Energie overdracht door elektrische stroom

[jkien]

In mijn schema heb je links de batterij met schakelaar. R5 is een weerstand van 1 Ohm en stelt de lamp voor

Voor mijn begrip, omdat ik geen ervaring heb met het lezen van een PSpice schema: klopt het dat je de opstelling van Veritassium zonder al te veel toelichting vervormd hebt tot een iets ander probleem, zoals hieronder getekend? De twee draden met een afstand van 1 meter zijn veranderd in een coaxkabel met een draadafstand waartussen de reistijd voor het veld verwaarloosbaar is, de linkerhelft is vervangen door een kortsluiting, de ene draad is op twee plekken geaard, en de afsluiting rechts is veranderd (weerstand oneindig i.p.v. nul)?

[wnvl1]

@jkien Je interpretatie op de tekening van mijn schema is juist. Het is echter niet zo dat mijn schema noodzakelijkerwijs slaagt op een coax kabel. Als je gewoon twee draden voor huishoudelijk gebruik van 25mm^2 naast elkaar hebt, kan je daar even goed de theorie van transmissielijnen op toepassen. Net zoals je het ook kan toepassen bij golfgeleiders of bij glasvezel. We kunnen het ook eens simuleren voor het schema van Veritassium voor draden van 25mm^2. Zaak is dan de formule zien te vinden voor de karakteristieke impedantie voor 2 parallelle cilindrische geleiders op 1m van elkaar. Dat moet zeker terug te vinden zijn.

[wnvl1]

Hier een bruikbare formule.

[jkien]

Kun je dan ook een simulatie maken van de opstelling van Veritassium zonder de 4 afwijkingen die ik noemde? Liefst met een spanningsbron die niet pulseert, maar die gewoon aan wordt gezet.

[wnvl1]

Kun je dan ook een simulatie maken van de opstelling van Veritassium zonder de 4 afwijkingen die ik noemde? Liefst met een spanningsbron die niet pulseert, maar die gewoon aan wordt gezet.

De afwijking "de ene draad is op twee plekken geaard" daar kan ik niet buiten in spice denk ik. De andere lukken.

[wnvl1]

Stel je neemt een huishoudelijke elektrische draad met een doorsnede van \(2.5mm^2\), dan heb je een straal van \(\sqrt{\frac{2.5mm^2}{\pi}}\) of 0.50 mm. Als de heen en terugdraad zich op 1 meter van elkaar bevinden zoals in de film en ik even de isolatie rond de de draad wegdenk, wordt de karakteristieke impedantie van de transmissielijn (formule vorige post)

$$Z_c = \frac{276}{\sqrt{1}}\log\frac{1}{0.0005}=911 \Omega$$

[wnvl1]

Dit had het model van de film moeten zijn (cfr tekening jkien). Probleem is dat ik verplicht ben van Spice om links en rechts te aarden anders krijg ik een "floating node" probleem. Ik denk dat dat een probleem is met het Spice model want op zich lijkt dat mij niet nodig. Dan zou er gekeken moeten worden naar het wiskundige model dat achter een Spice transmissie lijn zit. Dat is mogelijk anders dan wat ik voor ogen heb. Maar misschien weet iemand een oplossing zonder dat ik dat moet uitzoeken? Nu zijn de bekomen simulatieresultaten waardeloos. Er vloeit quasi geen stroom door de lamp R5.

Code: Selecteer alles

**** 12/04/21 22:52:44 ******* PSpice 17.4.0 (Nov 2018) ******* ID# 0 ********

 ** Profile: "SCHEMATIC1-test"  [ d:\development\testje\test-pspicefiles\schematic1\test.sim ] 


 ****     CIRCUIT DESCRIPTION


******************************************************************************




** Creating circuit file "test.cir" 
** WARNING: THIS AUTOMATICALLY GENERATED FILE MAY BE OVERWRITTEN BY SUBSEQUENT SIMULATIONS

*Libraries: 
* Profile Libraries :
* Local Libraries :
* From [PSPICE NETLIST] section of D:\SPB_DATA\cdssetup\OrCAD_PSpice\17.4.0\PSpice.ini file:
.lib "nom.lib" 

*Analysis directives: 
.TRAN  0 5 0 0.001 
.OPTIONS ADVCONV
.PROBE64 V(alias(*)) I(alias(*)) W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*)) 
.INC "..\SCHEMATIC1.net" 



**** INCLUDING SCHEMATIC1.net ****
* source TEST
V_V1         N00694 0 6Vdc
R_R1         N00694 N00699  10k TC=0,0 
R_R2         N00699 0  10k TC=0,0 
T_T1         N02120 0 0 0 Z0=911 TD=0.5  
R_R5         N03506 N02120  1 TC=0,0 
T_T2         0 0 N03506 N03499 Z0=911 TD=0.5  
V_V2         N03499 0  
+PULSE 0 10 10u 1n 1n 100s 1000s

**** RESUMING test.cir ****
.END

**** 12/04/21 22:52:44 ******* PSpice 17.4.0 (Nov 2018) ******* ID# 0 ********

 ** Profile: "SCHEMATIC1-test"  [ d:\development\testje\test-pspicefiles\schematic1\test.sim ] 


 ****     INITIAL TRANSIENT SOLUTION       TEMPERATURE =   27.000 DEG C


******************************************************************************



 NODE   VOLTAGE     NODE   VOLTAGE     NODE   VOLTAGE     NODE   VOLTAGE


(N00694)    6.0000 (N00699)    3.0000 (N02120)    0.0000 (N03499)    0.0000     

(N03506)    0.0000 




    VOLTAGE SOURCE CURRENTS
    NAME         CURRENT

    V_V1        -3.000E-04
    V_V2         0.000E+00

    TOTAL POWER DISSIPATION   1.80E-03  WATTS



          JOB CONCLUDED

**** 12/04/21 22:52:44 ******* PSpice 17.4.0 (Nov 2018) ******* ID# 0 ********

 ** Profile: "SCHEMATIC1-test"  [ d:\development\testje\test-pspicefiles\schematic1\test.sim ] 


 ****     JOB STATISTICS SUMMARY


******************************************************************************



  License check-out time            =        1.42
  Total job time (using Solver 1)   =         .09

[jkien]

In ieder geval bedankt voor deze poging.

[HansH]

In LTspice lukt het mij wel. om een singulaire matrix foutmelding te voorkomen moet je alleen de andere kant aansluiten met een impedantie. die kies ik dan 1 Tera ohm zodat het praktisch gezien geen effect heeft. Ik heb dan 2 delay lines parallel genomen om zeker te weten dat de zaak symmetrisch is. Dat kun je dan voorstellen als 3 stroomkabels op bv een meter afstand waarvan de middelste niet is aangesloten en er alleen dus voor de sier tussenin loopt.

Bovenste schema laat zien als je de belasting aan de andere kant van de kabel legt.
Onderste schema is de situatie van het filmpje met accu is V2 en lamp is R4.
Alleen komt er niet uit wat je denk, nl dat er ook in dit geval een vertraging optreedt van 2 seconde vanwege aan elke kant 1 lichtseconde aan (effectieve) kabel lengte.

delayline_film.gif[/attachment [attachment=1]delayline_film1.gif

delaylinefilm.zip

(1.4 KiB) 52 keer gedownload

[HansH]

enige optie die dus overblijft om te bewijzen wat er werkelijk uitkomt is dus op het lab meten met een echte kabel van bv 2 x 25 meter en een 2 kanaals oscilloscoop. de delay van 50 meter kabel is ca 160 ns dus als er ca 160ns uitkomt in het 2e voorbeeld of vrijwel 0 dan weet je of LTspice het goed simuleert of niet.

[HansH]

in de folder waar je LTspice installeert (Ik heb nog versie LTspiceXVII) staat een voorbeeld waar ze hetzelfde doen als ik gedaan had met 2 delay lines parallel:
'This element models only one propagation mode. If all four nodes are distinct in the actual circuit, then two modes may be excited. To simulate such a situation, two transmission-line elements are required. See the schematic file .\examples\Educational\TransmissionLineInverter.asc to see an example simulating both modes of a length of coax.
'
\Program Files\LTC\LTspiceXVII\examples\Educational\TransmissionLineInverter.asc

[HansH]

Probleem is dat ik verplicht ben van Spice om links en rechts te aarden anders krijg ik een "floating node" probleem. Ik denk dat dat een probleem is met het Spice model want op zich lijkt dat mij niet nodig.

probeer eens een hele hoogohmige weerstand naar aarde zoals ik ook heb gedaan.

[Professor Puntje]

Veritasium schrijft dit op YouTube:

Special thanks to Dr Richard Abbott for running a real-life experiment to test the model.

[OOOVincentOOO]

Documentatie te vinden in uitgebreid commentaar op youtube.
https://www.veritasium.com/videos/2021/ ... lectricity

These slides contain analyses and results from:
1. Dr. Robert Olsen
2. Dr. Richard Abbott

Circuit Analysis.pptx.pdf

(309.98 KiB) 137 keer gedownload

In dit document simulatie van Dr. Richard Abbott:
The following analysis was conducted by Dr. Richard Abbott, who works on the Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) at Caltech - he worked on an earlier version of the problem where the wires are a light-year long, not a light-second.

[Professor Puntje]

@ OOOVincentOOO

Dank voor het aanvullende speurwerk!