Energie overdracht door elektrische stroom

[walter-]

Van waar komt die figuur?

[jkien]

Ik heb de figuur gemaakt met een eenvoudig tekenprogramma (Paint), omdat er zo gauw niets te vinden was op internet. Het bewegende elektron is een lineair "stroomelement" dat omringd wordt door een lus van het B-veld.

[walter-]

Je lijkt te suggereren dat de poynting vector door het electron moet; waarom zou dat zijn?

[walter-]

Ps: voor de beweging van het electron heb je geen poynting vector nodig. Het elektrische veld is voldoende.

[jkien]

Het idee van het poynting-verhaal is dat er een exacte route bestaat die de energie brengt van de energiebron (de batterij, of de condensator) naar de plek waar de arbeid wordt verricht. De arbeid wordt uitsluitend verricht op de plek waar het elektron zich bevindt.

Inderdaad is de gewone voorstelling van zaken dat er een werking op afstand is zonder een bepaalde route van de energie, dat is ook de gewone voorstelling bij de werking van zwaartekracht op een vallend voorwerp. Maar als iemand dat wil dan kan hij die route in een elektrisch veld wel aanwijzen, m.b.v. de poynting-vector.

[Xilvo]

Het zou wel interessant zijn te zien hoe de elektrische en magnetische velden precies lopen, rondom het elektron.

Maar hier krijgt het elektron er naar iedere meter E.q aan kinetische energie bij, de energie lijkt me hier helemaal naar het elektron te gaan.

Overigens vind ik het plaatje dat Ukster plaatste wel interessant link. Als de geschetste situatie mogelijk is ( met een staafmagneet tussen de condensatorplaten?) dan heb je hier ook Poyntingvectoren die "nergens" heen gaan, in ieder geval geen lussen vormen.

[jkien]

Maar hier krijgt het elektron er naar iedere meter E.q aan kinetische energie bij, de energie lijkt me hier helemaal naar het elektron te gaan.

Inderdaad, zoals in een fotocel met het fotoelektrisch effect en een voeding. Zoals in deze phet-simulatie. De arbeid kan de kinetische energie natuurlijk ook verminderen (remspanning).

Het poynting-verhaal gaat alleen over de aanvoerroute van de energie naar de plek waar de arbeid verricht wordt, het maakt niet uit of de arbeid wordt omgezet in warmte of in kinetische energie.

[walter-]

De arbeid wordt uitsluitend verricht op de plek waar het elektron zich bevindt.

Maar dat geldt voor alle electronen die bewegen in je kring... Ook die waar geen 'nuttige' arbeid wordt geleverd.

[jkien]

Vanavond beschouwde ik een enkel elektron tussen twee condensatorplaten, er zijn dus geen andere elektronen. Dat heb ik voor de helderheid als eenvoudigste systeem gekozen.

Ik weet niet welke situatie jij nu in gedachten hebt, maar naarmate je het ingewikkelder maakt wordt het onduidelijker, dat zijn we misschien wel met elkaar eens.

[walter-]

in je tekening: de pointing vector kan niet én naar het elektron gaan én weg ervan: er is maar 1 energie richting

[walter-]

en het is eigenlijk een veld; als het veld/vector zo wijst als jij tekent zou het elektron naar onder geduwd worden.

[jkien]

Ik heb slechts een paar oranje veldlijnen van de poynting-vector getekend, maar ik bedoel het cilindersymmetrisch. Er zijn oneindig veel oranje veldlijnen vanaf de condensatorplaten naar het elektron toe, ook aan de onderkant van de tekening, en ze leveren samen het vereiste vermogen P voor de arbeid die de krachtvector, q.E, per seconde verricht op het elektron.

Overigens is de poynting-vector geen krachtvector. De enige kracht is q.E.

[HansH]

Het poynting-verhaal gaat alleen over de aanvoerroute van de energie naar de plek waar de arbeid verricht wordt, het maakt niet uit of de arbeid wordt omgezet in warmte of in kinetische energie.

Mijn probleem is een beetje dat je met het poynting- verhaal wel aan kunt geven hoe de energie zou moeten lopen, maar hoe kun je dat bewijzen? (dus de essentie aangeven waarom, zonder alleen terug te verwijzen naar de literatuur of wiki, want daar kon ik het bewijs niet zo snel uithalen)

[jkien]

maar hoe kun je dat bewijzen?

Geen bewijs, maar voor mezelf een overtuigend ezelsbruggetje, omdat ik het plaatje al heel lang ken: de electromagnetische vlakke golf. De fotonen bewegen in de richting die loodrecht op E en H staat. Dat geldt voor elke frequentie, ook voor 0 Hz. Bij de eerdere figuren uit dit topic, waarin de poynting veldlijnen krom lopen, verdeel je de ruimte in hokjes die zo klein zijn dat de poynting veldlijn daarbinnen bij benadering recht loopt.


(afbeelding uit wikipedia)

[walter-]

Ik heb slechts een paar oranje veldlijnen van de poynting-vector getekend, maar ik bedoel het cilindersymmetrisch. Er zijn oneindig veel oranje veldlijnen vanaf de condensatorplaten naar het elektron toe, ook aan de onderkant van de tekening, en ze leveren samen het vereiste vermogen P voor de arbeid die de krachtvector, q.E, per seconde verricht op het elektron.

Overigens is de poynting-vector geen krachtvector. De enige kracht is q.E.

Duidelijk: maar de 2 pijlen beide in de richting van het elektron lijken me niet correct. Energie 2x naar het elektron gaat, is bij het elektron het totaal van aankomende energie 0.