elektrische stroom, lorentzkracht, Wet van Lenz

Patrick stelde deze vraag op 22 juni 2020 om 09:32.

Quote

Stel ik heb een sterk magnetisch veld en beweeg zeer snel een elektrische geleider heen en terug door het magnetisch veld zodat ik een wisselspanning opwek. In het midden van de geleider plaats ik een gevoelige stroommeter. Daar stroom een verplaatsing van lading is kan ik deze stroom meten zonder dat de kring gesloten is? Er is altijd gezegd dat er slechts een stroom kan vloeien als de kring gesloten is. Zou het dus theoretisch mogelijk zijn om een zeer gevoelige lamp te laten branden zonder geslorten kring?

Reacties:

theo de klerk
22 juni 2020 om 09:53
Quote
Als het magnetische veld homogeen is dan kun je de geleider bewegen wat je wilt - dan gaat er geen inductiespanning (en -stroom) ontstaan. Dat gaat alleen als de flux wijzigt, d.w.z. het magneetveld inhomogeen is.
Patrick
22 juni 2020 om 11:08
Quote
Ik denk misschien verkeerd maar wanneer je een elektron in een magnetisch veld brengt er op dit elektron een kracht wordt uitgeoefend, waardoor het elektron zich verplaatst. In een geleider bevinden zich elektronen, waneer deze geleider snel van links naar rechts wordt bewogen in een vast magnetisch veld de elektronen in de geleider zich verplaatsen van links naar rechts. Elektronen die zich verplaatsen is toch stroom of zie ik het verkeerd?
Theo de Klerk
22 juni 2020 om 13:10
Quote
Ik moet mezelf corrigeren: een flux heeft alleen betekenis als het een omsloten oppervlak betreft. Bij een staaf is dat niet het geval. De elektronen bewegen dan met de staaf mee (stroom de andere kant op), "aangeduwd" door de hand die de staaf beweegt. Een lading loodrecht op het magneetveld bewegend geeft een lorentzkracht (de fameuze "linkerhandregel").  Veld naar beneden, staaf naar rechts bewegend (stroom naar links) geeft een lorentzkracht  naar voren. 
Naar dat uiteinde zullen elektronen geduwd worden. Tegelijkertijd stoten ze elkaar af, dus een nieuw evenwicht zal ontstaan waarbij lorentzkracht en Coloumb kracht elkaars werking opheffen. De potentiaal ontstaat, de stroom is slechts een korte verplaatsing van de elektronen tot het nieuwe evenwicht.
Theo de Klerk
23 juni 2020 om 21:23
Quote
In aanvulling op de vorige post, onderstaand een plaatje van een bekende situatie in diverse opgaven in schoolboeken. Een metalen staaf rolt langs een helling naar beneden.



Situatie 1:  de helling is van hout. 
De stalen staaf rolt naar beneden. Effectief gaan daarmee alle elektronen in de buis naar rechts. De stroom (volgens afspraak tegen de elektronenbeweging in) naar links. Uit de linkerhandregel blijkt dan dat de ladingen een lorentzkracht ondervinden die naar voren gericht is (van P naar Q) zodat er een potentiaalverschil ontstaat tussen beide en punt P positief geladen is tov Q. Heel even loopt een stroompje van P naar Q als elektronen bewegen. De afstoting van de elektronen onderling zorgt voor een nieuw evenwicht waarin "duwen" door de lorentzkracht wordt geneutraliseerd door een "terugduwen" door de elektrische Coulombkrachten. Het stroompje is aan het begin het grootst, al snel naar 0 terugzakkend bij toenemende afstotingskracht.

Situatie 2: geleidende helling, die aan de voet doorverbonden is (draad tussen X en Y). De stroom die in situatie 1 ontstaat kan nu rondlopen. De lorentzkracht duwt de elektronen van P naar Q en bij Q kunnen die doorlopen via X en Y terug naar P.
Volgens de rechterhandregel geeft elke rondlopende stroom een magneetveld. In dit geval is er een stroom van Q naar P via Y naar X en daarmee een veld met de noordpool naar beneden gericht. De richting is dus hetzelfde als van het externe veld.

Bekijken we de situatie vanuit de Wet van Lenz: de staaf rolt naar beneden. Het oppervlak A tussen staaf PQ en XY wordt steeds kleiner. De flux (BA) neemt af door afnemend oppervlak A. Er ontstaat een inductiestroom die de fluxverandering tegenwerkt. Kleinere flux moet vergroot worden. Dat kan alleen door het B veld te versterken: het inductieveld wijst ook met de noordpool naar beneden. En dat vereist een inductiestroom van P via Y,  X naar Q.

Dus kijkend vanuit Wet van Lenz of door een Lorenzkracht door bewegende lading: beide gezichtspunten geven hetzelfde effect.

Plaats een reactie:


Bijlagen:

+ Bijlage toevoegen

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft elf appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)