Lorentzkracht door beweging elektronen?

Moderator: physicalattraction

Reageer

Bericht 12-11-'08, 18:27

Victor

Berichten: 311

Lorentzkracht door beweging elektronen?

Suf heb ik me gesurft! :D En dit enkel om het antwoord op een simpele basisvraag te krijgen!

Hopelijk kan iemand me een simpel antwoord geven..

Gegeven:

2 parallelle geleiders waarvan de evengrote stromen in dezelfde zin lopen, trekken elkaar aan door de Lorentz-kracht.

Gevraagd:

Kan men hieruit besluiten dat 2 elektronen die evenwijdig naast elkaar vliegen aan dezelfde (drift)snelheid, in dezelfde zin, elkaar ook aantrekken omwille van deze Lorentz-kracht? (de elektrische afstoting eens buiten beschouwing gelaten)

Zoja:

Druist dit niet in tegen het relativiteitsprincipe? De elektronen zijn tegenover elkaar in rust. Ze weten niet dat ze bewegen, ze weten dus ook niet dat ze elkaar moeten aantrekken.

Zonee:

Als bewegende elektronen elkaar niet magnetisch aantrekken, hoe is de Lorentzkracht op de 2 geleiders dan te verklaren? De Lorentzkracht wordt toch veroorzaakt door de aantrekking tussen de bewegende elektronen?

Erg bedankt!

En heel nieuwsgierig...

Victor
Only an optimist can see the nature of suffering
Omhoog

Bericht 12-11-'08, 19:30

klazon

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 7.933

Re: Lorentzkracht door beweging elektronen?

2 parallelle geleiders waarvan de evengrote stromen in dezelfde zin lopen, trekken elkaar aan door de Lorentz-kracht.
Eerste misverstand. Die stromen hoeven niet evengroot te zijn. Als ze maar in dezelfde richting lopen.
Omhoog

Bericht 12-11-'08, 19:57

Victor

Berichten: 311

Re: Lorentzkracht door beweging elektronen?

Eerste misverstand. Die stromen hoeven niet evengroot te zijn. Als ze maar in dezelfde richting lopen.


Ja...weet'k. Maar dit voorbeeld is met evengrote stromen...dus met evengrote driftsnelheden van de elektronen...dus met een relatieve driftsnelheidsverschil van 0. Is gewoon gekozen om de probleemstelling duidelijker te maken...
Only an optimist can see the nature of suffering
Omhoog

Bericht 13-11-'08, 09:58

klazon

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 7.933

Re: Lorentzkracht door beweging elektronen?

Als je het relativiteitsprincipe erbij haalt, dan zouden twee gelijke evenwijdige stromen die door draden lopen elkaar ook niet moeten aantrekken. Want ten opzichte van elkaar staan ze stil. Maar uit de praktijk blijkt dat ze elkaar wel aantrekken. Dan doen twee evenwijdig vliegende elektronen dat ook. Het is een beetje het omgekeerde bewijs van wat je vroeg, maar ik zou niet weten waarom het anders zou zijn.
Omhoog

Bericht 13-11-'08, 13:16

Victor

Berichten: 311

Re: Lorentzkracht door beweging elektronen?

Zo vreemd....

Dat de 2 elektronen elkaar aantrekken stemt niet overeen met het relativiteitsprincipe.

Dat de 2 geleiders elkaar aantrekken dus ook niet.

Aannemende dat het relativiteitsprincipe correct is, hebben we misschien met z'n allen een onvolledig beeld van hoe de Lorentzkracht in elkaar zit?
Only an optimist can see the nature of suffering
Omhoog

Bericht 13-11-'08, 14:33

klazon

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 7.933

Re: Lorentzkracht door beweging elektronen?

Het wordt voor mij een beetje erg theoretisch, maar ik denk dat je het relativiteitsprincipe er ten onrechte bij haalt.

Een elektrische stroom veroorzaakt een magnetisch veld, en het is juist dat magnetisch veld dat invloed uitoefent op de andere stroom.

Ik zou niet weten waarom dat bij een enkel elektron anders zou zijn. Een stilstaand elektron veroorzaakt geen magnetisch veld, een bewegend elektron wel. Dus dat ze ten opzichte van elkaar stilstaan doet er naar mijn idee niks toe.
Omhoog

Bericht 13-11-'08, 15:46

Victor

Berichten: 311

Re: Lorentzkracht door beweging elektronen?

Nja hm...misschien sleur'k inderdaad ten onrechte het relativiteitsprincipe erbij.

Maar is een interessante discussie;

Eventjes de feiten op een rijtje gezet...:

1) een stroom aan elektronen veroorzaakt een magnetisch veld.

2) de 2 stroomvoerende geleiders trekken elkaar aan door deze bewegende elektronen.

3) Enkel de vrije elektronen doen ertoe (niet de positieve kernen).

Nieuw gedachtenexperiment:

Stel, je zit op de trein, met 2 geleiders (zonder spanningsbron). Je legt de geleiders op het tafeltje naast elkaar, in de rijrichting van de trein(evenwijdig met het vensterraam). De trein vertrekt, en rijdt aan 100km/h.

Waarom trekken de 2 geleiders elkaar nu niet aan?

Negeer de positieve kernen (die spelen niet mee in het verhaal). De elektronen vliegen nu aan 100km/h. Deze wekken dus een magnetisch veld op. 2 geleiders naast elkaar wekken beide een magnetisch veld op. => Lorentzkracht! Toch?

Vreemd vreemd vreemd...
Only an optimist can see the nature of suffering
Omhoog

Bericht 13-11-'08, 20:04

Rov

Gebruikersavatar
Berichten: 2.242

Re: Lorentzkracht door beweging elektronen?

Gebruik de wet van Ampère eens. Voor elke Ampère lus in de trein is er geen magnetisch veld. De geleiders trekken elkaar dus niet aan.
Omhoog

Bericht 13-11-'08, 20:24

Victor

Berichten: 311

Re: Lorentzkracht door beweging elektronen?

Wat bedoel je precies met "Voor elke Ampère lus" ?
Only an optimist can see the nature of suffering
Omhoog

Bericht 13-11-'08, 20:46

Rov

Gebruikersavatar
Berichten: 2.242

Re: Lorentzkracht door beweging elektronen?

Voor elk gesloten pad rondom een (of beide) van de geleider(s) in de trein is de integraal
\(\oint \vec B \cdot d \vec s = \mu_0I\)
gelijk aan nul omdat I = 0. Daardoor is er geen magnetisch veld. Het pad waarover geintegreerd wordt noemt men een Ampère-lus.
Omhoog

Bericht 13-11-'08, 21:02

Phys

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: Lorentzkracht door beweging elektronen?

Negeer de positieve kernen (die spelen niet mee in het verhaal). De elektronen vliegen nu aan 100km/h.
Ten opzichte van...? Als ik twee geleidende staven hier voor me op tafel leg, hebben de elektronen ook een ontzettend grote snelheid t.o.v. de zon, maar er loopt geen stroom.
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -
Omhoog

Bericht 13-11-'08, 23:23

Victor

Berichten: 311

Re: Lorentzkracht door beweging elektronen?

Ten opzichte van...? Als ik twee geleidende staven hier voor me op tafel leg, hebben de elektronen ook een ontzettend grote snelheid t.o.v. de zon, maar er loopt geen stroom.
We waren even het relativiteitsprincipe aan het negeren! :D

Omdat we, als we het relativiteitsprincipe wél laten meespelen, we in de problemen geraken.

Dit is de Lorentzkracht tussen 2 stroomvoerende geleiders:

F=constante* Stroom 1* Stroom 2 / afstand²

Stel dat Stroom 1 en Stroom 2 gelijk zijn.

Dit wil zeggen: de driftsnelheid van de elektronen zijn gelijk.

Dit wil zeggen: de relatieve snelheid van de elektronen onderling = 0.

En dat terwijl de kracht F= constante* Stroom²/afstand² zeker niet 0 is.

Onderlinge snelheid = 0 en toch hebben we een kracht.

Het relativiteitsprincipe brengt ons in de problemen...
Only an optimist can see the nature of suffering
Omhoog

Bericht 14-11-'08, 00:09

ajw

Gebruikersavatar
Berichten: 379

Re: Lorentzkracht door beweging elektronen?

Ik weet eigenlijk niet of statische elektriciteit, bijvoorbeeld in een metalen bol die rondgeslingerd wordt, een magnetisch veld opwekt (dat heb ik wel altijd zo aangenomen)?

Anders kan een sleutel tot de oplossing van het probleem zijn dat het magnetisch veld ontstaat wanneer elektronen ten opzichte van hun drager (met name de positieve kernen) in beweging zijn.
Omhoog

Bericht 14-11-'08, 00:44

Rov

Gebruikersavatar
Berichten: 2.242

Re: Lorentzkracht door beweging elektronen?

Stel dat Stroom 1 en Stroom 2 gelijk zijn.
Waarom zou er een stroom/potentiaalverschil zijn tussen de uiteinden van de staaf?
Omhoog

Bericht 17-11-'08, 02:06

ajw

Gebruikersavatar
Berichten: 379

Re: Lorentzkracht door beweging elektronen?

Hier wordt het probeem van de TS verklaart m.b.v. Lorentz contractie (dus relativiteit).
Omhoog
Reageer

Terug naar “Elektriciteit en Magnetisme”