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Magnetfeldeinfluss auf Elektrizität

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    Magnetfeldeinfluss auf Elektrizität

    Guten Abend zusammen,

    Ich habs bereits in einem anderen Thread erwähnt, Physikunterricht war in meiner Schulzeit so gut wie nicht existent.
    Daher seht es mir bitte nach, wenn meine Fragen für Euch klingen sollten, als ob ihr zu nem Erstklässler sprecht....

    Elektromagnetismus sind doch Elektrizität und Magnetismus, die zusammen auftreten, oder?
    Ich bin mal wieder an der Theorie der Magnetfeld-Umkehr hängen geblieben.... Was passiert mit Geräten, die mit Spulen, also auch mit Elektromagnetismus arbeiten, mit Geräten mit Magnetkern, wenn die Pole sich umkehren - oder auch, wenn es tatsächlich zu Mehrfachpolen kommen sollte. ?

    Wird es nur Auswirkungen auf Magnete haben (wenn überhaupt) oder auch auf Elektrizität an sich? Oder "nur" auf alles, was elektronische Kleinstbauteile beinhaltet?

    Lieben Gruß von der völlig Physikverständnislosen, aber neugierigen Nehalennia, die wirklich auf einfach und logisch erklärte Antworten hofft....
    :bounce: <- EichhörnchenSyndrom.... Ich nach dem 8. Kaffee.....

    #2
    Hallo Nehalennia,

    Zum einen gibt es da die elektromagnetische Induktion, dass also ein veränderliches magnetisches Feld ein elektrisches Feld erzeugt (induziert). Darauf basieren z.B. Generatoren oder Transformatoren. Bei einer Umpolung des Erdmagnetfeldes wird die Änderung des Magnetfeldes aber vermutlich so langsam erfolgen, dass solche Induktionseffekte kaum ins Gewicht fallen würden. Viel problematischer wird sein, dass die Erde dann zeitweise gar kein Magnetfeld besitzen würde, und damit auch dessen abschirmende Wirkung gegen elektrisch geladene Teilchen des Sonnenwindes wegfallen würde. Diese elektrisch geladenen Teilchen würden dann ungehindert den Erdboden erreichen und könnten dort elektrische Geräte in ihrem Betrieb stören.

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      #3
      Zitat von Nehalennia Beitrag anzeigen
      Elektromagnetismus sind doch Elektrizität und Magnetismus, die zusammen auftreten, oder?
      Elektromagnetismus tritt überall auf wo Strom fließt

      Wird es nur Auswirkungen auf Magnete haben (wenn überhaupt) oder auch auf Elektrizität an sich? Oder "nur" auf alles, was elektronische Kleinstbauteile beinhaltet?
      Magnete und Elektrizität sind nicht auf das Erdmagnetfeld angewiesen.
      Der Polsprung an sich hat keine Auswirkung. Das kannst du sogar selbst ausprobieren, nimm ein Elektrisches Gerät und dreh es schnel um die eigene Achse. Für das Gerät wäre das ein Polsprung, aber es passiert nichts.

      Das Problem ist die Induktion durch den Sonnenwind wenn das Erdmagnetfeld durch den Polsprung zeitweise zusammenbricht.
      Dadurch können elektronische Geräte zerstört werden. Dafür müssen sie aber sowas wie eine Antenne haben die die Induktion auffängt.
      Als erstes würde flächendeckend der Strom ausfallen, da die Stromnetze sehr empfindlich auf Störungen reagieren und die Überlandleitungen als Antennen für die Induktion fungieren, d.h. es kommt zu Überspannung und/oder Frequenzänderung im Netz und die können tödlich für alle elektronischen Geräte sein die ohne Überspannungsschutz am Netz hängen.



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        #4
        Zitat von Agent Scullie Beitrag anzeigen
        ..., dass also ein veränderliches magnetisches Feld ein elektrisches Feld erzeugt (induziert). Darauf basieren z.B. Generatoren oder Transformatoren. Bei einer Umpolung des Erdmagnetfeldes wird die Änderung des Magnetfeldes aber vermutlich so langsam erfolgen, dass solche Induktionseffekte kaum ins Gewicht fallen würden.
        Okay.... Aber es gibt wohl auch Nachweise, dass es nicht immer langsam von statten geht - hat das dann doch Einfluss? Und wenn ja, in wie fern?
        Wie würden Magnete auf mehrere Pole reagieren? Passiert nix? Oder nur, dass Kompassnadeln nicht mehr zuverlässig nach Norden zeigen, je nach dem, wo grad der stärkste positiv geladene Pol ist? Oder wie muss ich mir das vorstellen?
        :bounce: <- EichhörnchenSyndrom.... Ich nach dem 8. Kaffee.....

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          #5
          Zitat von Wolf4310 Beitrag anzeigen

          Magnete und Elektrizität sind nicht auf das Erdmagnetfeld angewiesen.
          Der Polsprung an sich hat keine Auswirkung. Das kannst du sogar selbst ausprobieren, nimm ein Elektrisches Gerät und dreh es schnel um die eigene Achse. Für das Gerät wäre das ein Polsprung, aber es passiert nichts.
          So einfach ist ein Polsprung "hausgemacht" erklärt?!

          Zitat von Wolf4310 Beitrag anzeigen
          Dafür müssen sie aber sowas wie eine Antenne haben die die Induktion auffängt.
          Als erstes würde flächendeckend der Strom ausfallen, da die Stromnetze sehr empfindlich auf Störungen reagieren und die Überlandleitungen als Antennen für die Induktion fungieren, d.h. es kommt zu Überspannung und/oder Frequenzänderung im Netz und die können tödlich für alle elektronischen Geräte sein die ohne Überspannungsschutz am Netz hängen.
          Wie siehts aus mit Autos, Herzschrittmachern oder anderen Dingen, die auf die ein oder andere Weise und in unterschiedlichem Maß ja auch mit Strom arbeiten? Funktionieren Notstromaggregate oder erstmal auch nicht?
          :bounce: <- EichhörnchenSyndrom.... Ich nach dem 8. Kaffee.....

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            #6
            Zitat von Nehalennia Beitrag anzeigen
            Elektromagnetismus sind doch Elektrizität und Magnetismus, die zusammen auftreten, oder?
            Vereinfacht gesagt Ja, die Grundlagen lassen sich leicht nachholen: https://de.wikipedia.org/wiki/Magnetismus

            Zitat von Nehalennia Beitrag anzeigen
            Ich bin mal wieder an der Theorie der Magnetfeld-Umkehr hängen geblieben.... Was passiert mit Geräten, die mit Spulen, also auch mit Elektromagnetismus arbeiten, mit Geräten mit Magnetkern, wenn die Pole sich umkehren - oder auch, wenn es tatsächlich zu Mehrfachpolen kommen sollte. ?
            Du meinst damit das Erdmagnetfeld? Das ist viel zu schwach, um die meisten technischen Geräte zu beeinflussen. Eine Poländerung hätte hier keinen direkten Einfluss, die sekundären Effekte durch einen stärkeren Einfluss des Sonnenwindes, hat Scullie ja schon angesprochen.

            Zitat von Nehalennia Beitrag anzeigen
            Wie würden Magnete auf mehrere Pole reagieren? Passiert nix? Oder nur, dass Kompassnadeln nicht mehr zuverlässig nach Norden zeigen, je nach dem, wo grad der stärkste positiv geladene Pol ist? Oder wie muss ich mir das vorstellen?
            Das Erdmagnetfeld ist nicht stark genug um industrielle Dauermagnete in ihrer Funktion zu beeinflussen, und solange diese nicht so leicht drehbar gelagert sind wie eine Kompassnadel, hat das auch keinen Einfluss auf ihre physische Ausrichtung. Denn Versuch mit der Kompassnadel kannst du leicht selbst machen.


            Zitat von Nehalennia Beitrag anzeigen
            Wie siehts aus mit Autos, Herzschrittmachern oder anderen Dingen, die auf die ein oder andere Weise und in unterschiedlichem Maß ja auch mit Strom arbeiten? Funktionieren Notstromaggregate oder erstmal auch nicht?
            Für die störende Induktion durch den Sonnenwind sind nur sehr lange Leiter anfällig (z.B. Überlandleitungen). Für Autos, Herzschrittmacher und kleine Hausnetze mit Notstromaggregat (dann aber bitte vom externen Versorgungsnetz trennen) wirkt hier der Effekt in einem zu kleinen Ausmaß.
            Menschen mit Herzschrittmacher, sollten übrigens vermeiden sich sehr starken Magnetfeldern zu nähern. Denen begegnet man allerdings nicht im normalen Alltag, sondern eher in der Industrie, dafür gibt es ein eigenes Warnschild.

            Klicke auf die Grafik für eine vergrößerte Ansicht

Name: images.png
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ID: 4463020
            Well, there's always the possibility that a trash can spontaneously formed around the letter, but Occam's Razor would suggest that someone threw it out.
            Dr. Sheldon Lee Cooper

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              #7
              Zitat von Nehalennia Beitrag anzeigen
              Wie siehts aus mit Autos, Herzschrittmachern oder anderen Dingen, die auf die ein oder andere Weise und in unterschiedlichem Maß ja auch mit Strom arbeiten? Funktionieren Notstromaggregate oder erstmal auch nicht?
              Das kommt auf die Intensität der Induktion, der länge der Antenne an und wie gut das Gerät abgeschirmt ist.
              Bis zu einem gewissen Maß werden Stromschwankungen toleriert, je nach Gerät mehr oder weniger.
              Ob ein Stromagregat funktioniert hängt davon ab wie groß das Netz ist das es versorg.
              Ein paar Stunden nachdem das Erdmagnetfeld weg ist, dürften Stromagregate aber wieder funktionieren, da sich in der oberen Atmosphäre ein lokales Magnetfeld aufbaut.

              Vor einigen Jahren gab es in Nordamerika mal einen großflächigen Stromausfall, ausgelöst durch starken Sonnenwind

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                #8
                Zitat von Nehalennia Beitrag anzeigen

                Okay.... Aber es gibt wohl auch Nachweise, dass es nicht immer langsam von statten geht - hat das dann doch Einfluss? Und wenn ja, in wie fern?
                Wie würden Magnete auf mehrere Pole reagieren? Passiert nix? Oder nur, dass Kompassnadeln nicht mehr zuverlässig nach Norden zeigen, je nach dem, wo grad der stärkste positiv geladene Pol ist? Oder wie muss ich mir das vorstellen?
                Gemeint sind schnelle Polsprünge gemessen an geologischen Zeiträumen. Für einen Geologen ist eine komplette Polumkehr innerhalb von 100 Jahre schnell. Für den Menschen ist das aber eine Ewigkeit.

                Im Moment haben wir schon mehrere Pole. Im Südatlantik hat sich bereits ein neuer magnetischer Südpol gebildet, der das Magnetfeld dort schwächt. (aber nicht umkehrt, noch nicht)
                https://de.wikipedia.org/wiki/S%C3%B...ische_Anomalie
                Die Folge ist eine erhöhte Teilchenstrahlung, die empfindliche Geräte stört. Einige Satelliten müssen z.B. abgeschaltet werden, wenn sie die Zone überfliegen.

                Würde das Magnetfeld der Erde sich umpolen, dann würde das überall passieren. Empfindliche Geräte wie z.B. Mikroelektronik könnte dann einfach durchbrennen. Jeder moderne Computer müsste dann vor der Strahlung geschützt werden wie bei Satelliten. Ganz so furchtbar wie im Fernsehen würde es aber nicht werden. Die Strahlung ionisiert die Atmosphäre und das erzeugt wiederum ein Magnetfeld, das vor einem Teil der Strahlung schützt. Nebeneffekt davon sind Polarlichter auf der gesamten Tagseite.

                Magnete interessiert das Erdmagnetfeld kaum. Jeder Küchenmagnet ist an seiner Oberfläche stärker als das Erdmagnetfeld. Kompassnadeln würden dann zu den lokalen Polen zeigen oder irgendwohin, je nachdem wo an ist.

                Das Problem ist also nicht das Magnetfeld, sondern die ionisierende Strahlung der Sonne. Ohne Magnetfeld hat man praktisch einen anhaltenden geomagnetischen Sturm.
                https://de.wikipedia.org/wiki/Magnetischer_Sturm
                Überlandleitungen sind wie riesige Antennen. In einem solchen Fall könnte man das Stromnetzt nur noch komplett abschalten und hoffen, dass die Kabel nicht durchbrennen. Im besten Fall kann man die Schwankungen kontrollieren, aber Stromausfälle wären trotzdem eher die Regel als die Ausnahme. Unser heutiges Stromnetzt ist einfach sehr empfindlich gegenüber jeder Störung.

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                  #9
                  Zitat von pollux83 Beitrag anzeigen
                  Würde das Magnetfeld der Erde sich umpolen, dann würde das überall passieren. Empfindliche Geräte wie z.B. Mikroelektronik könnte dann einfach durchbrennen. Jeder moderne Computer müsste dann vor der Strahlung geschützt werden wie bei Satelliten.
                  Du stellst das recht übertrieben dar, bei Satelliten trifft der Sonnenwind auf eine sehr dünne Restatmosphäre die bei starker Aktivität ionisiert wird. Auch ohne das Erdmagnetfeld, reicht die Energie des Sonnenwindes nicht einmal annähernd aus, um die Atmosphäre in Bodennähe so zu ionisieren das hier Mikroelektronik zu schaden kommen könnte.
                  Induktion wiederum, ist in erster Linie ein Problem bei langen Überlandleitungen, hier kann der Netzbetreiber aber auch Schutzmaßnahmen treffen. Moderne Hochspannungsnetze schalten heute recht schnell ab, allein schon zum Eigenschutz. Ansonsten sind für den Endanwender gute Überspannungsschutzmaßnahmen immer zu empfehlen.
                  Das dritte Problem der Satelliten die erhöhte Bremswirkung der oberen Atmosphäre, kann man am Boden vernachlässigen.

                  Das Thema ist recht gerne Gegenstand von "Dokumentationen", die des Unterhaltungswertes wegen gerne übertreiben.
                  Well, there's always the possibility that a trash can spontaneously formed around the letter, but Occam's Razor would suggest that someone threw it out.
                  Dr. Sheldon Lee Cooper

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                    #10
                    Zitat von Enas Yorl Beitrag anzeigen

                    Du stellst das recht übertrieben dar, bei Satelliten trifft der Sonnenwind auf eine sehr dünne Restatmosphäre die bei starker Aktivität ionisiert wird. Auch ohne das Erdmagnetfeld, reicht die Energie des Sonnenwindes nicht einmal annähernd aus, um die Atmosphäre in Bodennähe so zu ionisieren das hier Mikroelektronik zu schaden kommen könnte.
                    Induktion wiederum, ist in erster Linie ein Problem bei langen Überlandleitungen, hier kann der Netzbetreiber aber auch Schutzmaßnahmen treffen. Moderne Hochspannungsnetze schalten heute recht schnell ab, allein schon zum Eigenschutz. Ansonsten sind für den Endanwender gute Überspannungsschutzmaßnahmen immer zu empfehlen.
                    Das dritte Problem der Satelliten die erhöhte Bremswirkung der oberen Atmosphäre, kann man am Boden vernachlässigen.

                    Das Thema ist recht gerne Gegenstand von "Dokumentationen", die des Unterhaltungswertes wegen gerne übertreiben.
                    Ja und nein. Mikroelektronik wird immer empfindlicher je kleiner sie wird. Da reicht irgendwann ein hochenergetisches Proton und der Transistor ist Schrott. Um welchen Faktor würde denn die Teilchenstrahlung ohne Magnetfeld in Bodennähe und in 10 km Höhe zunehmen bei normalen Sonnenwind und bei Sonnenstürmen?

                    Schon heute können Sonnenstürme erdnahe Satelliten lahmlegen, da diese sich auf das Erdmagnetfeld verlassen. Ohne Magnetfeld hätten diese Satelliten ein echtes Problem.

                    Da so ein Polsprung aber recht langsam ist würde ich sagen die Menschheit schafft es sich anzupassen bevor alles lahmgelegt wird. Da sind heutige Sonnenstürme viel gefährlicher, das wir nur wenig Vorwarnzeit haben.

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                      #11
                      pollux83

                      Oh du meinst eine direkte Einwirkung durch hochenergetische Partikel auf Mikroelektronik. Dabei unterschätzt du etwas die Absorption durch die Atmosphärensäule. Von den Partikeln die es heute schon durch das Erdmagnetfeld schaffen, erreicht praktisch keines die Erdoberfläche. Ab etwa 20 km Höhe entstehen durch die Kollision von hochenergetischen Partikeln und der Atmosphäre ein Teilchenschauer von Sekundärpartikeln (Proton der Energie von 1015 eV zu etwa eine Million Sekundärteilchen). Nur ein kleiner Teil der wesentlich energieärmeren Sekundärteilchen erreicht davon die Erdoberfläche.
                      Eine Zunahme der hochenergetischen Partikel durch eine Abschwächung des Erdmagnetfeldes, ändert nichts an der Absorptionsleistung der Atmosphäre. Um Mikroelektronik am Boden würde ich mir keine Sorgen machen, der Teil der Sekundärteilchen die am Boden ankommen, hat dafür zu wenig Energie.
                      Well, there's always the possibility that a trash can spontaneously formed around the letter, but Occam's Razor would suggest that someone threw it out.
                      Dr. Sheldon Lee Cooper

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                        #12
                        Zitat von Enas Yorl Beitrag anzeigen
                        pollux83
                        Eine Zunahme der hochenergetischen Partikel durch eine Abschwächung des Erdmagnetfeldes, ändert nichts an der Absorptionsleistung der Atmosphäre. Um Mikroelektronik am Boden würde ich mir keine Sorgen machen, der Teil der Sekundärteilchen die am Boden ankommen, hat dafür zu wenig Energie.
                        Das klingt doch beruhigend.

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