Magnetische energie

[Human]

Een vraag die bij heel vel mensen opkomt.
Op een tafel liggen twee magneten.
Ze worden in de configuratie Noord Zuid gelegd.
De tweede magneet wordt vastgenomen en langzaam naar de eerste magneet toe geschoven.
Als de eerste magneet in beweging komt, wordt de tweede magneet ter plaatse gehouden.
De eerste magneet schuift over de tafel tot tegen de tweede magneet.
Heeft de eerste magneet energie verloren ?
Graag verhelderende verklaring aub..

[ukster]

Alle elektromagneten (behalve die gemaakt van supergeleidende draad en werken bij cryogene temperaturen) hebben een elektrische weerstand. Dit betekent dat elektrische stroom wordt gedissipeerd in de geleider wanneer ze worden ingeschakeld en een magnetisch veld produceren. dit betekent dat de batterij die is aangesloten op de elektromagneetspoel na verloop van tijd inderdaad leeg zal raken.
in een permanente magneet werd de benodigde energie om al zijn individuele atomaire magneetje uit te lijnen en in dezelfde richting te krijgen geleverd tijdens de fabricage en vervolgens ingevroren in zijn microstructuur zodat het blijft bestaan - wat betekent dat zelfs in een permanente magneet, het netto veld dat het produceert, niet "gratis” is .
Stel dat je een sterke permanente magneet op de grond vindt. je kunt jouw proefje uitvoeren en de magneetpoelen plakken tegen elkaar. Hoera! Gratis energie! Er was energie voor nodig om dat de magneten tegen elkaar aan te krijgen en de magneet deed het voor jou. Wat nu? Kun je het nog een keer doen? Het antwoord is: nee. Dat kan niet. Je kunt het pas een tweede keer doen als je de magneten eerst van elkaar scheidt. Het scheiden van het polen van de magneten kost net zoveel energie (van jou) als van de magneet. Het is niet anders dan een volledig opgeladen batterij op de grond vinden. Hoera! Gratis energie! ... Totdat je hem opgebruikt, en hem dan weer moet opladen.

[jkien]

De magneten naderen elkaar terwijl ze elkaar aantrekken. De magnetische energie neemt dus af. Dit is de magnetische energie van het 'systeem' van de twee magneten tezamen. Deze magnetische energie kan niet selectief toegewezen worden aan een van beide magneten.

De vrijgekomen magnetische energie wordt omgezet in kinetische energie, of in warmte als de schuifweerstand van de tafel groot genoeg is, zodat de totale energie behouden blijft.

[Human]

Jklien, worden de magneten zelf daardoor zwakker ?

[jkien]

De twee permanente magneten worden niet zwakker, Ukster zei het al. De magnetische energie zit in het magnetische veld buiten de magneten. Als de magneten elkaar naderen dan verandert het veld, en de energie van dat veld neemt af.

[Human]

Als de magneten de wrijvingsweerstand van de tafel overwinnen hebben zij toch energie geleverd.
Ze zijn die toch kwijt op de een of andere wijze ?

[jkien]

Ja, het magneetveld tussen de magneten is vergelijkbaar met een veer die je herhaaldelijk uitrekt. Bij het uitrekken van de veer verricht de spierkracht arbeid, en die arbeid wordt omgezet in veerenergie. Even later, bij het krimpen van de veer wordt de veerenergie omgezet in kinetische energie of warmte. En dat kan zich oneindig vaak herhalen

[Human]

Oneindig !!!

[jkien]

In principe kan de energiecyclus eindeloos herhaald worden, ja. Vind je het een belangrijk punt of het echt oneindig is?

[Human]

jklen,

De wrijvings weerstand die de permanente magneten moeten overwinnen (op tafel) vertegenwoordigd toch een energie
die zij moeten leveren ........ en die zijn die permanente magneten toch kwijt !

[Xilvo]

jklen,

De wrijvings weerstand die de permanente magneten moeten overwinnen (op tafel) vertegenwoordigd toch een energie
die zij moeten leveren ........ en die zijn die permanente magneten toch kwijt !

Die energie is het systeem (eigenlijk het veld) kwijt.
Maar als je het wilt herhalen, dan moet je ze uit elkaar trekken. Dan leveren jouw handen de energie die weer aan het veld wordt toegevoegd. Waarna je opnieuw kunt beginnen.

Niet anders dan een bal laten vallen, weer optillen, laten vallen, enzovoort.

[HansH]

Ja, het magneetveld tussen de magneten is vergelijkbaar met een veer die je herhaaldelijk uitrekt. Bij het uitrekken van de veer verricht de spierkracht arbeid, en die arbeid wordt omgezet in veerenergie. Even later, bij het krimpen van de veer wordt de veerenergie omgezet in kinetische energie of warmte. En dat kan zich oneindig vaak herhalen

bij een veer zit de energie opgeslagen als potentiele energie tussen de atomen. als je de veer indrukt lever je energie en komen de atomen plaatselijk dichter op elkaar te zitten wat dus energie vertegenwoordigt. Waar zit die energie bij een magneet als je bv 2 noordpolen naar elkaar toebeweegt? Ik neem aan in de B-H curve want die vertegenwoordigt de energie.

[jkien]

Voor de eenvoud kies ik ervoor om beide magneten voor te stellen als een spoel zonder kern, zodat de complicatie van gemagnetiseerde materie vervalt. De energie zit dan alleen in het B-veld in de lege ruimte, \( E = \frac{1}{2 \mu_0} \int B^2 dV\), voor een statisch B-veld.

[ukster]

Stel, Je levert zelf 0,115J arbeid om de afstand tussen de 2 magneetpolen op 5cm te brengen. (=analoog aan indrukken veer) (g=10m/s²).
Stel, de (beweegbare) magneetpool (m=100gram , µ=0,3) krijgt hierdoor een potentiele energie van 0,1J ten opzichte van de andere (vaste) magneet pool.
Energiebehoudswet:
Epot_i+Ekin_i=Epot_f+Ekin_f+E_verlies
0,1J+0=0+1/2 mv²+F_w s
0,1J+0=0+1/2 mv²+0,015J
kinetische energie: 1/2 mv²=0,085J
De snelheid waarmee de polen elkaar raken ≈ 1,3m/s
Energierendement (cyclus) ≈ 87%

[Slooij]

kijk dit principe daar heb ik ook al best veel mee geëxperimenteerd en dit is het gevolg als het mis gaat.