Val van een magneet door een koperen buis

[wnvl1]

maneet.png (15.36 KiB) 1068 keer bekeken

Zij komen er dus door alleen maar de magnetische flux in de z-richting te beschouwen en deze dan een stroom te laten induceren door een ring in de koperbuis loodrecht op de z-richting.

[Xilvo]

Een andere variatie zou een buis zijn met dicht op elkaar liggende horizontale spleten, dus een buis van afzonderlijke koperen ringen. Dan voorkom je eventuele verticale stromen.

Dat is wat ze doen in transfo's om de wervelstromen te beperken. Gaat zeker effect hebben.

Tenzij die wervelstromen hoofdzakelijk in het horizontale vlak lopen, in die ringen. Dan worden die niet belemmerd.

[wnvl1]

Op de moment dat ik dit schreef had ik de paper nog niet gelezen en zat ik in mijn hoofd met cirkelvormige stromen in het verticale vlak.

[wnvl1]

2 Er wordt een spanning gemeten over diametraal tegenover elkaar liggende punten van de buis. Hier kan ik helemaal geen chocola van maken. Wegens symmetrie moet dat naar mijn idee helemaal niet mogelijk zijn [0:30]

Je bedoelt [3:30] voor degenen die dat willen zien. Hoe reproduceerbaar is dat? Je ziet dat de magneet tuimelingen maakt terwijl ze valt. Dan wordt de symmetrie gebroken.

Er vanuitgaand dat de paper klopt, dan kan je wel de richting van de stroom in het horizontale vlak beredeneren. Maar niet het potentiaal verschil. Dan kom ik terug op mijn eerdere bedenking heeft een elektrostatisch potentiaalverschil betekenis? Is het dan niet zo dat het elektrisch veld niet exact is en dat het potentiaal verschil afhangt van de gevolgde weg? Vergelijk het met arbeid of warmte in de thermodynamica dat zijn ook geen potentiaalfuncties.

[jkien]

2 Er wordt een spanning gemeten over diametraal tegenover elkaar liggende punten van de buis. Hier kan ik helemaal geen chocola van maken. Wegens symmetrie moet dat naar mijn idee helemaal niet mogelijk zijn [0:30]

Ik denk dat onder de tiewrap een stroomlus is gemonteerd. Als de magneet daar passeert genereert hij een inductiespanning die van teken wisselt. Dat is wat de voltmeter, die de inductiespanning van de stroomlus meet, vermoedelijk laat zien.

Deze onderzoekers hebben wat vereenvoudigende berekeningen gemaakt op basis van een magnetische dipool met de volledige lading op de boven en onderkant van het cilindervormig magneetje. Experimenten komen redelijk goed overeen met zijn theorie. http://www.if.ufrgs.br/~levin/Pdfs.dir/AJP000815.pdf

Dat is interessant. Ze verkrijgen een formule voor de terminale valsnelheid \(v=\frac{1024}{45} \frac{mg\rho a^{4}}{w\mu_{0}p^{2}}\), uitgaande van de gedachte dat in de evenwichtssituatie de zwaarteenergie die de magneet verliest, vrijkomt als warmteontwikkeling van de twee wervelstromen. Mijn samenvatting: \(mgv = I_1^{2}R + I_2^{2}R\), waarbij \(R=\frac{\rho \cdot 2\pi a}{wb}\).

[Jan van de Velde]

2 Er wordt een spanning gemeten over diametraal tegenover elkaar liggende punten van de buis. Hier kan ik helemaal geen chocola van maken. Wegens symmetrie moet dat naar mijn idee helemaal niet mogelijk zijn [0:30]

Toch wel. Modelleer zo'n circulaire stroom als een stroomkring met 100 spanningsbronnetjes afgewisseld met 100 weerstandjes. Tussen nummer 25 en nummer 75 meet je dan dezelfde spanning als tussen nummer 0 en nummer 50.

[Xilvo]

Toch wel. Modelleer zo'n circulaire stroom als een stroomkring met 100 spanningsbronnetjes afgewisseld met 100 weerstandjes. Tussen nummer 25 en nummer 75 meet je dan dezelfde spanning als tussen nummer 0 en nummer 50.

...en dan ook tussen nummer 50 en nummer 100 (= nummer 0).
Maar dat is min de spanning tussen nummer 0 en nummer 50. Dat kan niet

[wnvl1]

Omdat het elektrisch veld geen exacte differentiaal is. Kirchoff gaat niet zomaar op.

[Xilvo]

Anders gezegd, het is geen conservatief veld.
Ik vind dat nog steeds een vreemd verschijnsel.

[wnvl1]

Je kan kirchoff in ere herstellen zoals Jan van de velde zegt door het te modelleren als kleine spanningsbronnen in serie met weerstandjes. Uiteindelijk zijn het de wetten van maxwell die tellen en niet onze vereenvoudigde modellen uit de netwerktheorie. Deze laatste helpen wel om het met het menselijk verstand beter te kunnen vatten.

[Xilvo]

De som van al die spanningen over een complete cirkel zal toch nul moeten zijn.
Wegens symmetrie moet dan ieder van die spanningen nul zijn.

[jkien]

Ik heb de vraag wat er gebeurt met de magneet in het speciale geval van een weerstandsloze pijp, en hoe de derde wet van Newton dan werkt, ook gesteld op Physics Forums. Maar ze hebben natuurlijk helemaal geen zin om dat speciale geval te bespreken, ze dwalen liever af naar hun eigen favoriete gedachten.

Wat ook interessant is is dat ze berichten kunnen voorzien van likes en unlikes. De ereleden van Physics Forums geven in de praktijk aan elkaar dus altijd schouderklopjes, en aan de buitenstaander skeptische fronsgezichtjes.

link

[Jan van de Velde]

Ik heb de vraag wat er gebeurt met de magneet in het speciale geval van een weerstandsloze pijp,

lijkt mij:
grotere stroom
dus sterker inductieveld
dus sterkere afremming

denkend naar het andere extreem, pijp met hoge weerstand:
geen stroom
geen afremming (en dat is ook wat we zien)

[Xilvo]

Zal de magneet niet volkomen tot stilstand komen, in een supergeleidende buis?

[jkien]

De vraag die onder andere speelt is of de magneet permanent bovenaan de pijp blijft hangen, of dat hij naar beneden valt waar hij de laagste energie heeft. Ik moet erbij zeggen dat ik aan een pijp met een retourleiding denk, die boven- en onderkant van de pijp weerstandsloos met elkaar verbindt.

In een weerstandsloze stroomkring is elke stroomsterkte mogelijk, de gemiddelde verticale snelheid van de elektronen in de pijp is arbitrair. De schijnbaar viskeuze kracht die de magneet naar een terminale snelheid drijft is F = -k Δv, waarbij Δv het verschil is van de verticale snelheid van de magneet en de gemiddelde verticale snelheid van het medium in de pijp.

Volgens mij zijn de vrije elektronen het medium, zodat de magneet samen met de elektronen omlaag kan vallen. Volgens anderen zijn de koperatomen het medium, dan blijft de magneet in de hoogte hangen.

Mijn keus baseer ik op de overweging dat F=0 als Δv=0, de situatie van inductiestroom nul. Volgens mij dragen alleen de vrije elektronen bij aan de inductiestroom; de koperatomen niet.