Ferroxdur_Magnet und Ferrit_Antenne geht das gut?

Zu dieser Frage habe ich schon 2006 an einer anderen Stelle ein Antwort verfasst.

Hier eine Wiederholung der Fakten ohne Bezug auf das spezielle Geraet.

Herr Muehlbrandt hat damals  im RMorg.  mit Post 2 und 5 auf diesen Text verwiesen.

TEXT:

Herr Breu hat ein Bild seines Philips-TV eingestellt, ich habe dort eine Anleihe gemacht.  Es zeigt den Magneten mit Kappe zur magnetischen Abschirmung des Streufeldes

Danke an H. Breu,  Modell ID 10 16 42

 

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Zunächst mal ist es natürlich eine physikalische Tatsache, dass durch eine hinreichend starke
Vormagnetisierung eines Ferritstabes durch ein statisches Magnetfeld dessen magnetische
Permeabilität erniedrigt wird. Dies erklärt sich dadurch, dass der Ferritstab näher an die magnetische Sättigung heran gebracht wird, bei der in einem einfachen Erklärungsmodell alle Elementarmagnete die der Ferritstab enthält ausgerichtet sind. Eine verringerte magnetische Permeabilität des Ferritstabes hat eine verringerte Induktivität L der Spule um den Stab zur Folge, wodurch die Resonanzfrequenz des Eingangskreises zu höheren Werten hin verschoben wird.

Es stellt sich allerdings die Frage, in welcher Größenordnung sich dieser Effekt bei typischen
Magnetfeldstärken von nicht abgeschirmten Lautsprechermagneten bewegt. Ich habe dazu einige
Experimente durchgeführt, die nachfolgend beschrieben sind.

Die Grundanordnung ist in Bild 1 gezeigt und besteht aus einem Schwingkreis mit Ferritantenne
und Drehkondensator. Von einem Signalgenerator wird eine sinusförmige HF Wechselspannung
kapazitiv in den Kreis eingekoppelt. Dies wird einfach dadurch bewerkstelligt, dass das HF
spannungsführende Kabel vom Signalgenerator in die Nähe des Drahtes, der mit dem HF Ende der
Ferritantenne verbunden ist (roter Draht) gerückt ist. Die Spannung in diesem Schwingkreis wird ebenfalls am Draht der mit dem HF Ende der Ferritantenne verbunden ist abgegriffen und
einem Oszilloskop zugeführt.

Die Positionierung des Masse Endes der Ferritantenne ca. 2mm vom Rand des Basisbretts entfernt
ermöglicht es, verschiedene Objekte zur Beeinflussung der Ferritantenne nahe an diese heran zubringen.

Zunächst wird diese Anordnung ohne ein Objekt zur Beeinflussung der Ferritantenne auf eine Resonanzfrequenz von ca. 600kHz (genau: 600.4 kHz) eingestellt. Als nächstes wird, wie in Bild 2 gezeigt, der magnetisch nicht abgeschirmte Permanentmagnet eines Kleinlautsprechers bis auf 2mm an das Masse Ende der Ferritantenne herangebracht. Dieser Permanentmagnet ist immerhin stark genug um ein 160g schweres Eisenwinkelblech zu halten.

Die Resonanzfrequenz des Schwingkreises steigt dadurch auf 612.2kHz was anzeigt, dass die
magnetische Permeabilität des Ferritstabes tatsächlich signifikant erniedrigt wurde. Allerdings kann diese Erniedrigung der magnetischen Permeabilität durch zwei verschiedene Effekte hervorgerufen worden sein.

Da ist zunächst der Vormagnetisierungs-Effekt, der weiter oben bereits beschrieben worden ist.
Andererseits kann die magnetischen Permeabilität auch durch im Metall des Lautsprechers
(insbesondere in der Rückplatte) induzierte Wirbelströme erniedrigt worden sein. Dies erklärt sich wie folgt: Die Wirbelströme im Metall werden durch das magnetische Wechselfeld, welches aus der Ferritantenne heraustritt, verursacht. Das Magnetische Wechselfeld der Ferritantenne kommt aber wiederum größtenteils durch die Ausrichtung der Elementarmagnete im Ferritstab gemäß dem magnetischen Wechselfeld der Spule zustande. Nach der Lenz'schen Regel sind die Wirbelströme im Metall (Wirkung) so gerichtet, dass sie der Ausrichtung der Elementarmagnete im Ferritstab (Ursache) entgegenwirken. Die Ausrichtung der Elementarmagnete im Ferritstab gemäß dem magnetischen Wechselfeld der Spule wird also gehemmt, wodurch die magnetische Permeabilität des Ferritstabes absinkt.

Es liegt daher nahe, anstelle des Lautsprechers eine Platte aus Aluminium (Dicke = 0.8mm) an den Ferritstab heran zubringen (Bild 3).

Aluminium ist ein paramagnetisches Material mit einer magnetischen Permeabilitätszahl von
µ_r = 1.000022. Das bedeutet, dass von einem Aluminiumkörper kein statisches Magnetfeld ausgehen
kann. Weiterhin kann ein statisches Magnetfeld einen Aluminiumkörper praktisch unverändert
durchdringen. Eine Erhöhung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises aufgrund einer Erniedrigung
der magnetischen Permeabilität des Ferritstabes kann in dieser Anordnung daher nur durch den
Wirbelstrom-Effekt verursacht werden. Die gemessene Resonanzfrequenz ist 624.0kHz. Die Erhöhung um 24kHz basiert auf dem Wirbelstrom-Effekt.

Um nun zu sehen, ob der Vormagnetisierungs-Effekt ebenfalls einen nennenswerten Beitrag zur Erniedrigung der magnetischen Permeabilität des Ferritstabes leisten kann wird, wie in Bild 4 gezeigt, der Permanentmagnet des Lautsprechers direkt an die Aluminiumplatte angelegt.

Das statische Magnetfeld des Lautsprechers durchdringt die Aluminiumplatte praktisch unverändert und führt zu einer (quantitativ unbekannten) Vormagnetisierung des Ferritstabes. Eine Erhöhung der Resonanzfrequenz dieser Anordnung gegenüber der vorherigen Anordnung kann daher auf den Vormagnetisierungs-Effekt zurückgeführt werden. (Wirbelströme fließen aufgrund ihrer geringen Eindringtiefe in Metalle fast ausschließlich in der Oberfläche der Aluminiumplatte). Die gemessene weitere Erhöhung der Resonanzfrequenz fällt allerdings mit lediglich 700Hz sehr gering aus. Die Erniedrigung der magnetischen Permeabilität  des Ferritstabes wird fast ausschließlich vom Wirbelstrom-Effekt und nur zu einem äußerst geringen Teil vom Vormagnetisierungs-Effekt bestimmt. Im Rahmen der Genauigkeit der Versuchsanordnung kann streng genommen nicht einmal gefolgert werden, dass der Vormagnetisierungs-Effekt überhaupt nachgewiesen wurde.

Aus diesen Experimenten kann zunächst die Schlussfolgerung abgeleitet werden, dass der
Vormagnetisierungs-Effekt bei der Beeinflussung der Resonanzfrequenz von Ferritantennen-Kreisen bei dem verwendeten Kleinlautsprecher selbst bei Lautsprecherrückseite zu Ferritstab Abständen von ca. 3mm gegenüber dem Wirbelstrom-Effekt vernachlässigbar ist. Es liegt nahe anzunehmen, dass dies auch für magnetisch ungeschirmte Großlautsprecher bei größeren Abständen von einigen cm der Fall ist. Sicherheit kann hier aber nur eine Messung mit den Lautsprechern mit ungeschirmten Ferroxdurmagneten, um die es im obigen Fall geht, bringen.

Gruß Jochen Bauer

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Ein einzelnes Experiment eignet sich als Gegenbeweis nur dann, wenn damit ein Effekt nachgewiesen wird, der bislang verneint wurde.

Dagegen ist es kein Gegenbeweis, wenn ein nachgewiesener Effekt mit dem fraglichen Experiment nicht bestätigt werden konnte.

Da die teureren Lautsprecher in der Nähe der Ferritantenne bei den Radios nicht nur bei Grundig-Geräten eingebaut wurden, sondern auch bei denen anderer Firmen, kann man schon annehmen, daß der Einfluß der Lautsprechermagneten auf die (sich bewegende) Ferritantenne allgemein bei diesen Geräten als störend festgestellt wurde.
Gerade bei Konsumer-Geräten, bei denen mit jedem Pfennig gegeizt wurde (und auch heute mit jedem Cent), hätte man mit Sicherheit keine teueren Lautsprecher eingebaut, wenn gleichartige aber billigere zur Verfügung standen, die genau so gut (in Bezug auf die Gesamtfunktion des Radios) gewesen wären.

Bei dem vorgestellten Experiment in Post #2 fehlen nun aber zur eindeutigen Beurteilung einige Angaben zur Ferrit-Antenne:

• Aus welchem Material besteht der Ferritstab? Ist es gleich oder ähnlich zu dem der in den 50er oder 60er Jahern üblichen?
• Ist der Draht eine HF-Litze?
• Welche Güte hat der Resonanzkreis? Ist die ähnlich zu der bei den in Resonanz betriebenen Ferritantennen der damaligen Radios?

Vielleicht kann ein Sammler z.B. ein Saba-Radio zur Verfügung stellen, bei dem die beiden Lautsprecher (mit unterschiedlichen Magneten) bequem getausch werden können. Damit ließe sich an einem realen Radio nachmessen, wie groß der Einfluß des Magneten auf die (bewegte) Ferritantenne wirklich ist.

MfG DR

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Um Missverständnissen vorzubeugen, bzw. um entstandene Missverständnisse auszuräumen
hier noch eine Ergänzung zu Post #2:

Es soll hier natürlich nicht darum gehen, die aus der praktischen Empfängerentwicklung
gewonnenen Erfahrungswerte bezüglich der Ferritantenne/Lautsprecher Problematik
"wegzudiskutieren". Vielmehr soll darauf hingewiesen werden, dass die Verstimmung des
Eingangskreises mit Ferritantenne durch die Nähe zu Lautsprechern durch zwei Effekte
verursacht werden kann. Der Vormagnetisierungseffekt und der Wirbelstromeffekt. Der
Wirbelstromeffekt kann dabei auch, wie im Experiment gezeigt, deutlich größer sein als
der Vormagnetisierungseffekt.

Natürlich können basierend auf diesem einen Experiment mit einem Lautsprecher und
Ferritstab aus moderner Produktion nur Vermutungen über das Größenverhältnis von
Vormagnetisierungseffekt und Wirbelstromeffekt bei anderen (insbesondere älteren)
Lautsprecher/Ferritstab Kombinationen angestellt werden. Letztendlich muss eine Messung
mit den tatsächlichen historischen Bauteilen erfolgen. Darauf wird in Post #3 von
Herrn Rudolph auch berechtigterweise hingewiesen.

Als weiteren Nachtrag noch die fehlenden Daten zum Versuchsaufbau:

Ferritstab: Ferritstab für Mittelwelle aus moderner Produktion, Material unbekannt
Draht: Kupferlackdraht, Querschnittsfläche 0.4mm²
Güte des Resonanzkreises: Q=85 bei 600kHz

Gruß Jochen Bauer

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Die Ferritantennen (FA) können (zumindest bei größeren Radios) gedreht werden, um Störsender/Störungen auszublenden. Meist ist auch der Drehwinkel noch übersetzt, so daß bei flotter Drehung des Einstellknopfes eine relativ schnelle Drehung der FA erfolgt.

Nun liegt die FA gleichstrommäßig am Gitter 1 der Eingangsröhre (Vorstufe oder Mischer). Wird nun die FA gedreht, entsteht bei Einwirkung eines magnetischen Gleichfeldes von einem Lautsprecher in der Spule der FA ein "Spannungs-Impuls".

Das hat aber zur Folge, daß die Eingangsröhre auf- oder ab-geregelt wird, je nach Polarität des entstandenen Spannungs-Impulses (entsprechend der Drehrichtung). Daher verstärkt die Eingangsröhre kurzzeitig entweder mehr oder weniger. Für die automatische Schwund-Regelung (AGC) des Empfängers ist das aber eine "Störgröße", die von der AGC "ausgeregelt" wird. Dadurch kommt es zum "Flackern" des magischen Auges und in der Lautstärke zu "plopp" Geräuschen.

Ein normaler Käufer hätte den Eindruck gewinnen müssen, daß bei einem solchen Radio irgend etwas defekt sein muß. Man kann sich vorstellen, welche Auswirkung das auf das Marketing gehabt hätte.

Wäre es durch den Lautsprechermagnet nur zu der Verstimmung und damit zu einer Feldstärke-Reduktion gekommen, hätte der Laie das möglicherweise als eine besonders gute FA interpretiert, die in einer (bestimmten) Richtung sehr gut "ausblendet".

Man kann daher davon ausgehen, daß der Einfluß auf die Schwundregelung entscheidend war.

MfG DR

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