Springen naar inhoud

Unipole ringmagneet: Is dit wel mogelijk?


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 5383 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 04 juli 2013 - 15:40

Ik kwam op een magnetensite een zogenaamde unipole ringmagneet tegen. Binnenkant van de ring zuidpool, buitenkant noordpool (of andersom):

unipole magnet.jpg

Stel: ik neem zo'n ring en doe er een tweede kleinere in met de zuidpool aan de buitenkant. Is het dan zo dat de kleinere ring zich keurig gecentreerd in de buitenring settelt?

Zo ja, dan lijkt mij een stabiel lager of levitatie louter op permanente magneetvelden mogelijk en dat is een schending van Earnshaw's theorema.

Hoe zit dit?
Motus inter corpora relativus tantum est.

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

#2

*_gast_Bartjes_*

  • Gast

Geplaatst op 04 juli 2013 - 15:59

De kleinere ring kan toch naar boven of beneden ontsnappen? Hoe zit het met stabiliteit in die richting?

#3

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8801 berichten
  • VIP

Geplaatst op 04 juli 2013 - 16:05

Inderdaad, ik denk dat ie binnenste magneet er gewoon 'uit zal floepen'.
Victory through technology

#4

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6609 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 04 juli 2013 - 16:07

Ik verwacht ook dat de kleine ring uit de grote gestoten zal worden, dus in axiale richting zul je hem moeten fixeren.
Nu begrijp ik Earnshaw's theorema niet helemaal, maar ik zie ook niet waarom dat hier zou worden geschonden.

#5

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 5383 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 04 juli 2013 - 22:05

Dat de binnenste ring uit de buitenste gestoten wordt is evident. Maar als ik dus wat druk op die binnenste ring uitoefen, zodat hij binnen de buitenste blijft, dan zou hij zich vanzelf centreren is de vraag. Ik denk niet dat dat kan. Want als dat kan, kan dit m.i. ook:

Earnshaw.jpg

Rond een kunststof staaf zijn twee van deze unipole "true radial magnets" ringen geklemd, beide ringen zitten weer in grotere, de polariteit van buitenzijde binnenring en binnenzijde buitenring is gelijk. Onder en boven de staaf zitten twee cylindermagneten die weer afgestoten worden door twee magneten met dezelfde polariteit.

Dit zou tot een stabiel evenwicht leiden met louter permanente magneten. En dat verbiedt Earnshaw's theorema (uitzondering voor diamagnetisme o.a. door supergeleiding):

In 1842, Samuel Earnshaw proved what is now called Earnshaw's Theorem, which states that there is no stable and static configuration of levitating permanent magnets. (See Earnshaw, S., On the nature of the molecular forces which regulate the constitution of the luminiferous ether., 1842,) klik

Kortom, ergens klopt er iets niet. Ik heb meerdere sites met deze true radial unipole magnets gezien. Sommige bestaan in feite uit een aantal segmenten die door een stalen omhulsel bij elkaar gehouden worden. Die samengestelde magneten hebben geen homogeen veld, het zijn allemaal bobbels en centreren kan dus vergeten worden. Maar de getoonde magneet zou een 'true radial' unipole zijn. De binnenzijde zou een pool en de buitenzijde de andere pool zijn.

Veranderd door Michel Uphoff, 05 juli 2013 - 13:03

Motus inter corpora relativus tantum est.

#6

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6609 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 04 juli 2013 - 23:06

Wat je in dat plaatje laat zien moet volgens mij wel kunnen. De ringmagneten zorgen voor de radiale fixatie, de eindmagneten voor de axiale fixatie.
Dat theorema geldt volgens mij voor enkele magneten. Er bestonden kWh meters met een onderlager uit twee magneten, zoals het ondereind van de staaf in je tekening. Dat volstond voor het dragen van de hoofdas, maar was zijdelings instabiel. Daarom zat er ook nog een (mechanische) geleidepen in die zaak zijdelings op zijn plaats hield

#7

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 5383 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 05 juli 2013 - 00:12

Daarom zat er ook nog een (mechanische) geleidepen in die zaak zijdelings op zijn plaats hield


Precies, want zonder die pen is er geen stabiliteit mogelijk. Het theorema stelt dat er altijd instabiliteit is in minimaal een richting, ongeacht het aantal magneten.

Wikipedia:
This theorem also states that there is no possible static configuration of ferromagnets which can stably levitate an object against gravity, even when the magnetic forces are stronger than the gravitational forces. Earnshaw's theorem has even been proven for the general case of extended bodies, and this is so even if they are flexible and conducting, provided they are not diamagnetic.

Ik ben dus ook nooit een stabiele oplossing met louter vaste magneten tegengekomen, er is altijd ten minste een steunpunt, zoals in dit voorbeeld waarbij de potloodpunt en het stuk glas niet vervangen kunnen worden door gelijke polen van magneten ook al lijkt dat oppervlakkig beschouwd te kunnen werken.

levitation10.jpg

Ik vermoed dat het veld binnen de ringen toch niet homogeen is, maar er is erg weinig informatie over te vinden.

Veranderd door Michel Uphoff, 05 juli 2013 - 00:42

Motus inter corpora relativus tantum est.

#8

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8801 berichten
  • VIP

Geplaatst op 05 juli 2013 - 01:19

Een opstelling zoals geschetst in post #5 gaat niet werken: op papier ziet het er leuk uit, maar in de praktijk gaat die binnenste staaf gewoon scheef staan en raakt daarbij 1 van de ringmagneten, of desnoods een van de axiale die hem op zijn plaats moeten houden.

Earnshaw stelt juist dat het onmogelijk is om iets stabiel op zijn plaats te houden middels magneten, ongeacht hoeveel het er zijn en in welke configuratie. Van oorsprong was het een theorema over het op zn plaats houden van een lading middels andere afstondende ladingen, maar met magneten experimenteert het beter.

Eigenlijk zie je de essentie al bij de simpelste casus: Als je 2 schijfmagneetjes hebt kun je er eentje boven de andere laten zweven. Mits perfect boven elkaar geplaatst is er op het eerste gezicht geen reden dat dat niet kan, maar in de praktijk lukt het nooit.

De enige manier om magnetische aantrekking en zwaartekracht te balanceren is middels magnetische afstoting (diamagnetisme). Ik heb hier een al jaren een magneetje zwevend in de kast staan tussen 2 plakken bismuth :)
Victory through technology

#9

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 5383 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 05 juli 2013 - 13:03

Dat het niet gaat werken is van meet af aan duidelijk, de vraag is waarom het niet gaat werken.

Met de vertikale magneetjes heb ik geen moeite. Iedereen kan zoiets met een paar magneetjes in een buisje knutselen. Dus op de y-as (vertikaal op het schetsje) is stabiliteit prima mogelijk. Het gaat dus om de ringmagneten die op twee assen (x en z) tegelijk zouden stabiliseren.

Dat moet m.i. onmogelijk zijn om het theorema niet te schenden. Wat invalshoeken:

- Zo'n ringmagneet is onmogelijk te maken, we worden door die fabrikant belazerd
- Ze is wel te maken maar niet met een homogeen veld, en dat wordt verzwegen
- Ze is wel te maken maar heeft geen extern magneetveld, en dat wordt verzwegen
- Ze is te maken en met een homogeen extern veld, maar zal toch niet centreren (dit lijkt mij de meest lastige)
Motus inter corpora relativus tantum est.

#10

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 5383 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 05 juli 2013 - 15:17

Denk dat ik het gevonden heb, en invalshoek 1 plus 2 lijken de juiste.
Op onder meer deze site worden deze 'true radial unipole magnets' aangeboden.
Neem dat true radial en unipole maar met een enorme korrel zout, ergens anders klik kwam ik een afbeelding van de veldlijnen tegen:

unipole.jpg

Ook de zogenaamde unipole blijkt in werkelijkheid een ordinaire multipole.
Motus inter corpora relativus tantum est.

#11

*_gast_Bartjes_*

  • Gast

Geplaatst op 05 juli 2013 - 20:16

De afsluitende magneetjes in de opstelling van #5 verstoren het veld binnen de ringmagneten.

#12

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8801 berichten
  • VIP

Geplaatst op 06 juli 2013 - 00:37

Dat die magneten in de praktijk niet voldoen geloof ik wel, maar ik denk niet dat ze theoretisch onmogelijk zijn.

Een bol waarvan de binnenkant S is en de buiten kant N is daadwerkelijk onmogelijk omdat de veldlijnen niet tussen de polen kunnen lopen, maar bij zo'n cilinder kan dat wel via de open uiteindes.

Hoe je het in de praktijk zou moeten construeren is overigens wel een kwestie apart.
Victory through technology

#13

*_gast_Bartjes_*

  • Gast

Geplaatst op 06 juli 2013 - 09:41

Hoe je het in de praktijk zou moeten construeren is overigens wel een kwestie apart.


radiaal-veld.GIF

Heb je tussen de noordpolen nu een bij benadering radiaal veld? Zo ja - dan zou je daar de gevraagde ringmagneet kunnen magnetiseren.

Veranderd door Bartjes, 06 juli 2013 - 09:42


#14

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8801 berichten
  • VIP

Geplaatst op 06 juli 2013 - 11:46

Hoe wou je het te magnetiseren materiaal dan plaatsen? Ik probeer me de veldijnen voor te stellen, maar zie niet direct in hoe je hiermee een huis zodanig kunt magnetiseren dat de binnen of buitenkant N wordt en de andere S.
Victory through technology

#15

*_gast_Bartjes_*

  • Gast

Geplaatst op 06 juli 2013 - 12:00

zo.gif
Jammer genoeg heb ik geen plaatje van de veldlijnen ter plaatse van de ring gevonden, maar zo op het eerste gezicht zouden ze daar radiaal moeten lopen.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures