Springen naar inhoud

Halleffect en 'slidewire generator'


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Jorn89

    Jorn89


  • >25 berichten
  • 65 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 18 april 2009 - 10:36

Beste forumbezoekers,

In mijn natuurkundeboek 'University Physics' probeert men uit te leggen waarom de magnetische kracht op de bewegende staaf in een slidewire generator, feitelijk geen arbeid verricht. (voor de eigenaars van dit boek: pagina 1003)
30_09_Slidewire_generator.JPG

De kracht die naar links gericht is in het plaatje, is de kracht F = IL x B. Nu wordt verwacht dat de lezer verondersteld dat deze kracht (negatieve) arbeid verricht op de staaf, wanneer deze beweegt (naar rechts). Dat is dus niet waar, en het boek wil uitleggen waarom.
Er wordt verteld dat deze kracht werkt op de ladingsdragers in de stroom. Hierdoor ontstaat er LINKS een netto positieve lading en rechts een negatieve lading. Hierdoor ontstaat er een elektrisch veld in de staaf, van links naar rechts gericht. Dit elektrische veld verricht, in de richting van de beweging van de staaf, arbeid op de ladingsdragers in de staaf.

Nu begrijp ik uit dit verhaal twee dingen niet:

1. Waarom ontstaat er links positieve lading? In de tekst wordt namelijk gerefereerd aan het Hall-effect, en aangezien de stroom in uit elektronen bestaat die tegen de richting van de stroom in bewegen, werkt deze kracht inderdaad naar links op de elektronen, en hopen zij zich op aan de linkerkant van de staaf. Dan zou er dus links een NEGATIEVE lading moeten ontstaan, met als gevolg een elektrisch veld dat tegengesteld gericht is aan dat van wat ik hiervoor beschreven heb.
In dit plaatje is het Hall-effect te zien:hall.gif

2. Waarom het elektrische veld arbeid verricht op de ladingsdragers wanneer de staaf beweegt, begrijp ik ook niet helemaal.

Zou iemand mij kunnen vertellen waar ik de mist in ga, en het een en ander kunnen uitleggen?

Alvast zeer vriendelijk bedankt,

groeten, Jorn

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6607 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 18 april 2009 - 18:35

Het zou inderdaad kunnen dat door het Hall-effect de ladingsdragers in de draad naar één kant gedrukt worden.
Maar dan zie ik niet wat voor effect dat kan hebben op de magnetische kracht op de draad.
Dus eigenlijk denk ik dat de stelling gewoon niet waar is.

#3

Jorn89

    Jorn89


  • >25 berichten
  • 65 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 18 april 2009 - 22:47

@ klazon:

Volgens mij heb je het niet gelezen, of half gelezen, of niet begrepen. Maar aan deze reactie heb ik weinig.

#4

Phys

    Phys


  • >5k berichten
  • 7556 berichten
  • VIP

Geplaatst op 19 april 2009 - 00:40

hier staat een uitleg over dit probleem.
Never express yourself more clearly than you think.
- Niels Bohr -

#5

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6607 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 19 april 2009 - 13:45

Volgens mij heb je het niet gelezen, of half gelezen, of niet begrepen. Maar aan deze reactie heb ik weinig.

Ik denk zelf dat ik het goed gelezen heb, en ook niet half. Ik denk ook dat ik het probleem goed heb begrepen. Maar jij zit met een probleem, namelijk dat ik de bewering die het boek doet tegenspreek.

#6

Jorn89

    Jorn89


  • >25 berichten
  • 65 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 20 april 2009 - 16:27

Ik denk zelf dat ik het goed gelezen heb, en ook niet half. Ik denk ook dat ik het probleem goed heb begrepen. Maar jij zit met een probleem, namelijk dat ik de bewering die het boek doet tegenspreek.


Ik zit met een vraag, en geef bij die vraag een stukje tekst uit het boek. Vervolgens zeg jij alleen dat de beweringen uit het boek niet waar zijn, zonder onderbouwing. Zoals ik al zei, daar heb ik weinig aan, daar ga ik het echt niet beter door begrijpen.

#7

eendavid

    eendavid


  • >1k berichten
  • 3751 berichten
  • VIP

Geplaatst op 20 april 2009 - 16:59

Ik stel voor dat we ons terug met het onderwerp bezighouden. Er is geen voordeel verbonden aan opmerken dat een reactie niet hulpzaam is. Klazon (en anderen) is (zijn) zo vriendelijk tijd te steken in jouw problemen. Zelfs al lijkt het antwoord je op dit ogenblik niet nuttig, dan nog is dankbaarheid de enige gepaste reactie. Indien we elk antwoord dat ons niet nuttig lijkt beginnen afbreken, is het enige gevolg dat men stopt jou te helpen (terwijl je aan Klazons hulp wel eens heel wat zou kunnen hebben). Een vriendelijk verzoek om nadere uitleg is natuurlijk iets anders.

Dat gezegd zijnde, de link die Phys gaf zou je toch verder moeten helpen?

#8

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6607 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 20 april 2009 - 18:30

Okee, weer terug naar het onderwerp.
In je eerste tekening geef je aan dat er wel degelijk een (elektromagnetische) kracht op de staaf werkt. Bovendien beweegt de staaf, dus er wordt energie geleverd, en wel negatieve energie omdat de richting van de kracht en de richting van de beweging tegengesteld zijn.

Dan heb je nog het genoemde hall-effect binnen de staaf zelf, nl. dat de ladingsdragers binnen de staaf naar één kant worden gedrukt. Maar ik zie absoluut niet dat dit effect ook maar enige invloed uitoefent op de bovengenoemde energie. Vandaar mijn opmerking dat de stelling in het boek onjuist is.

En mocht ik het verkeerd zien, dan moet iemand hier maar inspringen, want ik leer ook nog graag wat bij.

#9

Phys

    Phys


  • >5k berichten
  • 7556 berichten
  • VIP

Geplaatst op 20 april 2009 - 19:39

In je eerste tekening geef je aan dat er wel degelijk een (elektromagnetische) kracht op de staaf werkt. Bovendien beweegt de staaf, dus er wordt energie geleverd, en wel negatieve energie omdat de richting van de kracht en de richting van de beweging tegengesteld zijn.

Je schrijft "elektromagnetische kracht", maar dat is te vaag. Het punt is juist dat een magneetkracht nooit arbeid levert, hetgeen direct volgt uit de Lorentzkrachtuitdrukking LaTeX . Dat zit ingebakken in de theorie der electrodynamica. Als dit wel lijkt te gebeuren (zoals hier) kost het vaak enige moeite om uit te vinden wat dan wel de arbeid verricht.
In dit geval moet je op microscopische schaal gaan kijken wat er gebeurt, en dat is ook precies wat er wordt gedaan in mijn link.
Never express yourself more clearly than you think.
- Niels Bohr -

#10

Jorn89

    Jorn89


  • >25 berichten
  • 65 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 20 april 2009 - 20:24

@Phys: ik heb je link doorgenomen, en het verbaasde me dat hier veel meer uitleg nodig is om het enigzins begrijpelijk te maken. Nu begrijp ik het enigzins, bedankt voor de link. De link met de stof zoals die in mijn boek wordt uitgelegd is ook erg vaag, het wordt daarin slecht uitgelegd. Medestudenten begrepen overigens ook nauwelijk wat in het boek werd uitgelegd, en ik denk ook niet dat het nodig is voor het tentamen om dit stukje te begrijpen zoals het in het boek staat.


Dan kom ik nu nog terug op het Hall-effect, want dat was ook een vraag en dat is iets wat mij en een medestudent al het hele weekend bezighoudt.
Als we naar de plaatjes kijken die er bij staan, komt er een vraag bij me op: Waarom ontstaat er in het bovenste plaatje (volgens het boek) links positieve lading?
De stroom loopt naar boven, echter, de elektronen bewegen naar onderen. Omdat het teken van de elektronen negatief is, werkt de kracht op de elektronen ook naar links, hetzelfde voor deeltjes met positieve lading die naar boven zouden bewegen.
Hier wordt echter gewoon gesproken van een stroom, dus was mijn eerste idee ervan uit te gaan dat het hier om elektronen gaat die naar onderen bewegen. (ik weet dat een stroom dus in de richting gaat van positieve lading).
Als de lorentzkracht op de elektronen naar links zou gaan, zou er links toch negatieve lading ophopen, en rechts positieve? Toch staat er in mijn boek wel degelijk dat er links positieve lading ophoopt.
Het gaat mij een beetje te ver om stroom als positieve deeltjes te beschouwen wanneer dat goed uitkomt, en als elektronen als dat handiger is. Dat zal dan ook wel niet zijn, maar wat is het dan wel?

Veranderd door Jorn89, 20 april 2009 - 20:26


#11

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6607 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 20 april 2009 - 20:29

Waarom is "elektromagnetische kracht" te vaag? Het is een kracht die door een magneetveld wordt uitgeoefend op een stroom. Jorn schrijft zelf: F = I*L*B, hetgeen mij correct lijkt. Je hebt dus een draad waar stroom door loopt, daariop wordt een kracht uitgeoefend en die draad heeft een snelheid. Kracht maal snelheid levert arbeid. Daar is toch niks moeilijks aan?

#12

Phys

    Phys


  • >5k berichten
  • 7556 berichten
  • VIP

Geplaatst op 20 april 2009 - 20:58

Waarom is "elektromagnetische kracht" te vaag? Het is een kracht die door een magneetveld wordt uitgeoefend op een stroom. Jorn schrijft zelf: F = I*L*B, hetgeen mij correct lijkt. Je hebt dus een draad waar stroom door loopt, daariop wordt een kracht uitgeoefend en die draad heeft een snelheid. Kracht maal snelheid levert arbeid. Daar is toch niks moeilijks aan?

Blijkbaar wel, want het is niet correct.

Het punt is juist dat een magneetkracht nooit arbeid levert, hetgeen direct volgt uit de Lorentzkrachtuitdrukking LaTeX

.

Die formule luidt niet "F=I*L*B", want kracht is een vector, en in de correct formule zit een uitproduct. Net zoals in mijn vorige bericht. En dat betekent dat er géen arbeid wordt geleverd door deze kracht, aangezien de kracht te allen tijde loodrecht op de snelheid staat. Als je dat niet ziet, pak dan de definitie van arbeid erbij: LaTeX . Kracht loodrecht op snelheid betekent dat het inproduct LaTeX steeds nul is.
Dit is een vrij bekend gegeven, klik hier maar eens. Ook hier

@Jorn89: ik stop nu, ik zal binnenkort op je vraag ingaan (tenzij anderen het al gedaan hebben)
Never express yourself more clearly than you think.
- Niels Bohr -

#13

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6607 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 20 april 2009 - 21:12

Kracht loodrecht op snelheid betekent dat het inproduct LaTeX

steeds nul is.

Dat is op zich correct, maar daar gaat het hier niet over. In dit geval staat de kracht evenwijdig aan de snelheid. Weliswaar tegengestelde richting, maar dat doet er niet toe.

De geschetste situatie met de sliding wire is eigenlijk gewoon een generator. En als bij een generator stroom wordt afgenomen moet je ook meer mechanische arbeid toevoeren om de beweging in stand te houden. Kun je eenvoudig testen door op je fiets een schakelaartje in de stroomketen op te nemen. Als je de schakelaar aan zet voel je dat de mechanische weerstand toeneemt.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures