Hoe maak ik een miljoen ampere?

[jkien]

Er is een youtube video van MIT, de "jumping wire", van een dikke elektriciteitskabel die een accu kortsluit, zodat er een grote stroom loopt. De kortsluitstroom van de accu is in de orde van 100 A. In een sterk magneetveld springt de kabel flink omhoog door de Lorentzkracht. Ik zou dat wel eens willen doen met een grotere stroomsterkte.

De driftsnelheid van elektronen in 1 cm dik koperdraad bij een stroomsterkte van 100 A is 0,1 mm/s. (drift velocity calculator) Volgens mij betekent dat dat als ik met een motortje een 1 cm dik koperen wieltje laat ronddraaien met een snelheid langs de omtrek van 1 m/s, dat dat overeenkomt met een stroomsterkte van 1 miljoen ampere. Klopt dat?

[HansH]

als ik met een motortje een 1 cm dik koperen wieltje laat ronddraaien met een snelheid langs de omtrek van 1 m/s, dat dat overeenkomt met een stroomsterkte van 1 miljoen ampere. Klopt dat?

Nee want in dat geval heb je een positieve stroom en een negatieve stroom van elektronen en positieve atoomkernen tegen elkaar in lopen die elkaar precies compenseren.
Bij een echte stroom zijn het alleen de elektronen die effectief gezien zich verplaatsen.

[jkien]

Ja, daar heb je gelijk in, dus het wiel zal geen sprong door de lucht gaan maken.

De richting van de Lorentzkracht is wel verschillend voor de elektronen en de atoomkernen. In de tekening is de kracht op de elektronen middelpuntzoekend, en de kracht op de atoomkernen middelpuntvliedend. Er zal denk ik een Hall effect optreden, waarbij de elektronen zich ophopen in het midden van het wiel. De stroomsterkte van de elektronen in de rode cirkel is een miljoen ampere, misschien ontstaat er een flinke Hall-spanning tussen midden en rand van het wiel.

Wiel.png (9.92 KiB) 2008 keer bekeken

[HansH]

Ja, daar heb je gelijk in, dus het wiel zal geen sprong door de lucht gaan maken.

De richting van de Lorentzkracht is wel verschillend voor de elektronen en de atoomkernen. In de tekening is de kracht op de elektronen middelpuntzoekend, en de kracht op de atoomkernen middelpuntvliedend. Er zal denk ik een Hall effect optreden, waarbij de elektronen zich ophopen in het midden van het wiel.

ja dat is het effect van een magneet rem. eddy current brake.

[jkien]

In de tekening bevindt het hele wiel zich in een homogeen magnetisch veld, dan is er geen fluxverandering en geen remeffect.

[wnvl1]

Gaan op de individuele elektronen geen Lorentzkrachten werken als ze bewegen in een uniform magnetisch veld?

[jkien]

Ja, volgens mij wel, dat zie je in de tekening. Dat is het Hall effect. Ik veronderstel dat de Lorentzkracht groter is dan de middelpuntzoekende kracht voor de cirkelbaan, als B groter is dan een bepaalde drempelwaarde.

[wnvl1]

Je zou denken dat iemand die ladingsverdeling wel eens heeft uitgerekend, maar ik kan het niet googlen.

[HansH]

In de tekening bevindt het hele wiel zich in een homogeen magnetisch veld, dan is er geen fluxverandering en geen remeffect.

Er ontstaat volgens mij een potentiaal verdeling in concentrische cirkels waarbij het elektrische veld van binnen naar buiten lineair toeneemt, immers de veldsterkte is evenredig met de snelheid waarmee je door het magneetveld beweegt. en de spanning is de integraal van de veldsterkte dus de spanning neemt toe van binnen naar buiten volgens v(r)=a*r^2 met a evenredig met de hoeksnelheid en het B veld. Maar er gaat geen stroom lopen. Er kan pas stroom gaan lopen als je het wiel aansluit met een draad tussen de binnen en buitenkant en die draad zelf buiten het homogene magneetveld komt, anders ontstaat er over de draad exact dezelfde spanning als over het wiel en gaat er nog geen stroom lopen.

[jkien]

Het gaat mij alleen om het verbazingwekkende idee dat het draaiende wiel overeenkomt met een stroom van een miljoen ampere, en dat dat meetbare effecten heeft. Het gaat me niet om het aftappen van die grote stroom. (Misschien dat de topic-titel dat suggereert, maar de titel vond ik gewoon leuk).

Om de Hall-spanning tussen midden en rand van het wiel te meten zou ik sleepcontacten gebruiken, dan kan er best een klein stroompje door de voltmeter lopen. Zonder sleepcontacten kan dat inderdaad niet.

[HansH]

Het gaat mij alleen om het verbazingwekkende idee dat het draaiende wiel overeenkomt met een stroom van een miljoen ampere,

Om de Hall-spanning tussen midden en rand van het wiel te meten zou ik sleepcontacten gebruiken,

Op die manier zou je ook eens kunnen nadenken hoeveel stroom er dan loopt door wind bij een zware storm. Dan krijg je denk ik nog veel grotere stromen.
Maar je merkt er niks van omdat het altijd gaat over 2 stromen die in tegengestelde richting lopen en elkaar volledig opheffen. pas bij onweer ga je het merken omdat er dan een netto ladingsoverschot ontstaat en beweging door wind dus wel grote stromen oplevert met ladingsopslag als gevolg die dan op een gegeven moment in een keer vereffent door de lucht.

sleepcontacten zal wel werken omdat de draden dan niet bewegen dus zelf geen spanning geinduceerd krijgen.

[jkien]

Je twee voorbeelden met wind en onweer spreken mij wat minder aan. Bij wind zijn er buiten de neutrale luchtmoleculen (vrijwel) geen vrije ladingen, dus is er geen sprake van elektrische stroom. Een onweerswolk is een reusachtig systeem waar enorm veel energie in wordt gepompt, dan is het minder verrassend als het gepaard zou gaan met een grote stroomsterkte. Het aardige aan het draaiende wieltje is dat het iets kleins is dat met heel weinig energie aangedreven wordt.

[Xilvo]

Met sleepcontacten krijg je een homopolaire of Faraday generator link.

[jkien]

Maar dan heb ik het wiel dus opnieuw uitgevonden. Merkwaardig dat men van zoiets uiteindelijk toch wel een miljoen ampere kon aftappen.

[wnvl1]

Maar hoe ga je dan concreet met die homopolaire generator die miljoen Ampere aftappen?