Energie overdracht door elektrische stroom

[walter-]

De conclusie van vorig artikel is dus dat de poynting vector niet te meten is (stand 2006); zelfs niet in hoog energie leidingen.

Maw; als je naar eens stuk draad kijkt waardoor een elektrische stroom loopt, zijn er geen praktische manieren om te begrijpen hoeveel energie er door of langs dat stuk draad komt.
Je moet kennis opdoen van 'elders' -de spanning bij de stroombron- om de energieflux te kennen. Dat is best een verhelderend inzicht.
Wel jammer dat het artikel niet duidt hoe groot de uitdaging is om dat te meten. Hoe groot zijn de waardes van de poynting vector; wat kunnen meettoestellen meten...

Walter

[walter-]

...

In het Wikipediaplaatje lijkt het trouwens of de Poyntingvector binnen het hele circuit even groot is. Maar de grootste energiestroom zal toch rondom de geleiders zijn, waar zowel het elektrische als het magnetische veld het grootst zijn.

Welk plaatje bedoel je?

Ik denk dat per definitie die op iedere plaats in het circuit even groot moet zijn. Anders gaat er ergens energie verloren. Of bedoel dwars op het circuit?

[Xilvo]

Welk plaatje bedoel je?

Het plaatje met de batterij en de weerstand
https://en.wikipedia.org/wiki/Poynting_vector

De blauwe pijlen haverwege tussen de horizontale draden zijn even lang als die vlak bij die draden.

[Professor Puntje]

@walter-

Ik heb niet de hele pdf gelezen, maar men lijkt de Poynting vector direct te willen meten. Dat is evenwel onnodig, je kunt het meetapparaat afzonderlijk het elektrische en het magnetische veld laten meten en daaruit door het apparaat de Poynting vector laten berekenen. Het enige mogelijke bezwaar dat ik zie is dat het meetapparaat zelf bij zwakke velden het meetresultaat zou kunnen verstoren.

[walter-]

Ik daag je toch uit iets te vinden dat ook indirect de vector kan meten.
Dat zou namelijk een uitzonderlijk apparaat zijn dat onmiddellijk vermogen en energie kan zien. Volgens mij bestaat het niet.

[jkien]

Een elektrische stroomkring lijkt me vergelijkbaar met een fietsketting. Bij de trappers wordt energie toegevoerd, en bij het tandwiel van het achterwiel wordt energie afgevoerd. Maar of overal in de ketting tussen trappers en achterwiel deze energiestroom gedefinieerd is is me niet duidelijk. Er wordt een kracht overgebracht, maar dat hoeft toch niet overal in de ketting een energiestroom te betekenen?

[Xilvo]

Of ook; zou het niet handig zijn om P te kunnen meten zonder dat je toegang tot of kennis van de spanningsbron moet hebben?

Wil je de Poyntingvector berekenen dan heb je het elektrisch veld nodig en dus toch weer kennis van de spanningsbron.

[walter-]

Mijn vraag gaat over meten; niet berekenen.

[Professor Puntje]

Een elektrische stroomkring lijkt me vergelijkbaar met een fietsketting. Bij de trappers wordt energie toegevoerd, en bij het tandwiel van het achterwiel wordt energie afgevoerd. Maar of overal in de ketting tussen trappers en achterwiel deze energiestroom gedefinieerd is is me niet duidelijk. Er wordt een kracht overgebracht, maar dat hoeft toch niet overal in de ketting een energiestroom te betekenen?

Er zijn twee opvattingen over energiebehoud: 1. de boekhoudersaanpak (de balans moet kloppen), 2. de lokale aanpak (energie is gelokaliseerd en om ergens anders op te duiken moet die energie zich daarnaartoe bewegen). De Poynting vector past duidelijk bij opvatting 2.

Voor een stroomkring gelden net zo goed de wetten van Maxwell als voor een radiozender. Fietskettingen, waterleidingen etc, zijn hoogstens gammele analogieën.

[walter-]

Een elektrische stroomkring lijkt me vergelijkbaar met een fietsketting. Bij de trappers wordt energie toegevoerd, en bij het tandwiel van het achterwiel wordt energie afgevoerd. Maar of overal in de ketting tussen trappers en achterwiel deze energiestroom gedefinieerd is is me niet duidelijk. Er wordt een kracht overgebracht, maar dat hoeft toch niet overal in de ketting een energiestroom te betekenen?

Bij iedere schakel van de ketting zal je de ketting de kracht overdracht kunnen meten (je moet maar genoeg rekstripjes aanbrengen in de ketting;-)).
Maar kracht en energie zijn iets anders.
Naar de vraagstelling hier; je zoek beter naar zaken waar er een flux of stroom is. Een ketting is geen goede vergelijking. Maar als je de energie van de krachten tussen de schakels zou berekenen - kracht x afstand, zal je overal dezelfde waarde krijgen (tenminste in het bovenste deel van de fiets ketting).
Maar elektromagnetisme is zo iets specifiek dat in mijn ervaring veel fout gaat als je het wil vergelijken. Mijn idee elektrische stroom met een water stroom te vergelijken mijn vraag, gaf me eigenlijk deze vraag; het antwoord lijkt te complex voor analogien.

Walter

[Professor Puntje]

Ik weet niet of er ooit een Poynting vector meter voor statische velden gebouwd is, maar waarom zou dat onmogelijk zijn? Je hoeft daar enkel het plaatselijke elektrische en magnetisch veld voor te meten en de meter op die resultaten een vector-vermenigvuldiging te laten uitvoeren.

[Xilvo]

Ik weet niet of er ooit een Poynting vector meter voor statische velden gebouwd is, maar waarom zou dat onmogelijk zijn? Je hoeft daar enkel het plaatselijke elektrische en magnetisch veld voor te meten en de meter op die resultaten een vector-vermenigvuldiging te laten uitvoeren.

Dan meet je - indirect - nog steeds de stroom en het potentiaalverschil. Dat is niet wat Walter voor ogen heeft, als ik hem goed begrijp.

[Professor Puntje]

Het ligt maar net aan het circuit en wat zich in de buurt van de meter bevindt wat je indirect meet. Een dergelijke meter zou evengoed functioneren als het magnetische veld bijvoorbeeld door een permanente magneet geleverd wordt en er helemaal geen elektrische stroom is. Ik zie het probleem niet.

[walter-]

Neen hoor; als je op 1 plaats in je stroomkring de meting kan doen van de vector ben ik tevreden .

En natuurlijk verwacht ik dat dat indirect het potentiaalverschil meet (die vector is immers een gevolg van een potentiaal verschil).

Zo zou je dus een meter kunnen maken die op iedere plaats in een stroomkring het vermogen of de gebruikte energie kan meten. Dat zou een zeer speciaal toestel zijn. Voorlopig kan je enkel stroommeters kopen (maar die meten niet de vector; die meten de stroom niet de flux).

Walter

[Professor Puntje]

Let wel dat een dergelijke meter enkel de lokale energiestroom meet! Dat zegt op zich nog niets over het totale vermogen dat door de voedingsbron in het circuit geleverd wordt.