Warum eine leichte Magnetisierung zu einem schwachen Vorlauf führen kann

Diskutiere Warum eine leichte Magnetisierung zu einem schwachen Vorlauf führen kann im Uhrenwerkstatt Forum im Bereich Uhren-Forum; Moin Moin, es gibt einen Mythos mit dem ich aufräumen will: "Wenn eine Uhr + 20 sec/d vorläuft dann kann sie nicht magnetisiert sein, weil eine...
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Gödel

Gast
Moin Moin,

es gibt einen Mythos mit dem ich aufräumen will:

"Wenn eine Uhr + 20 sec/d vorläuft dann kann sie nicht magnetisiert sein, weil eine magnetisierte Uhr immer zu einem Vorlauf im Minutenbereich führt"


Das kann per se falsch sein!

Wenn eine Uhr, die ehemals + 5 sec/d gelaufen ist plötzlich eine Gangabweichung von + 20 sec/d hat, kann das viele Gründe hierfür geben. Ein Grund kann aber eben auch eine magnetisierte Spirale sein!

1. Theorie (grau und langweilig, muß aber sein!)

Fe, Ni und Co zählen zu den Ferromagneten. Aber Nivarox-Spiralen enthalten in ihrer Legierung eben auch Fe und Ni, womit Nivarox-Spiralen magnetisierbar sind.
Metalle wie Fe und Ni sind im festen Zustand Kristalle (Nein, nicht eure Kronleuchter im Wohnzimmer) was bedeutet, dass sie beim abkühlen aus dem flüssigen Aggregatzustand kristallin in den festen Aggregatzustand kondensieren.

Vereinfacht dargestellt sieht ein kristallines Gitter so aus (so ähnlich wie diese Klettergerüste auf den Spielplätzen wo eure Gören rumturnen)

Gitter.jpg

Im obigen Bild sitzt in jedem Knotenpunkt des Würfelgitters ein Fe-Atom. Die Stäbe zwischen den Knotenpunkten sind Bindungsarme. Das macht den Kristall schön fest.

Innerhalb des Volumens dieses Würfelgitters sind die Valenzelektronen aller Fe-Atome gesättigt, weil sich die Fe-Atome an den Händen fassen.

Aber von oben betrachtet, an der Oberfläche des Würfels -visuell ein "Quadratnetz" bzw Gitternetz- sind die Bindungsarme der Fe-Atome zur Kristall-Kontinuums-Grenzfläche NICHT gesättigt. Jeweils ein Arm eines Fe-Atoms in den Knotenpunkten des Gitternetzes "schwebt" frei in der Luft herum.

Was ist ein "Arm"? Ein Arm ist ein Valenzelektron (Elektron in der äußersten Schale) was einen Eigendrehimpuls (Spin) aufweist. Bewegte und rotierende elektrische Ladungen bauen aber ein Magnetfeld auf.

>> Weil das Elektron einen Spin hat, hat es ein Magnetfeld. Dieses Magnetfeld nennen wir jetzt "Elementarmagnet". Magnetfelder aber haben eine Richtung (mathematisch beschrieben als Vektor), weshalb wir den Elementarmagneten einfach als Pfeil darstellen. <<

Also: Pfeile (Elementarmagneten) an der Oberfläche des Würfels = Gitternetz, sieht jetzt so aus:

Ising.jpg

Die Kugeln sind die Fe-Atome. Ganz außen schwirrt ein Elektron was um sich selbst dreht. Macht ein Elektronen-Magnetfeld. Ist hier als Pfeil dargestellt.

Schaut euch obiges Bild genau an: Wir sehen, die Pfeile zeigen alle in unterschiedliche Richtungen.
Warum ist das so: Das liegt daran, dass wir es auf der Erde schön warm haben, so typischerweise Zimmertemperatur. Wenn das nicht so wäre und wir uns auf dem Pluto befinden würden wo ca -270° C herrschen, sähe das Bild ganz anders aus. Alle Pfeile würden in die gleiche Richtung zeigen.

- Bei Zimmertemperatur ist Fe nicht magnetisch. Alle Pfeile zeigen in unterschiedliche Richtung weil alle Fe-Atome vor Freude zittern. Die Magnetisierung M ist gleich Null. M = 0.

- Wenn es ganz doll kalt ist wie auf dem Pluto, sind die Fe-Atome traurig und gehen in den Winterschlaf. Sie zittern nicht mehr sondern sind ganz ruhig. Das führt dazu das alle Pfeile in die gleiche Richtung zeigen. Die Magnetisierung ist maximal oder bei 100%. M = 1. Eisen auf dem Pluto ist ein Magnet.


>>>> Es gibt aber noch eine Möglichkeit die Pfeile auf dem Quadratnetz alle auszurichten: Wir zwingen die Pfeile durch ein externes Magnetfeld H alle in eine Richtung zu schauen: WIR HALTEN EINEN Magneten davor. <<<<

Fall A: Wenn der Magnet ganz weit weg ist, ist H = 0. Die Magnetisierung des Eisens ist M = 0.

Fall B: Wenn wir den Magneten etwas näher heranführen, wird ein Teil der Pfeile ausgerichtet (zB nur 30% der Pfeile ist ausgerichtet). Der Rest der Pfeile -70% der Pfeile- schwurbeln aber noch wild durcheinander. Damit ist die Magnetisierung nun M = 0,3

Fall C: Wenn wir nun den Magneten ganz nah dran halten und der Magnet ganz super-dupi dolle stark ist, weden ALLE Pfeile ausgerichtet. Die Magnetisierung ist maximal bei 100%: M = 1

2017-07-05_11-58-57.jpg

Obiges Bild ist die sogenannte magnetische Hysteresekurve bzw Magnetisierungskurve:

- Punkt B1 ist der Fall B. Die Spirale ist nur ein bisschen magnetisiert. Die Uhr läuft zB plötzlich + 20 sec/d.

- Punkt B2 ist fast schon in der Sättigung. Die Spirale der Uhr ist fast maximal magnetisiert. Die Uhr läuft plötzlich krassmässig + 10 Min/d vor!


Versteht ihr jetzt?




Nachfolgend noch mehr Details. Wen es nicht interessiert, den Abschnitt zwischen +++++ und ++++++ einfach überspringen!
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++


Einschub I: Was passiert mit der Spirale wenn sie magnetisiert ist?

Wenn die Spirale magnetisiert wird, dann "verklebt" die Spirale magnetisch. Konkret: Die Spiralwindungen werden magnetisch und ziehen sich gegenseitig an. Die Spirale wird schwerer "atmen", dass bedeutet das die Spirale sich versteift und die Frequenz sich erhöht. Damit schwingt die Spirale schneller und man hat einen Vorlauf. Achtung: Es kann passieren dass die Spiralwindungen derart stark magnetisch verklebt werden das sie aneinander kleben bleiben, in diesem Fall steht die Uhr komplett!

Mythos: Wenn die Spirale sich magnetisch verklebt, dann hat sie eine kleinere Amplitude und schwingt schneller...

>>> Das ist physikalisch vollständig falsch!!

Begründung:

- Für kleine Amplituden ist die Frequenz einer Unruh:

w = sqrt (D/I) --- (1)

w = Frequenz der Unruh = 2*pi*f (f = Frequenz)
sqrt = Wurzel
D = Direktionsmoment der Spirale. Das Direktionsmoment entspricht der Hookeschen Federkonstante bei longitudinalen Auslenkungen
I = Trägheitsmoment

Gleichung (1) sagt: Die Frequenz der Unruh hängt nur von der Federkonstanten D der Spirale und dem Trägheitsmoment der Unruh ab. Will ich also eine hohe Frequenz der Unruh, mache ich die Spirale steifer (hohe Federkonstante) oder das Trägheitsmoment der Unruh kleiner. IN DIESER GLEICHUNG KOMMT NICHT DIE AMPLITUDE VOR! Die Frequenz der Unruh ist Amplituden unabhängig!

Was passiert mathematisch mit einer verklebten Spirale?

Es gilt:

D = I *G / L --- (2)

D = Federkonstante aka Direktionsmoment Spirale
G = Schubmodul für den Federdraht, typischerweise = 81500 N/mm²
L = Spirallänge

Wenn eine Spirale magnetisch verklebt, schwingt sie enger. Das bedeutet, dass die Spirallänge kürzer wird. Da aber L im Nenner von Gleichung (2) steht, wird der Quotient größer bzw die Federkonstante D wird größer!

Wenn aber die Federkonstante D größer wird, dann wird auch die Frequenz w der Unruh größer. Die Unruh schlägt schneller und man hat einen messbar schnelleren Vorlauf.


Merke - Die richtige Sprechweise bei einer magnetisierten Uhr: Ist die Spirale magnetisch verklebt, dann versteift sich die Spirale und die Unruh schlägt schneller.

Einschub II: Entmagnetisiert sich meine Uhr von alleine wenn ich lange genug warte?

Prinzipiell hilft Temperatur magnetisiertes Fe und Ni zu entmagnetisieren. Erhitzt man beide Metalle bis zur Curie-Temperatur, verlieren die Ferromagnetika ihre magnetischen Eigenschaften. Bei Fe beträgt die Curie-Temperatur 768 °C und bei Ni 360°C. Allerdings kann schon deutlich unterhalb der Curie-Temperatur die Magnetisierung mit der Zeit verschwinden. Jedoch liegt der Temperaturbereich deutlich oberhalb der Zimmertemperatur. In der Konsequenz braucht es eine sehr lange Zeit bis sich die Magnetisierung unmerklich von alleine aufhebt.

Wenn wir von einer logarithmisch-zeitabhängigen Entmagnetisierungs-Kurve ausgehen, ist der Entmagnetisierungsprozess tatsächlich extrem langsam, da der Logarithmus schwächer ist als jede existierende Potenzfunktion.

Einschub III: Was passiert beim entmagnetisieren im Entmagnetisierungsgerät?

Entmagnetisiert werden Materialien meist durch ein erst starkes Wechsel-Magnetfeld, das dann allmählich abklingt. Dieses Magnetfeld muss so stark sein, dass die Koerzitivfeldstärke des aufmagnetisierten Materials erreicht wird. Durch das Wechselfeld erfolgt eine Ummagnetisierung der dauermagnetischen Materialien mit abnehmender Amplitude. Damit wird die Hysteresekurve mit abnehmender Amplitude der magnetischen Feldstärke und der Magnetflussdichte durchlaufen, bis das Dauermagnetfeld null ist. Im nebenstehenden Bild beginnt man beispielsweise rechts oben, dann geht es immer entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn nach links unten, dann wieder nach rechts oben, aber nicht mehr so weit etc. Wenn nach vielen Umläufen die kleinste Schleife am Schnittpunkt der beiden Achsen erreicht ist, kann man das externe Magnetfeld abschalten, das Eisen ist weitgehend entmagnetisiert.

entmagnetisierung.jpg

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++






2. Das Experiment (jetzt werden alle wieder wach):

1. Movado mit Zenith cal 3019 PHC. 45 Jahre alt. Die Kurve ist scharf und gerade. Perfekt!

1.jpg

2. Küchenmagnet. Ca 1 cm über den Boden der Uhr gehalten

2.jpg

3. Die Uhr ist ein bisschen magnetisiert. Die Gangabweichung: +9 Sek/d! Nicht 10 Min/d.....

3.jpg

4. Entmagnetisierungsgerät. Knopf drücken. Fertig

4.jpg

5. Nach dem entmagnetisieren auf die Zeitwaage: Läuft wieder perfekt bei 0 sec/d

5.jpg


Was lernen wir daraus?

- Oftmals ist eine Uhr ein bisschen magnetisiert ohne das wir es merken, weil die Uhr ein bisschen schneller läuft. Grund ist unsere technisierte Umwelt: Lautsprecher, Flughafen-Metalldetektoren, Klipp-Magneten von Taschen ect pepe.

Wenn eure Uhr also etwas zu schnell läuft, könnte sie magnetisiert sein. Als ersten Schritt würde ich zum Uhrmacher gehen und die Uhr entmagnetisieren lassen. Wenn das nicht hilft kommt erst der zweite Schritt: Regulieren oder Service durchführen lassen.

Ich hoffe ihr hattet etwas Spaß in dem Faden trotz der grauen Theorie.

mfg,
Gödelmat
 
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:
neset530d

neset530d

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Gödel, Du bist :super:
Warum sind es oft die Gören, die am Spielplatz herumtollen?
 
elekticker

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Hey, das Experiment muss ich mal nachmachen. Dann weiß ich wenigstens, ob der chinesische Entmagnetisierer (den ich nie aus den Augen lassen würde, solange er an der Steckdose hängt) auch wirklich tut, was er soll.
 
chrisom

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Hallo Gödel,

toller Beitrag, Danke dafür!

Der Vollständigkeit halber würde ich schon noch gerne die Zeitwaage sehen bei "vollkrass magnetisierter Uhr" :D nicht nur "ein bisschen magnetisiert"...
 
RiGa

RiGa

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Hallo, Gödelmat ;-)

Magnetisierung schwebt in der Tat so als "graues Gespenst" durch die Uhrenwelt.
Wird gerne für vieles herangezogen.

Bei einer hochinteressanten Vorführung bei Breguet (klarerweise waren die einzelnen Modelle noch wesentlich interessanter) wurde live und mit einer Probeuhr (die wohl diesbezüglich schon einiges auf dem Buckel ... ääähh ... Boden hatte, magnetisiert und anschließend wieder entmagnetisiert.
Megainteressant, zumal die spezifische Vorgehensweise in sämtlichen Schritten von einem Kundigen erläutert wurden.
Seitdem stehe ich Magneten ein wenig skeptischer gegenüber.

Gruß, Richard
 
BBouvier

BBouvier

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Danke sehr, Gödel!!

Wie überaus lichtvoll!
Früher (ganz früher) hatte ich noch keinen blassen Schimmer hinsichtlich Uhren&Magneten.
Dann wußte ich Bescheid ... man muß ja nicht dumm bleiben.
Dann wußte ich, daß das leider nur Unsinn war.
Und nun weiß ich, daß das Bescheidwissen bezüglich des Unsinns ein schimmerloser Irrtum war:
=>
Einmal 360 Grad spiralig die Kampfkurve gedreht - Überblick und solides Wissen
auf höherem Niveau.

Besten Dank noch einmal!
BB
 
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pre-mastered

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Danke Gödel. Dieser Faden gehört in jede Favoritensammlung.
 
Vogel

Vogel

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Der Gödel kann ja richtig gute Beiträge liefern (wenn er will) - Respekt :super:
 
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Gödel

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@ neset: Das die Gören auf dem Klettergerüst rumhängen ist nur eine Phase. Später hängen sie mit den Jungs auf den Tischtennisplatten herum :D

@elekticker: Vorsicht! Die chinesischen Entmagnetisierer sind Grütze. Es kann sein das Du mindestens fünf Entmagnetisierungsversuche durchführen musst bis Du ein zufriedenes Ergebnis erzielen kannst. Wenn Du keinen timegrapher besitzt, wird es noch zusätzlich schwierig.

@chrisom: um die Spirale vollständig zu magnetisieren braucht man entweder einen sehr starken Permanentmagneten den ich nicht habe, oder ich müsste den Bodendeckel aufschrauben und den relativ schwachen Küchenmagneten direkt über der Spirale haben...und darauf hab ich jetzt keine Lust.

@ Daniel: Danke

@ RiGa: Ich erinnere mich an den Omega-Film wo gegen eine Rolex verglichen wurde. Die Rolex blieb stehen, die Omega lief weiter. Die haben damals aber einen richtig fetten Permanentmagneten benutzt.

@ Bouvier: Gerne doch!
 
elekticker

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Danke für die Warnung. Timegrapher ist vorhanden, sonst würde es mir für das Experiment an Geduld fehlen. Ich bin gespannt auf die Wirkung des kleinen Chinesen. Bis jetzt habe ich ihn nur mit Schraubenziehern und Büroklammern getestet. Bei Uhren habe ich noch keine positiven oder negativen Effekte gehabt. Kann aber sein, dass die einfach nicht magnetisiert waren.

No risk, no fun :D
 
Aeternitas

Aeternitas

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...nett geschrieben...aber Du lässt die "Black Box" der Wirkung auf die Spirale aus...aus meiner Sicht wird nämlich die Schwingung gedämpft...was aber nicht unbedingt zu einer kleineren Frequenz führt, sondern eher zu kleinerer Amplitude.

Diesen Effekt letztendlich aufzuklären wäre eine Doktorarbeit an sich- vielleicht ja schon geschehen.

Ich halte die ganze Chose von Magnetisierung für total überdreht, zumal ja die Magnetisierung aufgrund der Schwingung der Spirale nicht sehr lange aufrecht bleibt und logarithmisch relativ schnell sehr stark nachlässt.
 
G

Gödel

Gast
Hallo AL,

ich bin auf Dein Beitrag mit Einschüben eingegangen. Du findest meine Antwort in dem Textteil zwischen +++++ und +++++.
 
T. Freelancer

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Das, was Du so in Deinem Postulat der 2 Sätze schreibst habe ich im Experiment bestätigen können ( zum 2. Satz kann - kann aber auch nicht - stimmt auch ).
Aber dass Du ein El primero als "Opferuhr" nimmst, das geht gar nicht ;-)
Unsere Experimente beim OL Stammtisch zeigten aber auch, dass die Uhr deutlich langsamer gehen kann.
 
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LERVIN

LERVIN

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Ich sach ma danke für den Beitrag, den ich mit Interesse gelesen habe!
 
Klausuhr

Klausuhr

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Ich fühle mich auch (ein bisschen) magnetisiert mit entsprechend geringem Vorlauf nach dem Lesen dieses Beitrages.:klatsch:

Nicht so schlecht für nen hauptberuflichen Fußpfleger:lol:,

Ich bin gespannt, was unsere Uhrmacher dazu sagen?! Das gehört doch bestimmt zur Grundausbildung:D....
 
Popocatepetl

Popocatepetl

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Naja, ohne jetzt einen fachtheoretischen Background wie Gödel zu haben, kann ich seine Schlußfolgerungen mit Erfahrungswerten aus der Praxis unterlegen.

Meine LG arbeitet im Rettungsdienst und hat da mit starken Funkgeräten u.Ä. zu tun. Ihr Nomos Tangomat, der in der Regel so ganz knapp im Plus hervorragend läuft, war für uns unerklärlicher Weise oft einfach so mal um die +45. Zum Konzi gebracht, der die Uhr auf die Waage gelegt hat. Da hat sie schreckliche Werte gebracht, vor allem die Amplitude war unter aller Sau. Auf den Entmagnetisierer gelegt, und schon war wieder alles ok. Normale Amplitude und perfekte Gangwerte.
 
peter.mone

peter.mone

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... der chinesische Entmagnetisierer (den ich nie aus den Augen lassen würde, solange er an der Steckdose hängt) auch wirklich tut, was er soll.
Dsc_9052.jpg
Danke für den Hinweis, ich wollte den kleinen Blauen schon längst aus der Steckdose holen ... fast schon zu spät wie man sieht!
Gruss Peter
 
MRBIG

MRBIG

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Danke für deinen Beitrag.

Vieles ist auch für Laien verständlich dargestellt.
 
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pre-mastered

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