Ronde electromagneet

[Michiel]

Ik ben lang niet meer op dit forum gweest, maar ik zat met een gedachtespinsel waar ik, waarschijnlijk dankzij mijn gelimiteerde kennis over het onderwerp, niet helemaal uit kom.

Als men een ronde electromagneet neemt, en met zet er stroom op, hoe zou het magnetisch veld er dan uit zien? Zou deze geconcentreerd zijn in het midden, bij de ring zelf, of gelijkmatig verdeelt?

Deze informatie kon ik niet op het internet vinden, dus ik hoop dat iemand hier het antwoord heeft.

[Brinx]

Bedoel je zoiets?

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase...mgmag/elmag.gif

[edit]: Of zoiets: http://www.sci-journal.org/reports/vol4no1/mag1.gif ?

[Michiel]

Nee, ik zal het beter proberen uit te leggen. Met rond bedoel ik eerder ringvormig; zoiets: O.

Als daar dan stroom door de 'wikkels' eromheen gaat, wat zu daar dan het resultaat van zijn?

Edit: dat tweede bedoel ik inderdaad...

[Jan van de Velde]

Edit: dat tweede bedoel ik inderdaad...

Volgens mij bedoel je dat niet, want dat is gewoon het plaatje van de veldlijnen rond één wikkeling van een elektromagneet. En wat jij bedoeld is het eerste plaatje, maar dan met de uiteinden van de SPOEL naar elkaar toegekromd. Een soort hoefijzermagneet, maar dan met de polen niet dezelfde kant uit wijzend, maar tegen elkaar aan geplakt.

huh? dat is geinig. Daar moet een simpel en logisch antwoord op zijn, maar ik zie het zo gauw niet. Allen op zoek. Na de staafmagneet en de hoefijzermagneet, nu De cirkelmagneet.

[Brinx]

Haha, Jan

Wat betreft Jan's versie van de electromagneet:

Volgens mij krijg je, zeker wanneer je een ijzeren kern gebruikt, geen magnetische veldlijnen buiten de kern zelf. Met andere woorden, alle magnetische veldlijnen lopen gewoon in een rondje binnen de wikkelingen van de electromagneet. Van buiten merk je praktisch niet dat er sprake is van een magnetisch veld: denk maar aan hoe een transformator in elkaar steekt, daar wordt ook een ijzeren kern gebruikt zodat de veldlijnen netjes allemaal binnen de secundaire wikkelingen door gaan.

Offtopic: Trouwens Jan, hoe kom je toch aan die avatar van je? Is het een mannetje die van een vraag een idee/antwoord maakt?

[Michiel]

Is het dan mogelijk om dmv één of meerdere magneten een magnetisch velt te creeëren met op één punt in het midden het magnetisch veld het sterkst is?

[klazon]

Wat Michiel bedoelt is een toroïde.

Een beetje googelen op magnetic toroid levert dit op:

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase...tic/toroid.html

In het Nederlands heet dit een ringkern en deze bouwwijze wordt dan ook toegepast in de z.g. ringkerntransformatoren. Door de ronde vorm en door het feit dat de wikkelingen de kern helemaal omhullen blijven alle magnetische krachtlijnen binnen de ring.

[Jan van de Velde]

In het Nederlands heet dit een ringkern en deze bouwwijze wordt dan ook toegepast in de z.g. ringkerntransformatoren. Door de ronde vorm en door het feit dat de wikkelingen de kern helemaal omhullen blijven alle magnetische krachtlijnen binnen de ring.

Brinx en Klazon schijnen het hier wel ongeveer over eens te zijn, en zelf dacht ik eerlijk gezegd ook dat dat niet anders kon, maar dat leek me te simpel. Kortom, je hebt nog wel een magneet, en inwendig zelfs een hele sterke, maar aan de buitenkant merk je er, in theorie althans, niks meer van. Zo zeg ik het wel goed, geloof ik.

off-topic: avatar "geleend" van

http://scienceclub.org/

Die was ik al eens tegengekomen, een paar dagen voordat ik dit forum vond. Ik heb hem door mijn dochter laten inkleuren en ombouwen naar avatar formaat.

En hij past wel bij me: stel alles in vraag, denk erover na, en vind een antwoord.

[Jan van de Velde]

Maar we vergeten Michiel's vraag:

Is het dan mogelijk om dmv één of meerdere magneten een magnetisch veld te creëren met op één punt in het midden het magnetisch veld het sterkst is?

Je zou die ringvormige elektromagneet een klein beetje open kunnen buigen. Dan ligt je punt met grote veldsterkte niet in het midden, maar tussen die twee polen, op het punt waar je je toroide opengezaagd hebt.

Er zijn ook nog ringmagneten



Daar lijkt me de veldsterkte in het gat ook wel fors

[Brinx]

Ik heb een stel schijfmagneten (massieve schijven, geen gat in het midden) van een flinke sterkte:

http://www.wondermagnets.com/cgi-bin/edatc...&catalogno=0060

De grootste veldsterkte is aan het boven- en onderoppervlak van die schijven: daar lopen de veldlijnen het dichtst bij elkaar. Net als bij een staafmagneet, eigenlijk: zo'n schijfmagneet is gewoon een platte staafmagneet.

Nu vraag ik me af: is de veldsterkte altijd het grootst direct bij de polen van een magneet? Of is er een configuratie te bedenken waarbij de maximale veldsterkte zich ergens anders bevindt, en niet direct op een 'poolvlak'?

[Michiel]

Dus, mocht ik op een punt zoveel mogelijk van de magnetische kracht merken, is het het meest logisch om een hoefijzermagneet (dat bedoel je toch, Jan?) te nemen, dat de meeste kracht tussen de twee open punten ligt?

[Jan van de Velde]

Brinx schreef:

Nu vraag ik me af: is de veldsterkte altijd het grootst direct bij de polen van een magneet?

Als ik er zo over nadenk, denk ik eigenlijk van niet. Als je alle serieuze plaatjes met veldlijnen bekijkt, zou je in een staafmagneet de grootste sterkte waarschijnlijk middenin de staaf tussen beide polen vinden, lijkt me. En als je nadenkt dat een staafmagneet eigenlijk uit een zeer groot aantal losse magneetjes bestaat (de gerichte elektronbanen of hoe je zoiets ook netjes noemt) dan zou je de invloed moeten gaan berekenen tot elk van die elementaire magneetjes. De kracht van een magnetisch veld neemt af met het kwadraat van de afstand tot de magneet, 1/R². Simpel model: stel ik leg Brinx's 4 schijfmagneetjes op elkaar, pool aan pool. Ik reken vanaf de noordpool van de combinatie, laten we zeggen bij de buitenkant van de 1e magneet:

veldsterkte ondervonden van de

1e magneet: x/1², van de 2e x/2², van de derde x/3², en van de vierde x/4²

totale ondervonden veldsterkte x/30.....

Nou verhuis ik mijn meetpunt naar een plaats tussen de 1e en de 2e magneet.

magneet 1: x/1², van de 2e x/1², van de derde x/2², en van de vierde x/3²

totale ondervonden veldsterkte x/15 !!.....

en nu tussen magneet 2 en 3:

magneet 1: x/2², van de 2e x/1², van de derde x/1², en van de vierde x/2²

totale ondervonden veldsterkte x/10 !!.....

Middenin de staafmagneet zou mijn veldsterkte 3 keer zo groot moeten zijn als op een pool. Ik weet zeker dat hier in absolute zin nog wel wat wiskundig mee mis is: dit kan volgens mij alleen gelden bij 4 elementaire magneetjes, en dat het eerder een verhaal wordt als bij ons zwaartekrachtsprobleem op een ellipsoide aarde (dat blijkbaar helaas niemand opgelost krijgt), met andere woorden een integraal van richtingsvectoren. In het geval van Brinx's schijfmagneetjes, die ik me voorstel op het formaat van een munt, zal die factor dan ook geen 3 zijn, maar volgens mij nog wel groter dan 1. Bij 4 schijfmagneetjes met veel meer hoogte t.o.v. diameter lijkt me die factor steeds te verbeteren, totdat we bij mijn elementaire magneetjes belanden.

Dit moet ook betrekkelijk eenvoudig te testen zijn: een spoel met 600 windingen op een cm, of een spoel met 600 windingen op een meter: meet de magnetische flux aan een pool en vergelijk. Ik voel aan mijn water dat ik in de goede richting zit .

Michiel schreef:

Dus, mocht ik op een punt zoveel mogelijk van de magnetische kracht merken, is het het meest logisch om een hoefijzermagneet (dat bedoel je toch, Jan?) te nemen, dat de meeste kracht tussen de twee open punten ligt?

Als je hem wilt gebruiken wel ja. Eigenlijk moet die dus te vinden zijn in een cirkelmagneet, dus zonder eindpunt, en wel op de lijn die de middelpunten van alle segmentjes van je kern met elkaar verbindt. En dat bedenkend, heet zo'n constructie niet gewoon een cyclotron eigenlijk, en hebben ze in Zwitserland niet zo'n cirkelmagneet met een doorsnede van een kilometer of dertig die ze gebruiken om deeltjes te versnellen????????

[Brinx]

Hm ja, dat van die maximale veldsterkte aan de polen is inderdaad lang niet altijd waar. Kijk maar naar dat eerste plaatje dat ik postte een stukje terug: daar zit de grootste veldsterkte precies middenin, binnen de windingen op de helft van de spoel.

Wat ik wel heb gezien op een foto genomen van een vreselijk sterke electromagneet ergens in een keldertje in een Leidse faculteit, is dat ze voor een extreem grote magnetische veldsterkte twee grote staafmagneten in elkaars verlengde hadden gezet, waarvan de uiteinden taps toeliepen (volgens een kegelvorm) en de toppen vervolgens weer afgevlakt waren zodat ze vlak tegenover elkaar stonden. Omdat veldlijnen veel 'liever' door metaal lopen dan door lucht kon men op die manier de dichtheid van de veldlijnen vergroten tussen die twee magneten. Ik zal er wel even een plaatje van zoeken.

[edit]: hier is een foto die het iets duidelijker maakt: http://www.nanomagnetics.org/instrumentati...agnet_photo.jpg . De magneten staan tegenover elkaar, in het midden van dat witte frame.

[Jan van de Velde]

Serieus apparaatje zo te zien. Dan zou je dus het sterkste magneetveld krijgen in het middelpunt van een diabolo-vormige magneet. Het klinkt hoe langer hoe logischer, eerlijk gezegd. En nou moet ik op gaan passen, want het zal niet de eerste keer zijn dat ik op intuitie voor gaas ga.....