Energie overdracht door elektrische stroom

[Xilvo]

Als ik schrijf dat complexe impedanties ook te gebruiken zijn bij niet-stationaire toestanden en bij schakelingen zonder (uitsluitend) discrete elementen verplicht dat me tot het geven van een complete oplossing?

[Professor Puntje]

Nee - niet als je van discussiëren houdt. Maar dan heb ik het in dit topic voorlopig wel weer gezien.

[Xilvo]

Als je verwacht dat anderen kant en klare oplossingen voor je aandragen dan kan je teleurgesteld worden.

[HansH]

OK - laat maar zien hoe dat dan werkt.

zo kun je bv het gedrag van een spanningspuls simuleren.

Er zijn ook manieren om op die manier een stuk draad te modelleren als een combinatie van L en C en R elementen en daarmee staande en lopende golven maken inclusief reflecties etc.

[OOOVincentOOO]

Even een out the box gedachte. En een beetje gestoeid met de eenheden. Eenheid Poynting vector:
$$\mathbf{S}=\frac{1}{\mu} \mathbf{E} \times \mathbf{B} = \left [ \frac{W}{m^2} \right ] = \left [\frac{N}{m^2} \right ] \times \left [ \frac{m}{s} \right ] \sim \mathbf{p} \times
\mathbf{v}$$
De Poynting vector is dan equivalent met het kruisproduct druk x snelheid. Voor de beeldvorming helpt dit misschien. Echter men heeft de neiging dit voor te stellen als een gas of vloeistof wat stroomt. Maar is het natuurlijk niet.

Mijn voorstelling:
In een geleider is het equivalent van druk hoger omdat er op een kleiner opp. de kracht word uitgeoefend. De energie-Poynting vector is hier hoger. In open lucht is er weinig opp. om de kracht op uit te oefenen de Poynting vector is hier kleiner. Hier een poging tot visualisatie:

Misschien een beetje belabberde methode. Maar wilde toch een andere inbreng geven. Hopelijk geen grote blunders begaan!

[OOOVincentOOO]

Had toch een fout/blunder gemaakt druk is geen vector. Kleine aanpassing gemaakt a.d.v. de eenheden. Het volgende zou dan wel analoog met Poynting vector zijn, kruisproduct: kracht met snelheid.

$$\mathbf{S}=\frac{1}{\mu} \mathbf{E} \times \mathbf{B} = \left [ \frac{W}{m^2} \right ] = \left [\frac{N \cdot m}{m^2 \cdot s} \right ] $$
$$\mathbf{S^{\prime}}=\frac{1}{A} \mathbf{F} \times \mathbf{v} = \left [ \frac{W}{m^2} \right ] = \left [\frac{N \cdot m}{m^2 \cdot s} \right ] $$

Opletten met vergelijkingen maken. Het is geen vloeistof of gas. In mijn veronderstellingen iets ertussen in.

[HansH]

ik zat nog even te denken. Aannemende dat het verhaal met poyntingvectoren klopt, dan moet dat de diepere achtergrond zijn achter de meer dagelijkse voorstelling met spanning, stroom en impedanties. dus moet ie ook beide in elkaar kunnen omrekenen. Weet alleen nog even niet hoe.

[walter-]

ik zat nog even te denken. Aannemende dat het verhaal met poyntingvectoren klopt, dan moet dat de diepere achtergrond zijn achter de meer dagelijkse voorstelling met spanning, stroom en impedanties. dus moet ie ook beide in elkaar kunnen omrekenen. Weet alleen nog even niet hoe.

Er is niet echt twijfel dat het klopt. Maar voor dagelijks gebruikt valt elektriciteit (zelfs in complexe structuren als transitors) samen met bewegende electronen. Als je weet hoe de elektrische stroom is (ladingen over tijd),de spanningen kent, kan je elektrische circuits perfect beschrijven.

[HansH]

klopt. punt is alleen hoe je bv in het eerder beschjeven filmpje kunt laten zien met circuit elementen dat de stroom niet eerst 300000 km heen en weer hoeft voordat je er in een lamp op een meter afstand iets van merkt als er draden aanzitten die 300000 km omweg maken.

[HansH]

Als ik nu een kerstboom led string zou nemen van 300 meter lengte en die rechtuit leg, dan heb ik als het goed is een voortplantingssnelheid van 300 meter per microseconde = c. dus 1us nadat ik de spanning erop zet gaat het laatste ledje branden. Maar wat gebeurt er nu als ik het snoer halverwege terug laat komen waarbij het laatste ledje dus vlak naast het eerste ledje ligt. gaat het laatste ledje dan instantaan branden of pas na 1us?

[wnvl1]

Als ik schrijf dat complexe impedanties ook te gebruiken zijn bij niet-stationaire toestanden en bij schakelingen zonder (uitsluitend) discrete elementen verplicht dat me tot het geven van een complete oplossing?

Akkoord, maar met complexe impedanties kom je er hier toch niet. Dat is goed voor simpele transmissielijnen te simuleren. Voor wat jullie hier willen doen, moet je echt de wetten van Maxwell gaan oplossen: 4 partiële diff vgl. Je gaat de vorm van de draden in rekening moeten brengen, enz. Dat doe je niet zomaar...

[Professor Puntje]

Ach ja - dat heb ik ook al betoogd. Als je de magnetische velden modelleert door middel van spoelen en de elektrische velden door middel van condensatoren dan trek je die velden in de ruimte gezien uit elkaar en kun je bijgevolg ook de Poynting-vector niet meer gebruiken om de ruimtelijke elektromagnetische energiestromen te volgen. Dat gaat dus niet werken. Verder kan een lamp op afstand van een batterij niet onmiddellijk na inschakeling van de batterij gaan branden want dat is in strijd met de SRT. Of dat nu wel of niet in internetvideo's beweerd wordt is dan verder niet interessant. Ten slotte zal de elektromagnetische energie precies op hetzelfde moment bij de lamp aankomen als de spanning en de stroom, want het zijn juist die spanning over de lamp en die stroom door de lamp die het elektrische en magnetische veld rond de lamp teweegbrengen. De hele discussie over wat er het eerste aankomt (de spanning en stroom of de elektromagnetische energie volgens de Poynting-vector) is derhalve absurd. Het is om moedeloos van te worden.

[wnvl1]

Met onmiddellijk bedoelen ze zoals al eerder aangehaald in de discussie hier in een tijd afstand batterij tot lamp gedeeld door c. Dus dat is geen issue en niet in strijd met SR. Ik denk ook zoals je zegt dat de spanning en stroom en de elektromagnetische energie tegelijk aankomen.

[Xilvo]

Ach ja - dat heb ik ook al betoogd.

Dat heeft ook niemand ontkend. Ik corrigeerde alleen jouw opmerking dat complexe impedanties niet toepasbaar zijn bij niet-stationaire toestanden of schakelingen met niet enkel discrete componenten.

Ten slotte zal de elektromagnetische energie precies op hetzelfde moment bij de lamp aankomen als de spanning en de stroom, want het zijn juist die spanning over de lamp en die stroom door de lamp die het elektrische en magnetische veld rond de lamp teweegbrengen.

Is er dan ook stroom gaan lopen in het draadstuk op een halve lichtseconde afstand?
In dat geval duurt het minstens een halve seconde voordat de lamp gaat branden.
Of gaat de lamp onmiddellijk branden (nogmaals, daarmee wordt niet bedoeld sneller dan volgens de RT mogelijk is)?
Hoe "weet" de schakeling da dat de draad aan het verre uiteinde, op 0,5 lichtseconde afstand, niet onderbroken is?

[Professor Puntje]

@ Xilvo

Waarom je er met complexe impedanties niet komt is nu al herhaalde malen uiteengezet, en je niet onderbouwde "correctie" doet daar niets aan af. Met een uitgebreid softwarepakket voor de simulatie van elektromagnetische verschijnselen zouden we mogelijk verder komen. Maar een voldoende geavanceerd pakket dat gratis is en ook op mijn computer valt te gebruiken heb ik (nog) niet gevonden. Misschien kan iemand anders daar wel over beschikken?