Dag Matthijs,

Dat gezweef boven een ijzeren plaat zie ik nog niet helemaal voor me, je moet je opstelling nog maar eens uitleggen. Magnetische krachten is ook niet mijn forte, dus tot er iemand anders komt helpen alvast wat literatuur

 http://info.ee.surrey.ac.uk/Workshop/advice/coils/force.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnet

Groet, Jan

Een treintje met 4 electromagneten op een metalen plaat gaat zeker niet werken. Welke magneetrichting ook gecreëerd wordt, de trein zuigt zich op de plaat vast door de aantrekkingskracht van het het magnetisme.

Om te zweven moet gelden dat het gewicht (zwaartekracht) wordt tegengewerkt door een even grote maar tegengestelde kracht - die van de electromagneten die zich "afzetten" tegen een magneetveld op de grondplaat.

Even een vergelijking. Het totale gewicht van een tafel op 4 poten wordt gedragen door de 4 poten die op de grond staan. De druk door die poten uitgeoefend is het tafelgewicht gedeeld door het grondoppervlak van die poten. De vloer oefent een tegenkracht (normaalkracht) uit waardoor de tafel blijft staan.

Voor onze trein zijn de poten de 4 magneetvelden die door de electromagneten worden veroorzaakt. En die tegengesteld zijn aan een magneetveld dat door de grondplaat wordt gemaakt. Dat zal op een of andere manier moeten worden geproduceerd. De druk is dan gelijk aan het gewicht van de trein gelijkelijk verdeeld over het oppervlak van de 4 electromagneten.

(PS: Alleen een goedgevormde supergeleidende grondplaat (waar een stroom kan lopen zonder weerstand) kan "uit zichzelf" een neervallende magneet tegenhouden. De vallende magneet produceert een toenemend magnetisch veld (fluxverandering) waardoor in de supergeleider een inductiestroom wordt gegenereerd die dat veld probeert tegen te gaan. De stroom en veld worden steeds sterker totdat het magneetveld van de vallende magneet precies tegenwerkt. En dit blijft doen omdat de stroom in de supergeleider niet wordt afgeremd. In niet supergeleidende situaties moet steeds energie worden toegevoerd om een magneetveld te genereren).

De "magnetische druk" (kracht/oppervlak) die door een magneetveld wordt veroorzaakt en die moet worden opgeheven door een gelijke, maar tegengestelde druk van een ander magneetveld, wordt gegeven door

P_mag = ½ B² /μ₀ [P in Pascals of N/m², B in Tesla en μ₀ = 4π×10^-7N·A^-2 ]

(en dus kracht F_mag = oppervlak × P_mag )

In geval van de trein met het gewicht van 0,500 kg verdeeld denkt over 4 electromagneten van elk 0,5 cm² (= 0,5 × 10^-4 m²) doorsnede is deze druk 0,500 / (4 × 0,5 × 10^-4) = 0,25 × 10⁴ N/m².

Deze druk wordt door het magneetveld van elk van de electromagneten geleverd:

P_mag = ½ B² /μ₀ = 0,25 × 10⁴

Hieruit is de sterkte van het vereiste magneetveld B te berekenen .

Voor een spoel geldt dat het veld dat wordt geproduceerd wordt bij een stroom van I Ampere en N windingen per meter gelijk is aan B_spoel = μ₀ . N. I zodat je kunt variëren in aantal wikkelingen/meter en stroomsterkte, zolang N.I maar constant blijft (namelijk B_spoel / μ₀ )

==========

In praktijk blijkt het soms handiger een lineaire inductiemotor te gebruiken. Daarbij zitten de magneten niet onder de trein en op de railbedding, maar op de zijkant waarbij de trein wordt opgetrokken. Voortbeweging gebeurt dan door een andere reeks electromagneten, waarbij van elk paar één magneet op de wand van de railsbak zit en de ander op de trein, die elkaar als Noord-Zuid aantrekken naar voren terwijl een klein stukje verder twee Noord-Noord of Zuid-Zuid de trein naar voren wegduwen.

De trein schuift dan een stukje op en de stroom in de electromagneten in de trein wordt snel omgedraaid zodat steeds de juiste combinatie van trekkende en duwende krachten de trein steeds verder doet vooruit gaan.

Zie bijvoorbeeld een verhaal over de magnetische levitatie trein Maglev op http://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/maglev-train.htm

Ik zie ook nog een zweeftrein artikeltje op deze website zelf: http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=941205

Oké allen bedankt voor jullie reacties.

Nu nog een vraag. Ik probeer de formule te vinden voor de kracht van een elektromagneet. Daarmee bedoel ik, de kracht die een elektromagneet kan uitoefenen op een magnetisch gevoelig voorwerp die tegen de elektromagneet aanzit. 

Samengevat: Ik wil weten hoeveel newton een elektromagneet in de lucht kan houden als de elektromagneet en de te tillen stof tegen elkaar aanzitten.

Alvast bedankt,

Matthijs

Als de magnetische druk (kracht/oppervlak) wordt gegeven door

 p_mag = ½ B² /μ₀ [p in Pascals of N/m², B in Tesla en μ₀ = 4π×10^-7N·A^-2 ]

dan zal een electromagneet die een (homogeen) veld B genereert en een oppervlak A (in m² ) heeft, een kracht uitoefenen van

F = p_mag . A = ½ B² A /μ₀

(zie ook http://en.wikipedia.org/wiki/Force_between_magnets )