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magnetische Flussdichte

magnetische Flussdichte berechnen

magnetische FlußdichteHier können Sie schnell und einfach die magnetische Flussdichte berechnen lassen. Geben Sie dazu die Kraft, die Länge des Leiters und die Stromstärke an.

Als Ergebnis erhalten Sie die magnetische Flussdichte

Kraft [N]  
Länge des Leiters [m]  
Stromstärke [A]  

Sie beschäftigen sich mit Elektronik oder Physik und wollen die magnetische Flussdichte berechnen lassen? Dann ist der Hilfreiche-Tools-Magnetische Flussdichte-Rechner genau das Richtige für Sie.

Die magnetische Flussdichte berechnen

Elektronische Geräte lassen sich aus unserem Alltagsleben nicht mehr wegdenken, und wohl jeder von uns hat bereits einen Magneten in Form einer Kühlschrankverzierung in der Hand gehalten. Magnetismus und dessen Effekte sind jedoch allgegenwärtig. Die Kompassnadel beispielsweise reagiert auf das Magnetfeld der Erde, dessen Feldstärke wir ansonsten nicht wahrnehmen können. Jegliche stromdurchflossenen Kabel und jeder Stromleiter oder jede Spule baut ein Magnetfeld auf, wogegen empfindliche elektronische Geräte abgeschirmt werden müssen. Dabei ist es wesentlich, die magnetische Flussdichte zu kennen. Der Hilfreiche-Tools-Rechner bietet Ihnen die Möglichkeit, den Wert der magnetischen Flussdichte (auch Permeabilität oder Permeabilitätszahl genannt) zu berechnen.

So funktioniert der Magnetische-Flussdichte-Rechner

Zur Berechnung der magnetischen Flussdichte wird (wie zur Berechnung der Lorentzkraft) angenommen, dass sich ein stromdurchflossener Leiter senkrecht zu den Feldlinien eines Magnetfeldes befindet. Die dazugehörige Formel lautet  B = F / (I x s). B bezeichnet die magnetische Flussdichte in Tesla beziehungsweise Newton pro Amperemeter. F ist die Kraft in Newton (N), I die Stromstärke in Ampere (A) und s die Länge des Leiters in der Maßeinheit Meter (m).

Um die magnetische Flussdichte berechnen zu lassen, tragen Sie die Werte für die Kraft in Newton, die Länge des Leiters in Metern sowie die Stromstärke in Ampere in die dazugehörigen Felder ein.

Klicken Sie anschließend auf „Berechnen”, und das Ergebnis wird Ihnen als Wert in Tesla (T) im Textfeld angezeigt.

Ein Beispiel: Ein elektrischer Leiter - ein geradlinig verlaufender Kupferdraht - wird von einem elektrischen Strom in Höhe von 1 Ampere durchflossen und erzeugt damit ein Magnetfeld. In 10 Zentimetern (oder 0,1 Metern) Abstand befindet sich ein Ferromagnet, auf den das Magnetfeld eine Kraft von 0,2 Newton ausübt. Als Ergebnis wird angezeigt, dass die magnetische Flussdichte  2,00 Tesla beträgt.

Wissenswertes zu Magneten

  • Magnete sind Körper, die auf andere Körper in ihrer Umgebung magnetischen Einfluss ausüben. Vorausgesetzt, diese Körper bestehen aus ferromagnetischen Stoffen, wie zum Beispiel Eisen, Kobalt oder Nickel.

  • Jeder Magnet hat sogenannte Pole, einen Nordpol und einen Südpol. Diese Bezeichnung hat ihren Ursprung in der Kompassnadel, die mit ihren Enden auf die magnetischen Pole der Erde zeigt.

  • Gleiche Pole stoßen einander ab, unterschiedliche Pole ziehen einander an.

  • Auch Stabmagnete und Hufeisenmagnete verfügen über einen Nordpol und einen Südpol.

  • Es gibt Dauermagnete oder Permanentmagnete, die selbst meist aus ferromagnetischen Stoffen bestehen, und Elektromagnete. Elektromagnete wirken nur dann magnetisch, wenn sie von Strom durchflossen werden.

Was versteht man unter der magnetischen Flussdichte?

Die magnetische Flussdichte ist eine Größe, die in der Elektrodynamik, einem Teilgebiet der Physik, verwendet wird. Die magnetische Flussdichte ist die Flächendichte des magnetischen Flusses, der senkrecht durch ein bestimmtes Flächenelement hindurchtritt. Sie bestimmt die Eigenschaften eines Magnetfeldes und gibt dessen Stärke und Richtung an.

Ein derartiges Magnetfeld entsteht immer dann, wenn ein metallischer Leiter von elektrischem Strom – egal ob Gleichstrom oder Wechselstrom - durchflossenen wird. Das durch den Strom entstehende magnetische Feld übt auf nahe befindliche ferromagnetische Stoffe Kräfte aus. Den magnetischen Gesetzmäßigkeiten entsprechend können diese Kräfte – oder Polarität - anziehend oder abstoßend gerichtet sein. Wie bereits erwähnt, können ferromagnetische Stoffe beispielsweise aus Eisen, Nickel oder Kobalt bestehen.

Die magnetische Flussdichte wird oft auch als magnetische Induktion bezeichnet. Gemessen wird sie mit Magnetometern, Hallsensoren oder Messspulen.

Magnetfelder und magnetische Feldlinien

  • Magnetische Wirkungen sind auf den Bereich eines magnetischen Feldes beschränkt, welches durch magnetische Feldlinien grafisch dargestellt werden kann.
  • Diese Feldlinien können die Richtung der magnetischen Kraft für jeden Punkt eines solchen magnetischen Feldes verdeutlichen.
  • Die magnetischen Feldlinien laufen vom Nordpol zum Südpol. Das bedeutet, dass die Richtung der Feldlinien stets anzeigt, wohin sich ein Probennordpol bewegen würde.
  • Magnetische Feldlinien schneiden sich nicht.
  • Eine höhere Feldliniendichte bedeutet, dass ein stärkeres Magnetfeld vorliegt.

Elektromagnete und ihre Verwendung

Elektromagnete bestehen meist aus einer oder zwei Metalldraht-Spulen, die mit Strom durchflossen werden. Als Kern wird meistens ein weichmagnetischer Werkstoff, im einfachsten Fall Weicheisen, verwendet. Diese Materialanordnung führt zu einem starken Magnetfeld, was auch unter dem Begriff Elektromagnetismus bekannt ist.

Elektromagnete für Gleichstrom finden Anwendung für zahlreiche kleine und große technische Einrichtungen, beispielsweise in Elektromotoren und Generatoren, in Form von Relais, bei Zug-, Hub- und Stoßmagneten, als Schutz und Abschirmung oder als elektrischer Türöffner.
Membranpumpen wie etwa jene zur Aquarium-Belüftung oder Schwingförderer werden mit Wechselstrom-Elektromagneten betrieben.

Elektro-Magnetfilter können ferromagnetische Feststoffe – vorwiegend Eisenoxide - aus Flüssigkeiten herausfiltern, was bei Umlaufkondensaten von Kraftwerken und den Umlaufwässern von Fernheiznetzen wichtig ist.

Die magnetische Flussdichte und ihre Anwendung

Die Berechnung der magnetischen Flussdichte hat besondere Bedeutung, wenn es um die gewollte Erzeugung von Magnetfeldern geht. Derart gewollte Magnetfelder finden beispielsweise in Recyclingbetrieben Anwendung. Dort werden aus Mischabfällen meist noch metallische Abfälle gewonnen, indem sie mit besonders leistungsstarken Elektromagneten aus dem Abfall gefiltert werden. Hierbei beschreibt die magnetische Flussdichte für den verwendeten Elektromagneten, wie schwer die noch zu gewinnenden Metallteile sein können – also welche Kraft für deren Anziehung benötigt wird - und wie weit weg beziehungsweise wie tief im Mischabfall verborgen der zu separierende metallische Gegenstand sein darf.

Ungewollte Magnetfelder

Leider erzeugen alle elektrisch betriebenen Maschinen und deren Motoren und Kabelsysteme auch mehr oder minder starke Magnetfelder, die man als ungewollte Magnetfelder bezeichnen kann. Diese ungewollten Magnetfelder können negative Auswirkungen haben, beispielsweise auf magnetische Datenträger wie Festplatten, Magnetstreifen einer Kreditkarte oder Tonbandspulen. Kommt ein derartiger Datenträger in die Nähe eines starken Magnetfeldes, kann dessen Einwirkung zu Datenverlusten durch Überschreiben der magnetischen Informationen auf dem Datenträger führen.

Daher sollte man beispielsweise an Ladenkassen darauf achten, dass EC-/Kreditkarten nicht mit den Warendiebstahlsicherungen in Berührung kommen, weil diese mithilfe eines starken Magneten entfernt werden. Bekannt wurden auch Fälle von völlig gelöschten oder sogar irreparabel beschädigten Festplatten von Laptops in Interregio-Zügen der Deutschen Bahn AG, ausgelöst durch die Magnethalterungen der Klapptische in der Tischauflagefläche.

Magnetfelder und Herzschrittmacher

Menschen mit Herzschrittmachern dürfen sich Magnetfeldern nur bis zu einer bestimmten Stärke nähern. Die magnetische Flussdichte der verwendeten Maschinen gibt Auskunft darüber, ob spezielle Abschirmungen erforderlich sind, um betroffene Personen zu schützen.

Quellen: Wikipedia, frustfrei-lernen.de

Wichtig: Den Magnetische-Flussdichte-Rechner sowie alle in diesem Artikel enthaltenen Informationen haben wir zwar gründlich recherchiert, aber wir erheben keinerlei Anspruch auf Richtigkeit und Vollständigkeit. Wir beantworten gerne Fragen zum Magnetische-Flussdichte-Rechner, übernehmen jedoch keinerlei Haftung, Verantwortung und Gewährleistung für die Ergebnisse.



Häufig gestellte Fragen

Berechnungsbeispiel aus der Praxis

Ein elektrischer Leiter (geradlinig verlegter Kupferdraht) wird von einem elektrischen Strom in Höhe von 1 Ampere durchflossen und erzeugt damit ein Magnetfeld. In 10 cm Abstand befindet sich ein Ferromagnet, auf den das Magnetfeld eine Kraft von 0,2 Newton ausübt. Wie groß ist die magnetische Flussdichte?

B    = F / (I * s)
    = 0,2 N / (1 A * 0,1 m)
    = 2 T

 

Was versteht man unter der magnetischen Flussdichte?

Die magnetische Flussdichte ist einem Teilgebiet der Physik, der Elektrodynamik verwendete Größe. Sie bestimmt die Eigenschaften eines Magnetfeldes und gibt Stärke und Richtung des Magnetfeldes an.

Ein Magnetfeld entsteht immer dann, wenn ein metallischer Leiter von elektrischem Strom durchflossenen wird. Das so entstehender Feld übt auf in der Nähe befindliche ferromagnetische Stoffe Kräfte aus, die je nach Polarität anziehend oder abstoßend gerichtet sein können. Ferromagnetische Stoffe sind beispielsweise Eisen, Nickel oder Kobalt.

 

Wie berechnet man die magnetische Flussdichte?

Das Formelzeichen der magnetischen Flussdichte ist das B, die zugehörige SI-Einheit ist das Tesla (1 T = 1 N / (A * m). Die Berechnungsformel lautet:

B    = F / (I * s)

F    … Kraft in N
I    … Stromstärke in A
s    … Länge des Leiters in m

Häufig wird aufgrund der Tatsache, dass die magnetischen Flussdichte ein gerichtetes Feld beschreibt, auch eine Darstellung als Vektor gewählt (über dem Formelzeichen B erscheint dann ein nach rechts zeigender Pfeil). „Gerichtet“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Richtung des magnestischen Feldes von der Polarität der angelegten Spannung und damit der Richtung des Stromflusses im Leitermaterial abhängt.

 

Wo findet die Berechnung der magnetischen Flussdichte ihre Anwendung?

Praktische Anwendung findet die Berechnung der magnetischen Flussdichte bei der Erzeugung gewollter wie auch ungewollter Magnetfelder.

Beispiel für gewollte Magnetfelder

In Recyclingbetrieben werden aus Mischabfällen meist noch metallische Abfälle gewonnen, indem sie mit sehr leistungsstarken Elektromagneten aus dem Abfall gehoben werden. Die magnetische Flussdichte beschreibt für den verwendeten Elektromagneten, wie schwer die noch zu gewinnenden Metallteile sein können (welche Kraft für deren Anziehung benötigt wird) und wie weit weg (also wie tief verborgen im Mischabfall) der zu separierende metallische Gegenstand sein darf.

Beispiel für ungewollte Magnetfelder

Elektrisch betriebene Maschinen erzeugen durch die verwendeten Antriebe meist mehr oder minder starke Magnetfelder. Menschen mit Herzschrittmachern dürfen sich jedoch nur Magnetfeldern bis zu einer bestimmten Stärke nähern. Die magnetische Flussdichte der verwendeten Antriebe gibt Auskunft darüber, ob spezielle Abschirmungen erforderlich sind, um betroffene Personen zu schützen.

 



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