Springen naar inhoud

Lorentzkracht op geleiders


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Victor

    Victor


  • >250 berichten
  • 311 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 oktober 2008 - 13:37

Goeiedag!!

'kHeb een vraagje over de Lorentzkracht.

Een korte opsomming van een paar feiten:
-Twee stroomvoerende geleiders, gelijke zin, trekken elkaar aan.
-Twee stroomvoerende geleiders, tegengestelde zin, stoten elkaar af.
- De driftsnelheid van de elektronen is evenredig met de stroomsterkte.
- De grootte van de kracht is een constante maal het product van de 2 stroomsterktes.

Ik vraag me af welke ladingen precies op elkaar werken? Is het een elektron-'positief ion'-interactie? Zodat het magnetisch veld opgewekt door het bewegende elektron een kracht opwekt in het positief metaalion?

In de middelbare school werd mij altijd wijsgemaakt dat het magnetisch veld van het elektron in geleider 1, een kracht uitoefent op het elektron in geleider 2, en omgekeerd. Maar.....stel dat beide geleiders eenzelfde stroomsterkte voeren in dezelfde zin, dan zijn de bewegende elektronen tegenover elkaar in rust, en toch trekken de geleiders elkaar aan...

Hoe werkt het precies?
En....is het zo dat het Hall-effect zich terzelfdertijd zich voordoet?

Dankjewel!
Victor
Only an optimist can see the nature of suffering

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 17 oktober 2008 - 13:57

Het zijn niet de ladingen die elkaar aantrekken, maar de stromen, of beter gezegd de magneetvelden die het gevolg zijn van die stromen.

#3

Victor

    Victor


  • >250 berichten
  • 311 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 oktober 2008 - 16:21

De elektronen van geleider A wekken een magnetisch veld op.
Geleider B bevindt zich in dit magnetisch veld.
Geleider B wordt aangetrokken. (in geval dat de stromen in gelijke zin lopen)

Maar welk deel van geleider B wordt aangetrokken?
De positieve metaalionen?

Veranderd door Victor, 17 oktober 2008 - 16:22

Only an optimist can see the nature of suffering

#4

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6607 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 17 oktober 2008 - 16:28

Nee, de stroom in geleider B wordt aangetrokken.
Als in geleider B geen stroom zou lopen, dan zitten die positieve metaalionen er nog steeds in, maar gebeurt er verder niks qua krachtwerking.
Bovendien zijn het niet de elektronen in geleider A die een magneetveld opwekken, maar het feit dat die elektronen bewegen, de stroom dus. Het is puur een krachtwerking tussen twee stromen, de rest doet er weinig toe.

#5

Phys

    Phys


  • >5k berichten
  • 7556 berichten
  • VIP

Geplaatst op 17 oktober 2008 - 16:35

Zoals klazon zegt, de geleider wordt aangetrokken omdat deze een stroom voert. Maar jouw vraag is volgens mij meer 'materialistisch' bedoeld. Een stroom is natuurlijk in essentie niets anders dan een (netto) beweging van lading. Dus de bewegende lading wordt aangetrokken. En in een geleider zijn dat i.h.a. de elektronen. Dus de bewegende elektronen worden aangetrokken (als ze níet bewegen, worden ze niet aangetrokken).
Never express yourself more clearly than you think.
- Niels Bohr -

#6

Victor

    Victor


  • >250 berichten
  • 311 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 oktober 2008 - 16:38

Hoe komt het dat de stroom in geleider B het volledige metalen frame van de geleider kunnen meesleuren?

De stroom B wordt aangetrokken, dus de vrije elektronen die slechts nog weinig interactie met de positieve ionen hebben... Hoe kan deze stroom aan elektronen, die naar geleider A getrokken wordt, z'n positieve ionen meesleuren als ze zo vrij zijn als een visje? Bekom je dan niet gewoon het Hall-effect?

Veranderd door Victor, 17 oktober 2008 - 16:40

Only an optimist can see the nature of suffering

#7

Phys

    Phys


  • >5k berichten
  • 7556 berichten
  • VIP

Geplaatst op 17 oktober 2008 - 16:53

Tja, het hangt natuurlijk af van hoe sterk de stromen zijn. Hoe groter de snelheid van de elektronen, hoe groter de stroom (LaTeX ), hoe groter de Lorentzkracht. En een nettokracht zorgt voor een versnelling. Bovendien is het toch juist (intuïtief) aannemelijker dat dit gebeurt door elektronen die vrij zijn? Dan worden ze minder hard aangetrokken door de ionen. Enne, je zegt dat de elektronen het metalen frame meesleuren. Bedenk dat het metalen voor een groot deel ook uit elektronen bestaat, ze zitten er ín.
Never express yourself more clearly than you think.
- Niels Bohr -

#8

Victor

    Victor


  • >250 berichten
  • 311 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 oktober 2008 - 18:36

Hoi!

Dankje voor de reacties! 'kZal schrijven wat in me opkomt, zonder het beter te willen weten, maar om het beter te begrijpen..

Volgens jullie is de lorentzkracht veroorzaakt door de 2 stromen....de positieve metaalionen van de geleiders doen niet terzake. Maar....als je in vacuum 2 elektronen naast elkaar laat vliegen....veroorzaakt hun magnetisch veld géén Lorentzkracht! De positieve ionen doen dus toch mee in het verhaal?
Only an optimist can see the nature of suffering

#9

Phys

    Phys


  • >5k berichten
  • 7556 berichten
  • VIP

Geplaatst op 17 oktober 2008 - 19:40

Maar....als je in vacuum 2 elektronen naast elkaar laat vliegen....veroorzaakt hun magnetisch veld géén Lorentzkracht!

Hoezo niet? LaTeX . Dus als B en v en q niet nul zijn, werkt er een netto kracht op lading q (in dit geval het elektron).
Never express yourself more clearly than you think.
- Niels Bohr -

#10

Victor

    Victor


  • >250 berichten
  • 311 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 oktober 2008 - 20:38

Hmm...deze formule vertelt idd hoe een bewegend elektron zich gedraagt in een magnetisch veld.

Maar, heel vreemd, Mr. Equations heeft me in de topic 2 elektronen geleerd dat enkel de term q*E van toepassing is, en dat de term q(vxB) teniet gedaan wordt door een evengroot tegengesteld relativistisch effect. Volgens hem ondervinden 2 elektronen die in gelijke zin naast elkaar vliegen, geen Lorentzkracht! Dus zouden de stromen in de geleiders elkaar ook niet beïnvloeden...?

Veranderd door Victor, 17 oktober 2008 - 20:40

Only an optimist can see the nature of suffering

#11

Victor

    Victor


  • >250 berichten
  • 311 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 oktober 2008 - 22:52

Sorry voor het grote plaatje...

In de afbeelding is het Hall-effect voorgesteld. De stromende elektronen in een magnetisch veld ondervinden een Lorentzkracht. Deze elektronen sleuren niet het volledige Hall-plaatje mee, maar stromen vrij.

De rechterhandregel afgeleid van deze figuur:
- Vang de veldlijnen op met de handpalm.
- vingertippen in de richting en zin waar de elektronen vloeien
- de duim wijst de kracht aan waar de elektronen naar afwijken.

Deze rechterhandregel geeft de zin van de lorentzkracht, toegepast op elektronen (zie figuur!).

Toegepast op de 2 geleiders: (zie 2de figuur onderaan) - excuses voor de warrige post!!
Stel nog een tweede geleider B naast de getekende geleider A.

Dezelfde rechterhandregel toegepast:
- Vang de veldlijnen op met de handpalm.
- vingertippen in de richting en zin waar de elektronen vloeien
- de duim wijst de kracht aan waar de elektronen naar afwijken.

=> De geleider B wordt afgestoten in plaats van aangetrokken!!!

Als je nu de linkerhandregel toepast (= geeft de zin van de lorentzkracht, toegepast op postieve ladingen), klopt het wel dat de geleiders elkaar aantrekken!

Heb'k het goed voor dat hieruit te concluderen valt dat de lorentzkracht toch een interactie is tussen de stroom van geleider 1 en de positieve ladingen van geleider 2 (en visa versa) ?

Geplaatste afbeelding
Geplaatste afbeelding

Veranderd door Victor, 17 oktober 2008 - 22:53

Only an optimist can see the nature of suffering

#12

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6607 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 18 oktober 2008 - 09:49

Als je nu de linkerhandregel toepast (= geeft de zin van de lorentzkracht, toegepast op postieve ladingen), klopt het wel dat de geleiders elkaar aantrekken!

Nee, de linkerhandregel geeft de richting van de Lorentzkracht, toegepast op de klassieke stroomrichting. Die is, zoals je weet, van plus naar min, terwijl in werkelijkheid de elektronen de andere kant op fietsen.
Je blijft je maar focussen op de positieve ladingen. Laat dat idee eens los, het gaat om de bewegende ladingen, in dit geval de elektronen.

#13

Victor

    Victor


  • >250 berichten
  • 311 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 18 oktober 2008 - 10:03

Phys en Klazon, bedankt voor jullie antwoorden!!

Nu begin ik het mechanisme te begrijpen.

Groeten,
Victor
Only an optimist can see the nature of suffering





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures