5.7 Die Ringspule
Zur Erzeugung von Magnetfeldern wird oft eine Ringspule mit einer großen Zahl von Windungen eingesetzt. Das Feld in einem Spalt, der aus dem Torus herausgeschnitten wird, wird zu Experimenten genutzt. Die Feldsituation in einem idealen Torus mit Spalt soll in dieser kurzen Aufgabe analysiert werden.
Aufgabenstellung
Ein Magnetfeld wird in einer Toroidspule erzeugt, die einen Kern aus weichem Eisen mit der Permeabilität hat (Abb. 0.1).

Abbildung 0.1: Die Ringspule

Die magnetische Induktion und die magnetische Feldstärke können dann als proportional angesehen werden. Ein Strom fließt durch die (gleichmäßig verteilten) Windungen um den Kern. Berechne das - und das -Feld im Innern des Torus. Gib das Resultat in SI- und in CGS-Einheiten an. Aus dem Eisen wird ein Segment mit dem Öffnungswinkel , das von ebenen Schnittflächen senkrecht zu der Torusachse begrenzt ist, ausgeschnitten (Abb. 0.2).

Abbildung 0.2: Segmentierte RIngspule

Berechne das - und das -Feld im Innern des Torus, wenn

(a)
  ein Luftspalt vorliegt
(b)
  das ausgeschnittene Segment durch ein Material mit der Permeabilität ersetzt wird.

Fragen zur schrittweisen Gewinnung der Lösung

Lösung

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