[elektromagnetisme] de lorentzkracht/vergelijkingen Maxwell
Moderator: physicalattraction
-
- Berichten: 2
[elektromagnetisme] de lorentzkracht/vergelijkingen Maxwell
Nu bedacht Lorentz de algemene formule (F= B*I*l); Maar wat is het verband, nu tussen de algemene formule en de vergelijking van Maxwell? Met verband bedoel ik hier: hoe gaat de afleiding van vergelijkingen van Maxwell( E/M-velden) tot de algemene formule van de lorentzkracht(F= B*I*l)
Bij voorbaat dank,
kj
Bij voorbaat dank,
kj
- Pluimdrager
- Berichten: 6.594
Re: [elektromagnetisme] de lorentzkracht/vergelijkingen Maxwell
Een moeilijke vraag.
Het antwoord kan ik niet geven ,maar mijn idee hierover is dit:
Als een elektron rechtlijnig beweegt met snelheid v in een homogeen magnetisch veld, met Inductie B ,en de snelheid staat loodrecht op de B , dan zal er inde buurt van het elektron ( ervoor en erachter) een magnetisch veld worden opgewekt, met concentrische magn. veldlijnen.
Als je dus een vast punt bekijkt, waar dit elektron doorheen gaat, dan zal er rondom dit punt het uitwendig aangelegde magn. veld in de tijd gezien veranderen.
Er wordt dan rond dit punt een elektrisch veld opgewekt volgens de wet van farraday . In differentiele vorm luidt deze wet: Rotatie (E)= -dB/dt
Het elektron bevindt zich dus in dit elektrisch veld en ondergaat een coulombkracht.
Het antwoord kan ik niet geven ,maar mijn idee hierover is dit:
Als een elektron rechtlijnig beweegt met snelheid v in een homogeen magnetisch veld, met Inductie B ,en de snelheid staat loodrecht op de B , dan zal er inde buurt van het elektron ( ervoor en erachter) een magnetisch veld worden opgewekt, met concentrische magn. veldlijnen.
Als je dus een vast punt bekijkt, waar dit elektron doorheen gaat, dan zal er rondom dit punt het uitwendig aangelegde magn. veld in de tijd gezien veranderen.
Er wordt dan rond dit punt een elektrisch veld opgewekt volgens de wet van farraday . In differentiele vorm luidt deze wet: Rotatie (E)= -dB/dt
Het elektron bevindt zich dus in dit elektrisch veld en ondergaat een coulombkracht.
- Berichten: 1.750
Re: [elektromagnetisme] de lorentzkracht/vergelijkingen Maxwell
Ik weet niet of het uberhaupt uit de Maxwell vergelijkingen komt.
De heer Hendric Antoon Lorentz (waarnaar Lorentzkracht is vernoemd) heeft ooit een een formule opgesteld voor de electromagnetische kracht op een deeltje.
deze luidde:
Verder bevatten de maxwell vergelijkingen de volgende wetten:
Faradays wet voor inductie spanning
Gauss zijn wet voor magnetisme
Gauss zijn wet voor electriciteit
en Ampere's wet voor de samenhang tussen electriciteit en magnetisme.
Nergens zie ik hier Lorentzkracht staan, maar ik weet het niet zeker hoor, ik ben geen kei in electromagnetisme
De heer Hendric Antoon Lorentz (waarnaar Lorentzkracht is vernoemd) heeft ooit een een formule opgesteld voor de electromagnetische kracht op een deeltje.
deze luidde:
\(F_{em}=Eq+Bvq\)
waarin de term "Eq" de coulombkracht is, en de term 'Bvq" voor de Lorentzkracht staat. (deze kun je op schrijven naar "B*I*l" voor een stroomdraad)Verder bevatten de maxwell vergelijkingen de volgende wetten:
Faradays wet voor inductie spanning
Gauss zijn wet voor magnetisme
Gauss zijn wet voor electriciteit
en Ampere's wet voor de samenhang tussen electriciteit en magnetisme.
Nergens zie ik hier Lorentzkracht staan, maar ik weet het niet zeker hoor, ik ben geen kei in electromagnetisme
-
- Berichten: 7.068
Re: [elektromagnetisme] de lorentzkracht/vergelijkingen Maxwell
Uit mijn boek "Field and wave electromagnetics" van David K. Cheng over "Lorentz's force equation: "Alternatively, we may consider Lorentz's force equation as a fundamental postulate of our electromagnetic model; it cannot be derived from other postulates."Ik weet niet of het uberhaupt uit de Maxwell vergelijkingen komt.
Op basis van die tekst denk ik dus inderdaad van niet...
-
- Berichten: 2
Re: [elektromagnetisme] de lorentzkracht/vergelijkingen Maxwell
inderdaad, Mijn vraag was niet zo zorgvuldig gesteld:
Om het elektromagnetisme op te bouwen heb je eigelijk de 4 Maxwell-vergelijkingen nodig én de Lorentzkracht die formeel ook gezien kan worden als de invoering (en dus onrechtstreeks definitie) van E- en B-velden.
Maar hoe kwam de uitvinder op deze kracht/formule (die idd de vergelijking van Maxwell uitbreidde ipv afleiden)?Heeft iemand een fysische en/ of wiskundig toelichting?
bij voorbaat dank,
Om het elektromagnetisme op te bouwen heb je eigelijk de 4 Maxwell-vergelijkingen nodig én de Lorentzkracht die formeel ook gezien kan worden als de invoering (en dus onrechtstreeks definitie) van E- en B-velden.
Maar hoe kwam de uitvinder op deze kracht/formule (die idd de vergelijking van Maxwell uitbreidde ipv afleiden)?Heeft iemand een fysische en/ of wiskundig toelichting?
bij voorbaat dank,
- Berichten: 429
Re: [elektromagnetisme] de lorentzkracht/vergelijkingen Maxwell
De Lorenz - kracht wordt niet afgeleid uit de vergelijkingen van Maxwell.
Deze Lorentz kracht is empirisch bepaald op basis van:
1. Wet van Coulomb: F = k. (Q1.Q2)/r^2
Dit is empirisch bepaald.
2. Faraday die het de veldtheorie ontwikkelde.
Voor een elektrisch veld geldt: F = E.q
Een elektrische lading in een elektrisch veld ondervindt een kracht.
Dit is empirisch bepaald.
3. Oersted vond de relatie tussen elektriciteit en magnetisme
Hij toonde aan dat een elektrische stroom een magnetisch veld opwekt.
Een kompas naald toont een afwijking onder invloed van een magnetisch veld.
Hieruit volgde de rechterhand regel.
Dit is empirisch bepaald.
4. Oersted toonde ook het omgekeerde aan: een (homogeen) magnetisch veld
op een stroomvoerende geleider oefent een kracht uit op de geleider.
Dit is empirisch bepaald.
Uit deze proeven volgde dat de kracht F is evenredig met: I.l.B.sin(alpha)
Ook toonde hij aan dat vrije elektronen buiten een draad (zoals een ladingen
in een kathode straalbuis) eenzelfde kracht ondervinden.
Empirisch is bepaald: F = q.v.B.sin(alpha)
De totale kracht die op een lading kan werken is dus:
F = q(E + v x B)
(met v x B als dot product of inwendig product)
dus:
F = qE + q.v.B sin(alpha).
Deze uitdrukking wordt de wet van Lorentz genoemd.
De kracht die kan worden ontwikkeld wordt de Lorentz kracht genoemd.
De kracht die op een lading werkt kan komen door een Elektrisch veld waarin de lading zich bevindt en door beweging van een elektrische lading in een magnetisch veld.
In veel elektrotechnische vraagstukken komt het deel q.E niet voor zodat in die
situatie F = q.v.B.sin(alpha) = B.I.l. sin(alpha)
Deze kracht wordt ook wel Lorentz-kracht genoemd.
De Lorentz kracht wordt niet bepaald m.b.v. de vergelijkingen van Maxwell.
Deze Lorentz kracht is empirisch bepaald op basis van:
1. Wet van Coulomb: F = k. (Q1.Q2)/r^2
Dit is empirisch bepaald.
2. Faraday die het de veldtheorie ontwikkelde.
Voor een elektrisch veld geldt: F = E.q
Een elektrische lading in een elektrisch veld ondervindt een kracht.
Dit is empirisch bepaald.
3. Oersted vond de relatie tussen elektriciteit en magnetisme
Hij toonde aan dat een elektrische stroom een magnetisch veld opwekt.
Een kompas naald toont een afwijking onder invloed van een magnetisch veld.
Hieruit volgde de rechterhand regel.
Dit is empirisch bepaald.
4. Oersted toonde ook het omgekeerde aan: een (homogeen) magnetisch veld
op een stroomvoerende geleider oefent een kracht uit op de geleider.
Dit is empirisch bepaald.
Uit deze proeven volgde dat de kracht F is evenredig met: I.l.B.sin(alpha)
Ook toonde hij aan dat vrije elektronen buiten een draad (zoals een ladingen
in een kathode straalbuis) eenzelfde kracht ondervinden.
Empirisch is bepaald: F = q.v.B.sin(alpha)
De totale kracht die op een lading kan werken is dus:
F = q(E + v x B)
(met v x B als dot product of inwendig product)
dus:
F = qE + q.v.B sin(alpha).
Deze uitdrukking wordt de wet van Lorentz genoemd.
De kracht die kan worden ontwikkeld wordt de Lorentz kracht genoemd.
De kracht die op een lading werkt kan komen door een Elektrisch veld waarin de lading zich bevindt en door beweging van een elektrische lading in een magnetisch veld.
In veel elektrotechnische vraagstukken komt het deel q.E niet voor zodat in die
situatie F = q.v.B.sin(alpha) = B.I.l. sin(alpha)
Deze kracht wordt ook wel Lorentz-kracht genoemd.
De Lorentz kracht wordt niet bepaald m.b.v. de vergelijkingen van Maxwell.
- Berichten: 429
Re: [elektromagnetisme] de lorentzkracht/vergelijkingen Maxwell
Ik zie een foutje: het moet zijn v x B als cross-product.
- Berichten: 429
Re: [elektromagnetisme] de lorentzkracht/vergelijkingen Maxwell
Het is Maxwell geweest die in 4 vergelijkingen alle electrische en magnetische verschijnselen kon beschrijven. Dit worden de Maxwell vergelijkingen genoemd. Deze vergelijkingen zijn gebaseerd op toendertijd al bestaande concepten, maar Maxwell heeft er een belangrijk concept aan toegevoegd, n.l. dat een veranderend electrisch veld een magnetisch veld produceert.
In INTEGRAALVORM:
A). Kringintegraal(E.dA) = Q/(epsilon)0
B). Kringintegraal(B.dA) = 0
C). Kringintegraal(E.dl) = - d(fluxB)/dt
D). Kringintegraal(B.dl) = (mu)0.I + (mu)0.(epsilon)0.d(fluxE)/dt
Met:
(mu)0 : permeability constante - vrije ruimte = 4.(pi).10^-7 [T.m/A]
(epsilon)0 : permittivity constante - vrije ruimte = 8,85 . 10^-12 [C^2/N.m^2]
De vergelijkingen kunnen ook in DIFFERENTIAAL vorm worden geschreven.
De vergelijkingen A en B zijn de wetten van Gauss voor electriciteit en magnetisme. C. maakt duidelijk dat een electrisch veld geproduceerd wordt door een veranderend magnetisch veld en D. geeft aan dat een magnetisch veld wordt opgewekt door een electrische stroom of door een veranderend electrisch veld.
Wet A is een gegeneraliseerde vorm van Coulombs wet aangaande electrische velden in relatie tot de bron hiervan, nl electrische ladingen.
Wet B is hetzelfde als wet A maar nu voor magnetische polen, behalve dat wanneer er geen magnetische monopolen zijn, dat magnetische veldlijnen continue zijn, zij beginnen en eindigen niet (als electrische veldlijnen bij electrische ladingen).
In INTEGRAALVORM:
A). Kringintegraal(E.dA) = Q/(epsilon)0
B). Kringintegraal(B.dA) = 0
C). Kringintegraal(E.dl) = - d(fluxB)/dt
D). Kringintegraal(B.dl) = (mu)0.I + (mu)0.(epsilon)0.d(fluxE)/dt
Met:
(mu)0 : permeability constante - vrije ruimte = 4.(pi).10^-7 [T.m/A]
(epsilon)0 : permittivity constante - vrije ruimte = 8,85 . 10^-12 [C^2/N.m^2]
De vergelijkingen kunnen ook in DIFFERENTIAAL vorm worden geschreven.
De vergelijkingen A en B zijn de wetten van Gauss voor electriciteit en magnetisme. C. maakt duidelijk dat een electrisch veld geproduceerd wordt door een veranderend magnetisch veld en D. geeft aan dat een magnetisch veld wordt opgewekt door een electrische stroom of door een veranderend electrisch veld.
Wet A is een gegeneraliseerde vorm van Coulombs wet aangaande electrische velden in relatie tot de bron hiervan, nl electrische ladingen.
Wet B is hetzelfde als wet A maar nu voor magnetische polen, behalve dat wanneer er geen magnetische monopolen zijn, dat magnetische veldlijnen continue zijn, zij beginnen en eindigen niet (als electrische veldlijnen bij electrische ladingen).
-
- Berichten: 94
Re: [elektromagnetisme] de lorentzkracht/vergelijkingen Maxwell
Is er iemand die me de lorentzkracht kan uitleggen? Ik heb het nodig voor de fys ol en ksnap het niet goed.
Edit Bart: twee topics zijn samengevoegd. Overgang kan een beetje vreemd zijn.
Edit Bart: twee topics zijn samengevoegd. Overgang kan een beetje vreemd zijn.
Rond is de mens die denkt dat de aarde plat is.
- Berichten: 1.750
Re: [elektromagnetisme] de lorentzkracht/vergelijkingen Maxwell
Lorentzkracht is nogal wat om helemaal uit te leggen
Wat snap je precies niet?
verder kan ik je altijd een linkje geven
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase.../magfor.html#c1
als je nederlandse uitlegwil moet je op wikipedia kijken (of je vraag specificeren)
Wat snap je precies niet?
verder kan ik je altijd een linkje geven
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase.../magfor.html#c1
als je nederlandse uitlegwil moet je op wikipedia kijken (of je vraag specificeren)
- Berichten: 2.242
Re: [elektromagnetisme] de lorentzkracht/vergelijkingen Maxwell
Nog vragen?wikipedia schreef:De lorentzkracht is een kracht die door een magnetisch veld op een elektrische stroomvoerende geleider of op een bewegende elektrische lading wordt uitgeoefend. De kracht die op een geladen elektrisch deeltje wordt uitgeoefend, staat altijd loodrecht op de bewegingsrichting van het deeltje. Het heeft tot gevolg dat het geladen deeltje wordt afgebogen door de kracht.
F = B.I.l
waarvan:
F= kracht in Newton (N)
B= magnetische inductie in Tesla (T)
I= stroomsterkte in Ampère (A)
l= lengte van de stroomvoerende geleider in het magnetisch veld in meter (m)
- Berichten: 310
Re: [elektromagnetisme] de lorentzkracht/vergelijkingen Maxwell
Ik heb wel een vraagje, wat als die kracht die op een geladen elektrisch deeltje wordt uitgeoefend niet loodrecht op de bewegingsrichting van het deeltje staat? Gebeurt er dan gewoon geen reactie?
Niet weten is geen schande, niet willen weten wél, en persé beter willen weten ook!
(quotatie van Jan van de Velde)
(quotatie van Jan van de Velde)
- Berichten: 1.750
Re: [elektromagnetisme] de lorentzkracht/vergelijkingen Maxwell
De lorentzkracht staat perdefinitie loodrecht op de beweginsrichting.
Jou situatie is dus onmogelijks.
Als echter het magnetische veld niet loodrechtstaat op de beweginsrichting staat moet je hem ontbinden. (sinus van de hoek tussen de beweginsrichting en het magnetisch veld)
als het magnetischveld parallel staat op de beweginsrichting krijg je helemaal geen lorenzkracht (sin 0 = 0)
Jou situatie is dus onmogelijks.
Als echter het magnetische veld niet loodrechtstaat op de beweginsrichting staat moet je hem ontbinden. (sinus van de hoek tussen de beweginsrichting en het magnetisch veld)
als het magnetischveld parallel staat op de beweginsrichting krijg je helemaal geen lorenzkracht (sin 0 = 0)
-
- Berichten: 2
Re: [elektromagnetisme] de lorentzkracht/vergelijkingen Maxwell
In een practika proef heb ik ooit eens een bootje zien varen met behulp van de Lorentz kracht.
Dit was gedaan met een hoefijzer magneet met de N pool boven het water en de Z pool onder water.
Loodrecht op dit magnetisch veld was een electrisch veld door een anode en katode te verbinden met een 4,5 volts battarij.
Hierdoor werd het (geleidende) water weg geduwd en hierdoor bewoog het bootje.
Dit expiriment wil ik nu wat verder uitbouwen, maar heb nog een vraag hier over.
Voor het electrische veld, zitten hier nog voorwaarden aan?
Ik wil het voltage naar beneden brengen om zo over een hogere amperage te beschikken.
Wat is het minimum tot wat ik kan gaan om toch nog een electrisch veld te behouden en over welke afstand kan dat.
Ik wil de lengte (l) en het amperage (I) zo groot mogelijk hebben.
De voeding is een zonnecel.
De gegevens van de zonnecel:
Maximum power Pmax 175 Wp
Open circuit voltage Voc 44.4 V
Maximum power point voltage Vmpp 35.4 V
Short circuit current Isc 5.40 A
Maximum power point current Impp 4.95 A
Ik gebruik permanente magneten hier voor, dus de B staat al vast.
Het enige waarmee ik kan experimenteren is de I en l.
Ik hoop dat iemand mij hier mee kan helpen of mij in de juiste richting kan sturen.
Alvast bedankt voor de moeite.
Dit was gedaan met een hoefijzer magneet met de N pool boven het water en de Z pool onder water.
Loodrecht op dit magnetisch veld was een electrisch veld door een anode en katode te verbinden met een 4,5 volts battarij.
Hierdoor werd het (geleidende) water weg geduwd en hierdoor bewoog het bootje.
Dit expiriment wil ik nu wat verder uitbouwen, maar heb nog een vraag hier over.
Voor het electrische veld, zitten hier nog voorwaarden aan?
Ik wil het voltage naar beneden brengen om zo over een hogere amperage te beschikken.
Wat is het minimum tot wat ik kan gaan om toch nog een electrisch veld te behouden en over welke afstand kan dat.
Ik wil de lengte (l) en het amperage (I) zo groot mogelijk hebben.
De voeding is een zonnecel.
De gegevens van de zonnecel:
Maximum power Pmax 175 Wp
Open circuit voltage Voc 44.4 V
Maximum power point voltage Vmpp 35.4 V
Short circuit current Isc 5.40 A
Maximum power point current Impp 4.95 A
Ik gebruik permanente magneten hier voor, dus de B staat al vast.
Het enige waarmee ik kan experimenteren is de I en l.
Ik hoop dat iemand mij hier mee kan helpen of mij in de juiste richting kan sturen.
Alvast bedankt voor de moeite.
- Pluimdrager
- Berichten: 7.933
Re: [elektromagnetisme] de lorentzkracht/vergelijkingen Maxwell
Dat is met elkaar in tegenspraak. Als je het amperage omhoog wil hebben, dan moet je de geleidendheid van het water vergroten, dus een pak zout in die badkuip.Ik wil het voltage naar beneden brengen om zo over een hogere amperage te beschikken.