Arbeid uit warmte en electrisch veld

[Uri]

vacuum_buis 418 keer bekeken

Beste allen,

Ik heb een vraag. Bovenstaande tekening laat een opstelling zien met een sterk electrisch veld tussen de + en de - electrode. Binnen in dit veld ligt een buis met lage druk gas er in. De buis is van glas. De uiteindes van de buis zijn verbonden met een draad, het draad loopt van de buis bijna direct een holle metalen pijp in aan beide kanten. De metalen pijp dient ter afscherming van het electrisch veld rondom het draad. De draden komen bij elkaar in een weerstand (boven).

Nu de vraag:

Stap 1: een atoom raakt geioniseerd. Dit gebeurd soms spontaan.

Stap 2: het electron en de kern raken beide beinvloed door het sterke electrische veld. Ze beginnen met bewegen richting de electrodes (+ naar - en - naar +).

Stap 3: het electron raakt het glas, de kern raakt ook het glas. Beide zorgen voor een lokale lading.

Stap 4: omdat er sprake is van een tegenovergestelde lading aan beide kanten en er een draad gespannen is tussen deze twee ladingen EN het draad dat zich binnen het electrisch veld bevindt vrijwel geen electrisch veld 'ziet' omdat het door een metalen buis loopt, vindt er ladingtransport door de weerstand plaats??

Men mag uiteraard een schakelaar tussen de glazen buis en het draad toevoegen als dit helpt om een 'dood evenwicht' (waar geen ladingtransport meer plaatsvindt) te voorkomen.

Neem notie dat het electrisch veld niet 'verbruikt' wordt. Er is dus geen sprake van lading uitwisseling tussen de twee grote electrodes.

Groet Uri

[klazon]

Ik kan je verhaal niet helemaal volgen, maar ik zie wel een denkfout. En wel in de "afscherming". Die zit nl. nergens aan vast. En een afscherming die nergens aan vast zit schermt niet af.

[Uri]

Beste Klazon,

Dank voor je snelle antwoord. Welk gedeelte volg je niet helemaal? Ik leg het je graag uit.

De metalen buizen kunnen geaard worden als je wilt. Je kunt ze aarden met de aarde, maar ook met verschillende grote objecten. (Ik vermoed dat als je ze allebei met de aarde aardt, dat dit hetzelfde effect zou hebben als het plaatsen van een flinke weerstand (de aarde) tussen de twee metalen buizen. Zo zou er bijna geen electrisch veld meer door de buis lopen toch?

Een andere mogelijkheid zou zijn om ze helemaal te verwijderen. Ook zou je een coax kabel kunnen gebruiken? Ik kan hier dus wel wat advies gebruiken. BVD!

Groet Uri

[klazon]

Uri,

ik begrijp gewoon niet hoe het geheel zou moeten werken.

Mijn opmerking over de afscherming volgt gewoon uit het algemene gegeven dan een zwevende afscherming niks doet. Die moet ergens aan vast zitten om als afscherming te kunnen dienen. Beide buizen aan aarde leggen zal volgens mij niet helpen, want de aarde maakt nergens deel uit van je systeem.

Dus ik zou ook niet weten waar je ze dan wel aan vast moet maken, maar zoals het nu getekend staat kan je ze net zo goed weglaten.

[Uri]

Beste Klazon,

Dat is duidelijk. Ik ga het wat beter toelichten.

De buis kan men zien als een TL-buis. De gasmoleculen binnenin botsen met regelmaat en soms door kans vindt er een heftige botsing plaats waarbij een gasmolecuul een electron kan verliezen. Van een neutraal molecuul is dan geen sprake meer. Het electron is tijdelijk los van het molecuul en bevindt zich nu los in de buis. Een lading (positief en negatief) is vatbaar voor een electrisch veld.

Omdat het geheel zich binnen twee electroden afspeelt bevindt het electron zich ook in het electrisch veld van de twee electroden. Het kan niet anders of het electron gaat zich richting de plus electrode (anode) bewegen. Het gasmolecuul dat een electron verloren heeft is nu uiteraard positief geladen geraakt (hij is een electron kwijt). Deze zal zich onder invloed van het electrisch veld naar de min electrode (cathode) gaan bewegen.

Tot zover denk ik niet nieuws. (over de temperatuur van het gas om zo'n botsing teweeg te brengen valt misschien nog te twisten).

Nu het stuk wat lastiger is en waar onduidelijkheid voor mij over bestaat.

Het electron is nu aangekomen bij de linkeruiteinde van de buis. Hier zit gewoon glas, hij knalt er tegenop. (We gaan er even van uit dat hij niets geraakt heeft en dat er niet nog meer gasmoleculen door zo'n botsing zijn geioniseerd).

Die negatieve lading bevindt zich dus nu op dat glas.

Aan de andere kant is het tegenovergestelde gebeurd, het positieve gasmolecuul is daar tegen het glas aan geknald en bevindt zich daar nog.

Zouden we het electrisch veld in deze situatie nu weghalen dan zou het electron zich verplaatsen via de glazen buis (ondanks de grote weerstand) en herenigt worden met de positieve gasmolecuul. Zo is het potentiaal verschil verdwenen en het evenwicht wedergekeerd.

Echter, we halen het electrisch veld niet weg. Dit betekend det het electron links zich niet naar rechts kan verplaatsen omdat dit tegen de richting van het electrisch veld bewegen betekent (immers de buis ligt in het electrisch veld). Dus de lading blijft waar hij blijft aan beide kanten.

Het zelfde proces herhaalt zich nog een paar keer. Dus ergens in de buis vind een energetische botsing plaats, lading verplaatst zich naar de randen en er vindt hier dus ladingaccumulatie plaats.

En nu de crux. Er bevinden zich twee concentraties van tegenovergestelde ladingen = potentiaal. Kunnen we een slimme truc bedenken om hiertussen een draadje te verbinden om dit potentiaalverschil arbeid te laten verrichten?