Warum nehmen Elektronen in Spulen nicht den kürzeren Weg?

43

Darunter befindet sich eine Kupferspule, die vermutlich einen Elektromagneten bildet. Nach meinem Verständnis bewegen sich die Elektronen um die Spule, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Aber warum springen die Elektronen nicht über die Drähte und nehmen den kürzesten Weg?

Unten habe ich versucht, den Weg zu zeichnen, den die Elektronen (für mich) nehmen könnten:

current electromagnetism coil electricity Ruan
quelle
61
Der Draht ist mit einer Isolierschicht überzogen.
Chamod
1
Sind solche Spulen immer isoliert? Sogar diese wirklich kleinen Drähte, die eine Spule bilden?
Ruan
10
@Ruan Besonders der sogenannte "Magnetdraht".
DKNguyen
6
@Ruan Ich würde sagen, sie sind immer isoliert, denn wenn wir eine Spule in ein System einbauen, soll der Strom durch sie fließen, anstatt eine Abkürzung zu nehmen. Ich zögere nur mit "immer", weil es eine super-exotische Situation geben kann, in der Sie den Kurzfilm wollten. Vielleicht möchten Sie irgendwann einen massiven Kupferring mit etwas verbinden, aber aufgrund einiger mechanischer Eigenschaften möchten Sie ihn eher aus Draht als aus einem massiven Stück. Ich kann mir keine Fälle vorstellen, in denen das passiert, aber Elektrotechniker sind ein kluger Haufen!
Cort Ammon
5
@Ruan-Spulen können aus blankem Draht hergestellt werden, müssen sich jedoch locker drehen (nicht berühren) und können keine hohen Spannungen verarbeiten. Es gibt nicht viele kommerzielle Situationen, in denen dies nützlich ist, aber Sie können es in einem Hobbyprojekt sehen.
Hobbs

Antworten:

100

Diese Art von Draht, der zur Herstellung von Spulen verwendet wird, wird üblicherweise als "Magnetdraht" bezeichnet. https://en.wikipedia.org/wiki/Magnet_wire

Es sieht aus wie blankes Kupfer, ist aber tatsächlich mit einer sehr dünnen Schicht transparenter Isolierung überzogen. Ansonsten haben Sie vollkommen recht - wenn der Draht wirklich blank wäre, würde die Spule nicht funktionieren, da der Strom von einer Leitung zur anderen direkt durchgeschnitten werden könnte.

Glenn Willen
quelle
4
Das macht Sinn, aus irgendeinem Grund konnte ich online keine Antwort finden, danke
Ruan
10
Insbesondere bei Hochspannungsgeräten werden die Wicklungen sorgfältig geschichtet, damit benachbarte Schichten keine großen Potentialdifferenzen aufweisen. Dies reduziert die Belastung der Isolationsschichten, so dass es egal ist, ob sie dünn sind oder beschädigt werden.
Rolinger
14
Und wenn Sie jemals den Fehler gemacht haben, dass dies nur blanker Draht ist, stellen Sie sehr schnell fest, dass Sie nicht daran anlöten können, weil die Isolierung brennt und sich dann in die Quere kommt, wodurch das Anhaften verhindert wird. Beim Löten eines solchen Drahtes muss man das Ende normalerweise chemisch abisolieren, damit es nicht zuerst isoliert wird.
Cort Ammon
2
Und eine versehentliche Beschädigung der Isolation (oder ein Riss aufgrund von Hitze oder korrosiven Umgebungen oder eine übermäßige induktive Bewegung der Spule oder ...) führt zu Kurzschlüssen, bei denen der Strom auf dem Weg abbricht, wodurch der Magnet weniger effektiv wird.
dmckee
2
@CortAmmon Je nach Dicke kann man die Isolierung vom Ende abisolieren, indem man sie nur einige Sekunden in geschmolzenes Lot (an der Spitze des Lötkolbens) taucht. Du wirst es rauchen sehen, was der abbrennende Lack ist
Slebetman
1

Manchmal nehmen sie den kürzesten Weg, wenn sie es nicht sollen. Wie andere gesagt haben, sind die Drähte normalerweise isoliert. Wird ein im Magneten fließender Strom jedoch plötzlich durch eine Unterbrechung unterbrochen, steigt die Spannung an, bis diese Elektronen "herauskommen" - entweder durch Funkenbildung über einen Luftspalt oder durch Durchbrechen der Isolierung.

Dirk Bruere
quelle
Denken Sie an das Wasser in Ihren Rohren. Das Wasser fließt in den Rohren, solange der Druck nicht zu groß ist. Bei ausreichend hohem Druck tritt das Wasser jedoch aus und fließt schließlich zum niedrigsten verfügbaren Punkt. Dies kann passieren, wenn plötzlich eine sehr hohe Spannung an Ihren Induktor angelegt wird. Natürlich kann die Induktivität auch auf andere Weise ausfallen: Zu langer Strom führt zu einer Erwärmung, die die Isolierung zerstört, und Sie haben ein
Rauchproblem