Frage zu Magnetfeldern?

Hallo an alle,

meine Freunde und ich zerbrechen uns jetzt schon mehrere Tage über folgende Aufgabe zu Magnetfeldern den Kopf. Alle Tipps sowie Lösungsvorschläge sind willkommen! Danke im Voraus und hoffe wirklich auf ein paar neue Ideen :)

Aufgabe:

Betrachte das abgebildete Beispiel für ein Co-Cu-Co Schichtsystem. Auf einem sehr gut leitfähigen Substrat befinden sich zwei gleich große Cobaltschichten (Co, ferromagnetisch), die durch eine dünne Kupferschicht (Cu, näherungsweise nicht magnetisch) getrennt sind. Durch den direkten Kontakt mit dem Substrat ist die Magnetisierungsrichtung der unteren Cobaltschicht festgelegt. Die Magnetisierung der oberen Cobaltschicht kann aber anders orientiert sein. Ohne äußeres Magnetfeld sind die Magnetisierungsrichtungen der Schichten antiparallel orientiert (Situation A). Ein starkes äußeres Magnetfeld führt zur parallelen Orientierung (Situation B). Senkrecht zum Schichtsystem wird nun eine Spannung angelegt, die zu einem durch Elektronentransport erzeugten Strom führt. Die Spinorientierung der Elektronen ist entweder parallel (→) oder antiparallel (←) zur Magnetisierungsrichtung der unteren Cobaltschicht. Dies führt zu unterschiedlichen elektrischen Widerständen in den Cobaltschichten. Nimm für die Beschreibung des elektrischen Widerstandes folgendes an: • Jeweils die Hälfte der Leitungselektronen hat Spinorientierung → und ←. Die Spinorientierung ändert sich nicht. • In einer Cobaltschicht haben Elektronen, deren Spin parallel zur Magnetisierungsrichtung der Schicht ausgerichtet ist, einen niedrigeren spezifischen Widerstand (ρ↑↑) als Elektronen mit antiparalleler Spinorientierung (ρ↑↓). • Der elektrische Widerstand von Substrat und Kupferschicht ist vernachlässigbar. • Das äußere Magnetfeld beeinflusst die Elektronenbewegung nicht.

a) Erstelle für die Situationen A und B je eine Ersatzschaltskizze für den Stromfluss durch das Co-Cu-Co Schichtsystem

b) Zeige, dass für die Gesamtwiderstände RA und RB des Schichtsystems gilt: RA > RB.

c) Berechne mit Hilfe deiner Ersatzschaltbilder die relative Änderung des Widerstand des Schichtsystems aufgrund des GMR-Effekts. Drücke dein Ergebnis durch das Verhältnis α = ρ↑↑/ρ↑↓ aus.

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Entsteht eine Phasenverschiebung beim Strom und Spannung zusammen oder einzeln, bei einer Induktiven- und Kapazitiven Last?

Also ich weiss, dass eine Phasenverschiebung (Reaktanz) bei der Induktiven Last der Strom Phasenverschoben wird und bei einer Kapazitiven Last die Spannung Phasenverschoben wird, wodurch eine Blindleistung ensteht.

Aber ich habe mir darüber bisschen mehr Gedanken gemacht und kam zur Hypothese, dass bei einem Induktiven- oder Kapazitiven Last beide Parameter (Strom und Spannung) Phasenverschoben werden (bei Wechselstrom).

Zum Beispiel, bei einem Stromkreis wo eine E-Spule vorhanden ist und dieser wird mit Wechselstrom betrieben.

Wenn nun dieser Wechselstom durch diese E-Spule fliesst, ensteht eine Induktivität und dadurch ensteht eine Reaktanz beim Strom, aber wenn sich nun die Stromrichtung ändert, kommt es in der E-Spule zu einer Selbstinduktion, dadurch wirkt ein entgegengesetzter Stromfluss, sowohl auch eine Spannung. Dadurch müsste dann doch nicht nur der Strom Phasenverschoben werden, sondern auch die Spannung oder?

Beim Kondensator (Kapazitiven Last) kann man dies genauso anwenden, nach meiner Hypothese.

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Frage über Physik: Souvenirmagnete haften mal besser und mal schlechter an Magnettafeln?

Hallo Leute, ich habe vor kurzem eine Magnettafel bestellt, weil ich meine Souvenir-Magnete, die ich sammle (ich reise sehr viel und kaufe auf jeder Reise Souvenir-Magnete ein), nicht länger am Kühlschrank kleben haben wollte, sondern sie lieber in meinem Wohnzimmer haben wollte, wo ich sie immer sehen kann.

Jedenfalls ist es so, dass die schweren Souvenir-Magnete irgendwie nicht so gut an meiner Magnettafel haften wie am Kühlschrank. Deshalb bin ich auf die Idee gekommen, die schwereren Magnete erstmal mit anderen Magneten zu "stützen", damit sie nicht herunterfallen. (Also ich platze einen gut haftenden Magneten unter den "wackeligen" Magneten und verhindere dadurch, dass sie nach unten rutschen oder ganz runterfallen).

Meine Frage ist:

Mir ist aufgefallen, dass Magneten, die normalerweise sofort runterrutschen, wenn ich versuche, sie ohne "Support" zu platzieren, haften bleiben, wenn sie vorher gestützt worden sind. Ich glaube, das ist ein physikalischer Effekt, aber ich habe echt keine Ahnung von Physik. Kann mir das jemand von euch vielleicht erklären, warum schwere Magneten haften bleiben, wenn sie vorher gestützt wurden, aber runterrutschen oder abfallen, wenn ich versuche, sie direkt zu platzieren?

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Kann mir jemand hierbei helfen?

Einleitung

Im ersten Versuch habt ihr erfahren, dass ein stromdurchflossener Leiter ein Magnetfeld erzeugt. In diesem Versuch wird der Einfluss eines sich verändernden Magnetfeldes auf einen elektrischen Leiter untersucht. Dieses Prinzip wird auch in Generatoren angewendet, wie z.B. im Fahrraddynamo und Windkraftanlagen.

Was ihr am Ende können sollt:

• Beschreiben können, wie sich die Bewegung von Spule und Magnet im Verhältniss zueinander auf das Magnetfeld auswirkt.

Was ihr vorher wissen solltet:

• Wie eine Spule zu einem Elektromagneten verändert werden kann.

• Wie nachgewiesen wird, dass eine elektrische Spannung, anliegt.

Durchführung

Baut den Versuch wie in Abbildung 1 dargestellt auf. Verwendet dabei die Spule mit 20.000 Windungen. Achtet darauf, dass euer Multimeter auf Volt eingestellt ist. Achtung: Beginnt immer mit dem größten Messbereich (1000 V) und schaltet dann herunter!

(a) Bewegt den Magneten mit dem Südpol nach vorne langsam in die Spule hinein. Lasst den Magneten kurz in der Spule ruhen und zieht ihn dann langsam wieder heraus. Beob- achtet dabei die Veränderung der Anzeige des Messgerätes. Wiederholt den Versuch indem ihr

(b) den Magneten schneller in die Spule bewegt.

(c) den Magneten langsamer in die Spule bewegt.

(d) den Magneten mit dem Nordpol nach vorne in die Spule bewegt.

(e) den Magneten in der Spule ruhen lasst.

(f) den Magneten festhaltet und die Spule bewegt.

(g) die Spulen mit 1600 Windungen verwendet und (a) wiederholt.

Das sind meine Beobachtungen:

(a) Wenn der Magnet langsam in die Spule hineinbewegt wird, steigt die Anzeige des Messgeräts an. Wenn der Magnet wieder herausgezogen wird, fällt die Anzeige ab.

(b) Beim schnellen Hineinbewegen des Magneten steigt die Anzeige schneller an und fällt auch schneller ab, wenn der Magnet herausgezogen wird.

(c) Beim langsamen Hineinbewegen des Magneten steigt die Anzeige langsamer an und fällt auch langsamer ab, wenn der Magnet herausgezogen wird.

(d) Wenn der Magnet mit dem Nordpol nach vorne in die Spule bewegt wird, zeigt das Messgerät eine Veränderung in der entgegengesetzten Richtung im Vergleich zu (a).

(e) Wenn der Magnet in der Spule ruht, gibt es keine Veränderung in der Anzeige des Messgeräts.

(f) Wenn der Magnet festgehalten und die Spule bewegt wird, gibt es eine Veränderung in der Anzeige des Messgeräts.

(g) Mit der Spule mit 1600 Windungen wird eine ähnliche Veränderung beobachtet wie in (a), jedoch möglicherweise mit geringerer Spannung aufgrund der geringeren Anzahl von Windungen.

Sind die so richtig?

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Fehler in Schaltkreis?

Hallo Community,

ich baue mit Freunden für ein Schulprojekt eine art Coilgun.

wir haben dafür Spulen gewickelt und planten diese nacheinander mit einem arduino über Transistoren anzusteuern. Die Spannung sollte uns ein Labornetzteil liefern.

Nun gibt es das Problem, dass es nicht funktioniert wobei die Physik scheinbar nicht mehr funktioniert (Spaß… Fehler ist nur mega komisch).

Zur Vereinfachung

haben wir für die Fehlersuche nur eine Spule verwendet… Ich liste unten auf was die ergebnisse der Fehlersuche sind.

-Nur die Spule am Netzteil : Bei 3V fließen laut Netzteil 3A (???) und es wird ein relativ starkes Magnetfeld erzeugt.

-zwischen den Kabeln an denen das Arduino „Brett“ fließen nach dem anschließen 3V und wenn eine LED an den Transistor angeschlossen wird leuchtet diese

-wenn jetzt aber die Spule über das Brett mit dem Transistor verbunden wird, geht es nicht mehr :( laut Netzteil fließen dann nur 0,003A und es wird kein Magnetfeld erzeugt

-am Übergang zwischen Kabel und Spule liegt es nicht.

Fragen: Woran liegt es dass die Spule nicht funktioniert? Warum können an der Spule 3A (also Widerstand nur 1 Ohm???) fließen obwohl ein Multimeter für die Spule 150kO misst?

habe ein bild angehängt… evtl. vereinfacht es meine Erklärungen.

Text ist lang und evtl. kompliziert aber ich hoffe es kann mir trotzdem jemand helfen…

LG

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