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9b726032 · Roger Wolf · 79a32834 · 9b726032 · 9b726032 · 9b726032
Commit 9b726032 authored 1 year ago by Roger Wolf
--- a/Ferromagnetische_Hysterese/Ferromagnetische_Hysterese.ipynb
+++ b/Ferromagnetische_Hysterese/Ferromagnetische_Hysterese.ipynb
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+    "## Aufgabe 1: Induktivität und Verlustwiderstand einer Luftspule\n",
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+    "Lassen Sie durch eine Reihenschaltung eines $10\\,\\Omega$-Widerstands und einer Transformatorspule (ohne Eisenkern) mit 1000-Windungen\n",
+    "einen Wechselstrom von $I_{\\mathrm{eff}}\\approx 300\\,\\mathrm{mA}$ fließen. Messen Sie oszillographisch die Spannungsamplituden an Spule und Widerstand, sowie die Zeitdifferenz $\\Delta t$ zwischen den entsprechenden Nulldurchgängen der beiden Spannungen. Berechnen Sie daraus die Spuleninduktivität $L$ und den Verlustwiderstand $R$ der Spule.\n",
+    "\n",
+    "Wiederholen Sie die Messung für $I_{\\mathrm{eff}}\\approx 30\\,\\mathrm{mA}$.\n",
+    "\n",
+    "Berechnen Sie aus den angegebenen Spulendaten (siehe Abschnitt Zubehör in der alten Anleitung) näherungsweise die Induktivität und Widerstand der Ihnen zur Verfügung stehenden Spule und vergleichen Sie Ihre Messungen mit Ihrer Erwartung.\n",
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+    "**Lösung:**\n",
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+    "*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
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+    "## Aufgabe 2: Induktivität und Verlustwiderstand einer Spule mit geschlossenem Eisenkern\n",
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+    "Wiederholen Sie die Messungen von **Aufgabe 1**, jedoch bei $I_{\\mathrm{eff}} \\approx 10\\,\\mathrm{mA}$ und $I_{\\mathrm{eff}}\\approx 30\\,\\mathrm{mA}$ (oder maximalem Strom, falls $30\\,\\mathrm{mA}$ nicht erreicht werden können)\n",
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+    "Berechnen Sie aus den gemessenen Induktivitätswerten sowie den Spulen- und Eisenkerndaten die zugehörigen relativen Wechselfeld-Permeabilitätswerte und die Gesamtverlustleistungen.\n",
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+    "**Lösung:**\n",
+    "\n",
+    "*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
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+    "## Aufgabe 3: Ferromagnetische Hysterese und Ummagnetisierungsverluste\n",
+    "\n",
+    "### Aufgabe 3.1 Hysteresekurve \n",
+    "\n",
+    "Stellen Sie oszillographisch die Magnetisierungskurve (Hysteresekurve) $B$ als Funktion von $H$ des Eisenkerns bei den Primärkreis-Wechselströmen von $I_{\\mathrm{eff}}\\approx 10\\,\\mathrm{mA}$ und $I_{\\mathrm{eff}}\\approx 30\\,\\mathrm{mA}$ (gleiche Werte wie für **Aufgabe 2**) dar.\n",
+    "\n",
+    "Als Maß für $H$ benutzen Sie den Spannungsabfall an einem $10\\,\\Omega$-Widerstand im Kreis der felderzeugenden Spule (mit den 1000 Windungen) und als Maß für $B$ das Integral über die in einer zweiten Spule (mit 50 Windungen) induzierte Spannung. Benutzen Sie als Integrator ein geeignet dimensioniertes $RC$-Glied (d.h. $R\\,C\\,\\omega\\gg1$).\n",
+    "\n",
+    "Kalibrieren Sie für die Auswertung rechnerisch die $H$-Achsen in $\\mathrm{A/m}$ und die $B$-Achsen in $\\mathrm{Vs/m^{2}}$.\n",
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+    "**Lösung:**\n",
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+    "*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
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+    "### Aufgabe 3.2: Wechselfeld-Permeabilität \n",
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+    "Entnehmen Sie den Hysteresekurven mit Hilfe der Messfunktionen der Software Näherungswerte für die relative Wechselfeld-Permeabilität.\n",
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+    "Ermitteln Sie dann das Integral $\\oint \\vec{B}\\cdot\\mathrm{d}\\vec{H}$, das die Ummagnetisierungsarbeit pro Volumeneinheit und Umlauf angibt, und berechnen Sie daraus die Ummagnetisierungsverlustleistung des Eisenkerns, sowie den zugehörigen äquivalenten Verlustwiderstand.\n",
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+    "**Lösung:**\n",
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+    "*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.* \n",
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+    "### Aufgabe 3.3: Vergleich mit den Aufgaben 1 und 2 \n",
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+    "Vergleichen Sie die bei dieser Aufgabe ermittelten Werte der Wechselfeld-Permeabilität und Verlustleistung mit den Werten, die Sei aus den **Aufgaben 1** und **2** ermittelt haben. Sie werden feststellen, dass die Summe der aus der Hysterese ermittelten Ummagnetisierungsverlustleistung und der Drahtwiderstandsverlustleistung (aus **Aufgabe 1**) nicht exakt mit der Gesamtverlustleistung (aus **Aufgabe 2**) übereinstimmt. Diskutieren Sie, was ist die hauptsächliche Ursache hierfür sein könnte?\n",
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+    "**Lösung:**\n",
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+    "## Aufgabe 4: Sättigungsinduktion, Remanenz, Koerzitivkraft und magnetische Härte\n",
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+    "den Ferrit-Schalenkern ($I_{\\mathrm{eff}}\\approx 25\\,\\mathrm{mA}$; 250 Windungen der felderzeugenden Spule) oszillographisch Hysteresekurven dar, die den Sättigungseffekt erkennen lassen.\n",
+    "\n",
+    "Ermitteln Sie jeweils die Remanenz, die Koerzitivkraft, die Ummagnetisierungsverlustleistung und (durch Extrapolation) die Sättigungsinduktion. Kalibrieren Sie hierzu wieder die Achsen in $\\mathrm{A/m}$ und $\\mathrm{Vs/m^{2}}$, wie für **Aufgabe 1**.\n",
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+# Fakultät für Physik
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+## Physikalisches Praktikum P1 für Studierende der Physik
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+Versuch P1-83, 84, 85 (Stand: Oktober 2023)
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+[Raum F1-16](https://labs.physik.kit.edu/img/Praktikum/Lageplan_P1.png)
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+# Ferromagnetische Hysterese
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+Name: __________________ Vorname: __________________ E-Mail: __________________
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+Name: __________________ Vorname: __________________ E-Mail: __________________
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+Gruppennummer: _____
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+Testiert am: __________________ Testat: __________________
+
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+
+# Durchführung
+
+## Aufgabe 1: Induktivität und Verlustwiderstand einer Luftspule
+
+Lassen Sie durch eine Reihenschaltung eines $10\,\Omega$-Widerstands und einer Transformatorspule (ohne Eisenkern) mit 1000-Windungen
+einen Wechselstrom von $I_{\mathrm{eff}}\approx 300\,\mathrm{mA}$ fließen. Messen Sie oszillographisch die Spannungsamplituden an Spule und Widerstand, sowie die Zeitdifferenz $\Delta t$ zwischen den entsprechenden Nulldurchgängen der beiden Spannungen. Berechnen Sie daraus die Spuleninduktivität $L$ und den Verlustwiderstand $R$ der Spule.
+
+Wiederholen Sie die Messung für $I_{\mathrm{eff}}\approx 30\,\mathrm{mA}$.
+
+Berechnen Sie aus den angegebenen Spulendaten (siehe Abschnitt Zubehör in der alten Anleitung) näherungsweise die Induktivität und Widerstand der Ihnen zur Verfügung stehenden Spule und vergleichen Sie Ihre Messungen mit Ihrer Erwartung.
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:375bc285-33cc-43cc-bf8f-9247c1431ae4 tags:
+
+**Lösung:**
+
+*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:20887c3e-9c2e-4cf2-918e-c6091ec8f900 tags:
+
+## Aufgabe 2: Induktivität und Verlustwiderstand einer Spule mit geschlossenem Eisenkern
+
+Wiederholen Sie die Messungen von **Aufgabe 1**, jedoch bei $I_{\mathrm{eff}} \approx 10\,\mathrm{mA}$ und $I_{\mathrm{eff}}\approx 30\,\mathrm{mA}$ (oder maximalem Strom, falls $30\,\mathrm{mA}$ nicht erreicht werden können)
+
+Berechnen Sie aus den gemessenen Induktivitätswerten sowie den Spulen- und Eisenkerndaten die zugehörigen relativen Wechselfeld-Permeabilitätswerte und die Gesamtverlustleistungen.
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:4ff10d07-87d1-4a2a-a7ef-a7014dc727b6 tags:
+
+**Lösung:**
+
+*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:97b7053b-f7c8-471f-bd76-01bb183198e0 tags:
+
+## Aufgabe 3: Ferromagnetische Hysterese und Ummagnetisierungsverluste
+
+### Aufgabe 3.1 Hysteresekurve
+
+Stellen Sie oszillographisch die Magnetisierungskurve (Hysteresekurve) $B$ als Funktion von $H$ des Eisenkerns bei den Primärkreis-Wechselströmen von $I_{\mathrm{eff}}\approx 10\,\mathrm{mA}$ und $I_{\mathrm{eff}}\approx 30\,\mathrm{mA}$ (gleiche Werte wie für **Aufgabe 2**) dar.
+
+Als Maß für $H$ benutzen Sie den Spannungsabfall an einem $10\,\Omega$-Widerstand im Kreis der felderzeugenden Spule (mit den 1000 Windungen) und als Maß für $B$ das Integral über die in einer zweiten Spule (mit 50 Windungen) induzierte Spannung. Benutzen Sie als Integrator ein geeignet dimensioniertes $RC$-Glied (d.h. $R\,C\,\omega\gg1$).
+
+Kalibrieren Sie für die Auswertung rechnerisch die $H$-Achsen in $\mathrm{A/m}$ und die $B$-Achsen in $\mathrm{Vs/m^{2}}$.
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:c81ae931-21c9-4eff-bb7b-259cf64b3c5e tags:
+
+**Lösung:**
+
+*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:66f60b58-6aac-4a8b-bb6a-adad17f3c95a tags:
+
+### Aufgabe 3.2: Wechselfeld-Permeabilität
+
+Entnehmen Sie den Hysteresekurven mit Hilfe der Messfunktionen der Software Näherungswerte für die relative Wechselfeld-Permeabilität.
+
+Ermitteln Sie dann das Integral $\oint \vec{B}\cdot\mathrm{d}\vec{H}$, das die Ummagnetisierungsarbeit pro Volumeneinheit und Umlauf angibt, und berechnen Sie daraus die Ummagnetisierungsverlustleistung des Eisenkerns, sowie den zugehörigen äquivalenten Verlustwiderstand.
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:150973f7-01c7-40e7-b99a-8ccd437ea3c5 tags:
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+**Lösung:**
+
+*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:3b9dbeea-5a7c-416f-9b98-895f03b2f2aa tags:
+
+### Aufgabe 3.3: Vergleich mit den Aufgaben 1 und 2
+
+Vergleichen Sie die bei dieser Aufgabe ermittelten Werte der Wechselfeld-Permeabilität und Verlustleistung mit den Werten, die Sei aus den **Aufgaben 1** und **2** ermittelt haben. Sie werden feststellen, dass die Summe der aus der Hysterese ermittelten Ummagnetisierungsverlustleistung und der Drahtwiderstandsverlustleistung (aus **Aufgabe 1**) nicht exakt mit der Gesamtverlustleistung (aus **Aufgabe 2**) übereinstimmt. Diskutieren Sie, was ist die hauptsächliche Ursache hierfür sein könnte?
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:6a186d06-1811-4e90-91a7-54e567613180 tags:
+
+**Lösung:**
+
+*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:b28379d3-99b6-4e64-8309-2b9cdbff4150 tags:
+
+## Aufgabe 4: Sättigungsinduktion, Remanenz, Koerzitivkraft und magnetische Härte
+
+Stellen Sie sowohl für den Eisenkern ($I_{\mathrm{eff}}\approx 0,29\,\mathrm{A}$; 250 Windungen der felderzeugenden Spule) als auch für
+den Ferrit-Schalenkern ($I_{\mathrm{eff}}\approx 25\,\mathrm{mA}$; 250 Windungen der felderzeugenden Spule) oszillographisch Hysteresekurven dar, die den Sättigungseffekt erkennen lassen.
+
+Ermitteln Sie jeweils die Remanenz, die Koerzitivkraft, die Ummagnetisierungsverlustleistung und (durch Extrapolation) die Sättigungsinduktion. Kalibrieren Sie hierzu wieder die Achsen in $\mathrm{A/m}$ und $\mathrm{Vs/m^{2}}$, wie für **Aufgabe 1**.
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:dcaa3913-4a31-4ecd-ac08-bccdfb67a227 tags:
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+**Lösung:**
+
+*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
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+---
--- a/Ferromagnetische_Hysterese/doc/FerromagnetischeHysterese-Hilfe.pdf
+++ b/Ferromagnetische_Hysterese/doc/FerromagnetischeHysterese-Hilfe.pdf
--- a/Ferromagnetische_Hysterese/doc/FerromagnetischeHysterese.pdf
+++ b/Ferromagnetische_Hysterese/doc/FerromagnetischeHysterese.pdf
--- a/Ferromagnetische_Hysterese/doc/Lit-FerromagnetischeHysteresis.pdf
+++ b/Ferromagnetische_Hysterese/doc/Lit-FerromagnetischeHysteresis.pdf
+<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//IETF//DTD HTML 2.0//EN">
+<html><head>
+<title>401 Unauthorized</title>
+</head><body>
+<h1>Unauthorized</h1>
+<p>This server could not verify that you
+are authorized to access the document
+requested.  Either you supplied the wrong
+credentials (e.g., bad password), or your
+browser doesn't understand how to supply
+the credentials required.</p>
+<hr>
+<address>Apache/2.4.38 (Debian) Server at cms-ka.etp.kit.edu Port 80</address>
+</body></html>
--- a/Ferromagnetische_Hysterese/figures/FerromagnetischeHysterese.jpg
+++ b/Ferromagnetische_Hysterese/figures/FerromagnetischeHysterese.jpg