Induktion und Mathe...

hohoho · 07.02.06

hallo,

ich sitze gerade an meiner Facharbeit in Physik zum Thema PUs :great:

jetzt wollte ich noch eine Beispielrechnung machen, wie viel strom erzeugt würde, wenn man eine saite anschlägt.
Die formel für die Induktion ist ja U = -n * (dPhi / dt).
Leider kann ich Phi nicht ausrechnen, da
Phi = B * A
und B für die magnetische Flussdichte steht.
Um diese auszurechnen bräuchte ich eine Stromstärke I, aber wo nehme ich die her ?
Es fließt doch gar kein strom solang sich nichts bewegt, oder ?

Danke im Voraus

Lennart · 07.02.06

du willst also die spannung berechnen? hmm also du könntest die flusdichte mit na hall-sonde messen wenn du ne gute in die finger bekommst und den strom mit nem messverstärker, das geht aba naja wie gut das dann wird is ne andere frage

PYRO · 07.02.06

hohoho schrieb:
Um diese auszurechnen bräuchte ich eine Stromstärke I, aber wo nehme ich die her ?
Es fließt doch gar kein strom solang sich nichts bewegt, oder ?

Du musst das andersrum betrachten. Mit der Formel kannst du berechnen, was für eine Flussdichte das Magnetfeld hat, dass sich um einen Leiter aufbaut wenn du einen bestimmten Strom durchjagst. Beim PU ist das genau andersrum. Das Magnetfelt mit der Flussdichte B ist ständig da (Magnete) und du bewegst die Saite durch dieses Magnetfeld. Damit veränderst du das Magnetfeld. In diesem sich ändernden Magnetfeld verläuft der Spulendraht des PUs. Bei jeder Magnetfeldänderung wird nun in ihn ein Strom I induziert.

So war es meiner Meinung nach. Ist aber schon ein paar Monate her dass wir das in Physik hatten, also wenns nicht stimmen sollte bitte korrigieren.

Gruß PYRO

...timur°°° · 09.02.06

PYRO schrieb:
Du musst das andersrum betrachten.
Das Magnetfelt mit der Flussdichte B ist ständig da (Magnete) und du bewegst die Saite durch dieses Magnetfeld. Damit veränderst du das Magnetfeld. In diesem sich ändernden Magnetfeld verläuft der Spulendraht des PUs. Bei jeder Magnetfeldänderung wird nun in ihn ein Strom I induziert.

Ja, das ist im Wesentlichen das Problem.

Also, deine Unbekannte bei diesem Problem ist B, also das Magnetfeld (oder Phi, die Flußdichte) an der Stelle, wo die Spule ist. Denn das Magnetfeld wird vom Permanentmagneten im PU geliefert und hängt davon ab, wie stark der ist. Das kannst du nicht berechnen, sondern nur aufwendig messen (Hall-Sonde etc.)
Wenn B gegeben wäre, wär an sich alles klar... man könnte Phi berechnen (bzw. man hätte Phi statt B gegeben, das is egal). Aber die zeitliche Änderung vpn Phi, also dPhi/dt, was durch die Saitenschwingung hervorgerufen wird, ganz genau zu berechnen, müßtest du außerdem wissen, wie weit die Saite ausschwingt und welche Form das hat... das dürfte kompliziert sein. Ungenauer, aber einfacher könntest du sie approximieren als einfach ein gerades Leiterstück, was senkrecht zum Magneten in diesem hin- und herbewegt wird. Dann hättest du die Flußänderung an der Stelle, wo die Saite ist. Du brauchst aber die Flußänderung an der Stelle, wo die Spule ist, da dort der Strom induziert wird. Das heißt, du mußt dir irgendwie die Form der Magnetfeldlinien überlegen und ganz wild rumrechnen. Das ist so kompliziert, daß es nicht ohne weiteres geht... dafür bräuchtest du viel Zeit und einen Haufen Physiker

Ist das Problem noch aktuell? Wenn nein, wie hast du es gelöst?

DerOnkel · 09.02.06

...timur°°° schrieb:
Also, deine Unbekannte bei diesem Problem ist B, also das Magnetfeld (oder Phi, die Flußdichte) an der Stelle, wo die Spule ist. Denn das Magnetfeld wird vom Permanentmagneten im PU geliefert und hängt davon ab, wie stark der ist. Das kannst du nicht berechnen, sondern nur aufwendig messen (Hall-Sonde etc.)... ...dafür bräuchtest du viel Zeit und einen Haufen Physiker

genau so ist es! :great:

@hohoho (komische Nick)

Es gibt im Hinblick auf die elektrischen Tonabnehmer wirklich Wichtigeres, als die Frage, wieviel Strom sie liefern können, da die PU's in der Regel hochohmig belastet werden.

Klangverfärbungen durch die elektrischen Kenndaten, die magnetische Breite und die Position des PU sind da sehr viel interessanter!

Ulf

...timur°°° · 09.02.06

DerOnkel schrieb:
Es gibt im Hinblick auf die elektrischen Tonabnehmer wirklich Wichtigeres, als die Frage, wieviel Strom sie liefern können, da die PU's in der Regel hochohmig belastet werden.

Sehe ich genauso, der Strom hängt ja auch von individuellen Faktoren ab, wie Anschlagstärke, Saiten, PU-Höheneinstellung etc. Was vielleicht interessant wäre, ist die Größenordnung des induzierten Stroms. Also wie groß der ungefähr sein kann, damit man eine Vorstellung hat. Dafür würde ich aber nicht tagelang rechnen, sondern einfach mit dem Multimeter mal drangehen

DerOnkel schrieb:
Klangverfärbungen durch die elektrischen Kenndaten, die magnetische Breite und die Position des PU sind da sehr viel interessanter!

Ja, das ist spannend! Zum Beispiel auch die Resonanzfrequenz eines PUs. Die kann man nämlich noch recht einfach aus Induktivität und Impedanz etc. berechnen, sagt aber schon mal ganz ganz viel darüber aus wie das Teil klingen wird. 2 kHz - schön warmer Humbucker-Sound... 3 kHz - schriller, dünner Singlecoil-Sound... und so weiter. Da hast du ganz ganz viel, worüber du schreiben kannst :great:

...timur°°° · 09.02.06

So, ich konnte meine naturwissenschaftliche Neugier nicht bremsen und habe der Sache mal mit dem Multimeter auf den Zahn gefühlt

Kabel in die Gitarre gesteckt, Meßstifte an die beiden Kontakte gehalten und ein bißchen geklimpert...
Also die Impedanzen der Tonabnehmer kann man ja noch sehr schön messen, aber der Strom - selbst bei meiner EMG-bestückten Gitarre, kräftigem Anschlag und voll aufgedrehtem Volume schlägt der Zeiger nicht aus. Nicht mal in der mA-Einstellung. Es scheint sich hier um winzige Ströme zu handeln, nicht mehr als ein paar Mikroampere. Sonst würde das Gerät irgendwas anzeigen. Umso beeindruckender, daß ein guter Amp aus diesen winzigen Stromzuckungen, die die Gitarre von sich gibt, so viel machen kann! :great:

DerOnkel · 09.02.06

Wer mißt, mißt Mist

Also Ausgangsspannung in der Spitze ca. 1 Volt. Die kann eine DMM allerdings nicht erfassen, da es viel zu langsam ist. Was da zu messen ist dürfte sich im Bereich von 10 bis 100mV bewegen. Jetzt noch schnell den Gleichstromwiderstand für eine Überschlagsrechnung messen (vieleicht 8kOhm) und dann den Strom ausrechnen... Na...

I=U/R =0,01V(0,1V)/8000Ohm=1,25µA (12,5µA)

Auch hier tut sich ein DMM schon schwer.

BTW DMM messen Wechselspannungen in der Regel nur bei Sinusaussteuerung einigermaßen genau.

Ulf

...timur°°° · 09.02.06

Props an den Onkel! Fünf Semester Physikstudium und ich bin immer noch zu blöd um eine Spannung zu messen

...timur°°° · 09.02.06

Alles Unsinn! Ich hatte ja gar nicht die Spannung gemessen, sondern den Strom - und lag völlig richtig in der Annahme, daß es sich um Ströme im Mikroampere-Bereich handeln muß! Konnte aber nicht nachrechnen, denn was die Spannung angeht kann mein Multi eh nix unter 1 V messen... und außerdem hätt ich mir denken können, daß er nix anzeigt... die Spannungsspitze is ja recht kurz, nur beim Anschlag...

by the way: geiler Thread

edit: ich sehe gerade, du hast ja nen HCA Elektronik! Ich muß besser aufpassen, mit wem ich mich anlege

schmoemi® · 09.02.06

PYRO schrieb:
Du musst das andersrum betrachten. Mit der Formel kannst du berechnen, was für eine Flussdichte das Magnetfeld hat, dass sich um einen Leiter aufbaut wenn du einen bestimmten Strom durchjagst. Beim PU ist das genau andersrum. Das Magnetfelt mit der Flussdichte B ist ständig da (Magnete) und du bewegst die Saite durch dieses Magnetfeld. Damit veränderst du das Magnetfeld. In diesem sich ändernden Magnetfeld verläuft der Spulendraht des PUs. Bei jeder Magnetfeldänderung wird nun in ihn ein Strom I induziert.

So war es meiner Meinung nach. Ist aber schon ein paar Monate her dass wir das in Physik hatten, also wenns nicht stimmen sollte bitte korrigieren.

Gruß PYRO

Wehret den Anfängen!
Induziert wird immer erstmal eine Spannung! Der Strom ist dann nur die Folge der Spannung (+ geschlossenem Stromkreis).
Da das Magnetfeld B in dem Falle durch Permanentmagnete erzeugt wird, gibts in dem Fall auch keinen Strom, der damit in Zusammenhang steht.
Also kein B= f(I)...

schmoemi® · 09.02.06

...timur°°° schrieb:
Props an den Onkel! Fünf Semester Physikstudium und ich bin immer noch zu blöd um eine Spannung zu messen

Du kannst dich ja drauf rausreden, dass für die Messtechnik der Labormeister zuständig ist...

...timur°°° · 09.02.06

schmoemi® schrieb:
Wehret den Anfängen!
Induziert wird immer erstmal eine Spannung! Der Strom ist dann nur die Folge der Spannung (+ geschlossenem Stromkreis).

Ja, du hast vollkommen recht... immer dieses Hickhack um Begriffe...

schmoemi® schrieb:
Da das Magnetfeld B in dem Falle durch Permanentmagnete erzeugt wird, gibts in dem Fall auch keinen Strom, der damit in Zusammenhang steht.

Aber klar, nämlich spätestens sobald ein Leiter im Magnetfeld ist! Das ist doch völlig egal, ob du das Magnetfeld hast und aus seiner Änderung ein Strom (jaja, ich weiß, eine Spannung und dann ein Strom

) resultiert - oder ob ein Strom fließt, der ein Magnetfeld erzeugt! Die Relativitätstheorie sagt uns nämlich, daß Magnetfeld und elektrisches Feld im Prinzip dasselbe ist und es nur vom Bezugssystem abhängt, welches von beiden du gerade beobachtest

Ist also völlig symmetrisch und der "Zusammenhang" bleibt derselbe.

DerOnkel schrieb:
Du kannst dich ja drauf rausreden, dass für die Messtechnik der Labormeister zuständig ist...

looooooool

schmoemi® · 09.02.06

...timur°°° schrieb:
Aber klar, nämlich spätestens sobald ein Leiter im Magnetfeld ist! Das ist doch völlig egal, ob du das Magnetfeld hast und aus seiner Änderung ein Strom (jaja, ich weiß, eine Spannung und dann ein Strom ) resultiert - oder ob ein Strom fließt, der ein Magnetfeld erzeugt! Die Relativitätstheorie sagt uns nämlich, daß Magnetfeld und elektrisches Feld im Prinzip dasselbe ist und es nur vom Bezugssystem abhängt, welches von beiden du gerade beobachtest Ist also völlig symmetrisch und der "Zusammenhang" bleibt derselbe.

Ja OK. Aber wir wollen das hier ja nicht unnötig verkomplizieren so dass es ein Physik-LKler auch in etwa versteht was ich sagen will..

Außerdem, wenn der Leiter sich nicht in einem Stromkreis befindet, wird auch kein Strom fließen...

whir · 09.02.06

Die Änderung des Magnetfeldes wird durch den sich ändernden magnetischen Widerstand im Eisenkreis hervorgerufen, kann man das so sagen?

...timur°°° · 09.02.06

whir schrieb:
Die Änderung des Magnetfeldes wird durch den sich ändernden magnetischen Widerstand im Eisenkreis hervorgerufen, kann man das so sagen?

Nein, es gibt nicht wirklich so etwas wie einen "magnetischen Widerstand"... zumindest nicht in diesem Zusammenhang.

Die Änderung des Magnetfeldes wird dadurch hervorgerufen, daß ein elektrischer Leiter, der zudem selbst auch aus einem magnetisierbaren Material besteht, im Magnetfeld bewegt wird (die schwingende Saite!) und sozusagen die Feldlinien "durcheinanderwirbelt".

schmoemi® schrieb:
Außerdem, wenn der Leiter sich nicht in einem Stromkreis befindet, wird auch kein Strom fließen...

FALSCH. Na klar wird ein Strom fließen! Wenn du eine ganz normale Metallstange in einem Magnetfeld bewegst, werden da ordentlich Elektronen durch die Gegend geschoben

schmoemi® · 09.02.06

...timur°°° schrieb:
FALSCH. Na klar wird ein Strom fließen! Wenn du eine ganz normale Metallstange in einem Magnetfeld bewegst, werden da ordentlich Elektronen durch die Gegend geschoben

Ahrg.. das ihr Physiker immer so Korinthen klauben müsst...
Vielleicht sollte ich doch erwähnen dass ich das Physikertum aufgegeben habe zugunsten des Ingenieurwesens...

schmoemi® · 09.02.06

whir schrieb:
Die Änderung des Magnetfeldes wird durch den sich ändernden magnetischen Widerstand im Eisenkreis hervorgerufen, kann man das so sagen?

Ich stell mir das so vor, dass die schwingende Saite (die ferromagnetisch ist und damit die Magnetfeldlinien stark beeinflusst) durch ihre Bewegung die Feldlinien zeitabhängig verzerrt, was man als Änderung des magnetischen Widerstandes des Sytems Magnet/(Eisenkern) - Saite auffassen könnte...

...timur°°° · 09.02.06

schmoemi® schrieb:
Ahrg.. das ihr Physiker immer so Korinthen klauben müsst...

*lol* bitte verzeih mir... :redface:

Aber diese Erkenntnis mit der Stange hilft dir, die schöne und vor allem absolute Analogie zwischen Magnetismus und Elektrizität zu erkennen, ich finde das schon ziemlich cool

Ehm... wir driften ab... worum ging es nochmal?

...timur°°° · 09.02.06

schmoemi® schrieb:
Ich stell mir das so vor, dass die schwingende Saite (die ferromagnetisch ist und damit die Magnetfeldlinien stark beeinflusst) durch ihre Bewegung die Feldlinien zeitabhängig verzerrt

völlig korrekt :great:

schmoemi® schrieb:
was man als Änderung des magnetischen Widerstandes des Sytems Magnet/(Eisenkern) - Saite auffassen könnte...

Öhmm.... hm... joa.... könnte man

Definiere doch mal erstmal "magnetischer Widerstand".

Induktion und Mathe...

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