Energie overdracht door elektrische stroom

[HansH]

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


In dit document simulatie van Dr. Richard Abbott:

ik heb nu een heel gedetailleerd model gemaakt van deze lange leidingen in LTspice

en daar komt precies uit wat ook op pag 13 staat van de genoemde link

Ik gebruik een L van 1uH/meter en een C van 100pF/m en modelleer een segment van 1 meter. dat geeft een Zo van 100ohm
en de leiding is dan 2 x 256 segmenten dus 2 x 256 meter lang. bovenstaande is met een bron met impedantie van 0 en een load met een impedantie van 1 ohm.

[Professor Puntje]

En wat is daarbij je circuit? En hoe heb je de energiestromen direct van de batterij naar de lamp gemodelleerd?

[HansH]

als ik nu simuleer met100k als load danvolgt de uitgang gelijk de ingang.

Dat is op zich wel te begrijpen, want met 100kohm is de capaciteit van de eerste paar meter al in staat om de ingangs puls door te geven naar de uitgang, maar met kleine belastingsweerstand lukt dat niet en met de energie van steeds verder weg komen en de energie reflecteert ook nog eens tussen de uiteinden van de kabels terug naar de ingang.
Het Lspice schema en de plossettings staan in de bijlage voor diegenen die het zelf willen simuleren. (LTspice download link had ik eerder gegeven)

coax2.zip

(979.87 KiB) 69 keer gedownload

[HansH]

En wat is daarbij je circuit? En hoe heb je de energiestromen direct van de batterij naar de lamp gemodelleerd?

het circuit had ik gegeven in het plaatje. dat zijn 2 x 256 segmenten van 2x L=1uH/2 en C=100pF
hier zie je een klein stukje daarvan:

[HansH]

En hoe heb je de energiestromen direct van de batterij naar de lamp gemodelleerd?

Die energiestromen zijn volledig bepaald door het schema met L en C. Die LC segmenten achter elkaar geven lopende golven door de LC segmenten en die kunnen ook reflecteren aan het einde afhankelijk met welke impedantie dat einde is afgesloten.

[HansH]

Als je de software download van linear technology: https://www.analog.com/en/design-center ... lator.html kun je zo mijn schema inlezen en simuleren. Werkt echt heel handig die simulator en is niet moeilijk.

[Professor Puntje]

Dit blijft zo een benadering die essentiële zaken weglaat. De energiestromen worden immers bepaald door de geometrie van het gehele circuit en door de daarin staande spanningen en daardoor lopende stromen. Dat je al direct vanaf t=0 een spanning bij de lamp ziet aankomen geeft al aan dat dit nog geen exact model kan zijn.

[HansH]

dit model is al behoorlijk exact en kan alle effecten laten zien van een kabel van 256 meter lang met een resolutie van ca 1 meter. Je kunt het netwerk fijner maken, maar dat kost meer rekentijd en levert niet veel meer informatie. Dat je al direct vanaf t=0 een spanning bij de lamp ziet aankomen komt omdat je direct aan het begin van de kabel al een capaciteit hebt tussen de bron en de lamp. Dus klopt precies.

[Professor Puntje]

Dat klopt niet want in strijd met de SRT. Hopelijk vindt iemand ooit nog een simulatieprogje dat de zaak op basis van Maxwell doorrekent...

[HansH]

Dat klopt niet want in strijd met de SRT. Hopelijk vindt iemand ooit nog een simulatieprogje dat de zaak op basis van Maxwell doorrekent...

Hoezo strijdig dan? Wat klopt er volgens jou dan niet aan iets wat de hele technische wereld gewoon gebruikt? lichtsnelheid c zit er immers prima in en levert lopende golven op met v<c zoals je ook via Maxwell zou krijgen. Dat hadden anderen volgens mij ook al opgemerkt.

[Professor Puntje]

Hoe lang duurt het volgens jou voordat de informatie dat de schakelaar is omgezet bij de lamp aankomt?

[HansH]

de lamp zit bij mij op een afstand=0 dus instantaan. maar als je enkele meters de kabel inkijkt dan zie je bv het signaal op 1m, 2m,3m en 4m in de kabel (=1,2,3 of 4 segmentjes). 4 meter geeft een delay van ca 40ns terwijl c=12 meter in 40 ns, dus de voortplantingssnelheid is in mijn voorbeeld ca 1/3 van de lichtsnelheid.

[Professor Puntje]

Dat bedoel ik: je modellering negeert de geometrie van het circuit. De lamp valt in de video niet samen met de batterij, daar zit nog een afstand tussen.

[HansH]

Dat bedoel ik: je modellering negeert de geometrie van het circuit. De lamp valt in de video niet samen met de batterij, daar zit nog een afstand tussen.

Maar dat is in dit verband ook helemaal niet interessant. Het ging erom of de stroom het hele pad van 300000 km moest volgen of direct naar de lamp ging, dus of er een seconde vertraging optrad of een paar nano seconden.
In de techniek zul je altijd een praktische middenweg proberen te vinden om modellen te maken die je kunt simuleren. dus een effect proberen te modelleren op een schaal van een meter terwijl je doel was om iets aan te tonen op een schaal van kilometers tot lichtseconden is vrij zinloos omdat het geen essentiele inzichten toevoegt en allen je model maar onnodig complex maakt. (maar neemt niet weg dat het wel zou kunnen)

[HansH]

Het ging erom of de stroom het hele pad van 300000 km moest volgen of direct naar de lamp ging, dus of er een seconde vertraging optrad of een paar nano seconden.

en juist daar kwam een mooi resultaat uit namelijk dat het gedrag sterk afhangt van de impedantie van de lamp. en dat ik hetzelfde resultaat kan reproduceren als Dr Richard Abbott

Veritasium schrijft dit op YouTube:

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