektroblech II, warmgewalzt) sind relativ gute Materialien
  • Kaltgewalzte Bleche (Elektroblech I) sind die besten Materialien –> magnetische Vorzugsrichtung (für Motoren, Trafos, Generatoren)
27
Q

Magnetischer Widerstand Rm

A
  • Feldlinien nur durch Eisen –> nur magn. Widerstand des Fe-Kerns (RmFe)
  • Feldlinien bei Luftspalt durch Widerstand der Luft (RmLuft)
  • Kleiner Luftspalt –> kleiner magn. Widerstand –> kleiner Strom I nötig
28
Q

Magnetischer Widerstand Rm abhängig von:

A
  • Material
  • Eisenquerschnitt
  • mittlere Feldlinienlänge
29
Q

Spule an Wechselstrom

A

Es entsteht die Ummagnetisierungskennlinie (Hysteresesschleife) –> siehe S. 19 Kap. 1.5

30
Q

Remanenz Br

A

Die zurückgebliebene Magnetisierung (Flussdichte B) eines Werkstoffes.

31
Q

Remanenz Br verschwinden lassen?

A
  • Umpolen des Stromes –> Koerzitivfeldstärke
32
Q

Ummagnetisierungsverluste (Hysteresesverluste)

A
  • Elementarmagnete 100x/s (50Hz) umgepolt –> Drehbewegung verursacht Reibungswärme
  • Hartmagnete –> hohe Verlustenergie
  • Weichmagnete –> geringe Verlustenergie
33
Q

Stromdurchflossener Leiter im Magnetfeld (Motor-Prinzip / Linke Handregel)

A
  • Kraft F wirkt auf den Leiter in Richtung der Feldschwächung –> Leiter wird aus Magnetfeld gedrückt
34
Q

Kraftwirkung F (Lorenz-Kraft) abhängig von:

A
  • Flussdichte B
  • Strom I im Leiter
  • Länge l
  • Anzahl Leiter im Magnetfeld
35
Q

Lichtbogen löscht schneller bei:

A
  • längerem Weg des Lichtbogens
36
Q

Stromdurchflossene Spule im Magnetfeld

A

Durch ein Spulenfeld im Polfeld entsteht ein resultierendes Feld –> die Spule dreht sich im Magnetfeld bis ihre Feldlinien die gleiche Richtung haben wie die Feldlinien des Polfeldes.

37
Q

Dauernde Drehbewegung bei Gleichstrommotor

A
  • Strom über Stromwender (Kollektor, Kommutator) durch Kohlebürsten an Spule
  • Stromwender ändert die Stromrichtung in der Spule –> Stromrichtung immer gleich
38
Q

Stromloser Leiter im Magnetfeld bewegt Generator-Prinzip / Rechte Handregel)

A
  • Die Bewegungsenergie wird in elektrische Energie umgewandelt
  • An einem Leiterende Elektronenüberschuss, am anderen Elektronenmangel –> Potentialdifferenz zwischen Leiterenden
39
Q

Wann wird in einem Leiter eine Spannung induziert?

A
  • Gleichstromgenerator:
    Wenn er ein magnetisches Feld durchquert
  • Wechselstrom-Generator:
    Wenn er von einem Magnetfeld geschnitten wird
40
Q

Lenzsche Regel:

A

Wird ein Leiter durch ein Magnetfeld bewegt, so wird in diesem eine Spannung induziert. Die induzierte Spannung hat einen Strom zufolge, der ein Magnetfeld aufbaut, das der Ursache der Induktion entgegengerichtet ist.

41
Q

Induzierte Spannung Ui abhängig von:

A
  • Grösse der Flussdichte (B)
  • Geschwindigkeit der Bewegung der Leiter (v)
  • Anzahl wirksame Leiter im Magnetfeld (l, Länge)
    Ui = Blv*N
42
Q

Wann wird beim Trafo in einer Spule eine Spannung induziert?

A

Bei einer magnetischen Flussänderung

43
Q

Weshalb fliesst der Strom bei Spulen nie sofort?

A

Weil die Selbstinduktionsspannung der angelegten Spannung entgegenwirkt –> Strom nacheilend

44
Q

Definition der Induktivität L

A

Eine Spule hat die Induktivität 1 Henry, wenn durch eine gleichmässige Stromänderung von 1 Ampere in der Zeit von 1 Sekunde eine Selbstinduktionsspannung von 1 Volt in der Spule induziert wird.

45
Q

Zeitkonstante τ (bei Spule)

A

Nach 1τ ist I auf 63% angestiegen und Ui auf 37% abgeklungen.
Nach 5τ fliesst der volle Strom.

46
Q

4 Möglichkeiten zum Abbau von Spannungsspitzen bei Spulen

A
  • Parallelschalten eines Widerstandes
  • Parallelschalten eines RC-Gliedes
  • Parallelschalten eines VDR
  • Parallelschalten einer Freilaufdiode
47
Q

Elementarladung e (Einheit)

A

1.602 * 10 hoch -19 C oder As

48
Q

Elektrisches Feld (Definition)

A

Raum zwischen den elektrisch geladenen Körper

49
Q

Wie entsteht die elektrische Durchschlagsspannung?

A

Bei grosser elektrischer Feldstärke im Kondensator wird der Isolator leitend –> Platten werden kurzgeschlossen.

50
Q

Wann entsteht vielfach ein elektrischer Durchschlag?

A

Bei Spitzen, Ecken und Kanten infolge Inhomogenität.

51
Q

Wie verhalten sich Lade- und Entladestrom beim Kondensator?

A

Sie sind entgegengesetzt gerichtet.

52
Q

Die grösse der Kapazität beim Kondensator ist abhängig von?

A

Fläche, Abstand und Stoff (Dielektrikum)

53
Q

9 Arten von Kondensatoren

A 
nicht selbstheilend:
- Papierkondensator
- Kunststoffkondensator
selbstheilend:
- Metallpapierkondensator
- Metallkunststoffkondensator
gepolte Kondensatoren:
- Aluminiumelektrolytkondensator (Elko)
- Tantalelektrolytkondensator
geringe Verluste:
- Keramikkondensator
variable Kapazität:
- Drehkondensator
- Trimmerkondensator
54
Q

Beim Laden des Kondensators ist der Strom am Anfang am grössten. Weshalb?

A

Der ungeladen Kondensator ist praktisch kurzgeschlossen.

55
Q

Was ist τ (Tau)?

A

τ ist die Zeitkonstante eines R-C-Gliedes. Der Kondensator ist nach 5τ praktisch geladen (5*63%).

56
Q

Eigenschaften bei Serieschaltung von Kondensatoren

A
  • alle Kondensatoren haben die gleiche Ladung Q
  • Kapazität und Spannung verhalten sich umgekehrt proportional
  • Plattenabstand wird vergrössert –> Gesamtkapazität C wird kleiner als die kleinste Einzelkapazität
57
Q

Eigenschaften bei Parallelschaltung von Kondensatoren

A
  • die Ladung Q verteilt sich proportional zu den Kapazitäten

- Plattenfläche wird vergrössert –> Kapazität C wird erhöht

Modul 1 (6 decks)

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