Val van een magneet door een koperen buis

[HansH]

Waar het me hier om gaat is dat er een neerwaartse kracht op de elektronen wordt uitgeoefend zonder dat er aanvankelijk een opwaartse kracht op de elektronen tegenover staat (als de pijp en de retourleiding weerstandsloos zijn). Dan gaan alle vrije elektronen in de pijp omlaag versnellen, wegens F=ma, tot er eventueel een evenwichtssnelheid bereikt wordt, de verticale driftsnelheid van de elektronen. De magneet gaat mee omlaag tot hij de bodem van de pijp bereikt.

Ik stel mij even een gedachten experiment voor waarbij je een volume hebt met 3D rooster punten met daarop een positive lading die vast zit en negatieve lading die bij elke positieve lading hoort en vrij kan bewegen. dan zullen de negatieve ladingen zich dus netjes verdelen over de ruimte, zoals ze dat in het echt ook doen in een metaal. als ik nu in gedachten aan een groep negatieve ladingen een touwtje vastmaak en die aan elkaar knoop en daaraan een massa hang, wat gaat er dan gebeuren? Volgens mij gaat de groep negatieve ladingen dan versnellen naar beneden toe en om dat ladingsverschil te vereffenen moeten er dan andere negatieve ladingen naar boven gaan. dus levert dat een kringstroom op en dus een kortsluiting met warmteproductie. als je dat dus vertaalt naar de koperen buis met magneet dan betekent dit een extra kringstroom om het gewicht van de magneet te kunnen tillen. Je kunt dit volgens mij vergelijken met een dolfijn die met zijn staart in het water in staat is om boven het water te blijven staan. Het gevolg is dat er water gaat stromen en dat via vrijving weer bewegingsenergie verliest.

als je een supergeleidend metaal zou hebben en daar die magneet door zou laten zakken dan krijg je denk ik een steeds groter wordende kringstroom om het gewicht van die magneet te kunnen blijven tillen.

[jkien]

dus levert dat een kringstroom op en dus een kortsluiting met warmteproductie. als je dat dus vertaalt naar de koperen buis met magneet dan betekent dit een extra kringstroom om het gewicht van de magneet te kunnen tillen. Je kunt dit volgens mij vergelijken met een dolfijn die met zijn staart in het water in staat is om boven het water te blijven staan. Het gevolg is dat er water gaat stromen en dat via vrijving weer bewegingsenergie verliest.

Je kunt het beter vergelijken met een baksteen dan een dolfijn. De dolfijn heeft spierkracht, maar de baksteen niet. De wet van Lenz levert een viskeuze kracht die maakt dat hij geremd wordt ten opzichte van het water. Door de viskeuze kracht sleurt hij het water mee, en hij zakt nog steeds naar de bodem van de pijp.

baksteen 1603 keer bekeken

[HansH]

uiteindelijk zijn het de wervelstromen tgv de dB/dt door het vallen van de magneet (1) die de kracht op de magneet opleveren en dus de tegenovergestelde kracht op de elektronen die aan die wervelstroom meedoen. Daardoor gaan die elektronen naar beneden en dat levert een 2e kringstroom (2) op in het vlak zoals je schetst met die baksteen. maar het B veld daarvan ligt volgens mij in een ring om de magneet heen dus inderdaad kan geen kracht op de magneet uitoefenen volgens mij. Daar is het effect 1 verantwoordelijk voor. Dus je kunt het 2e effect denk ik zien als verklaring voor het vinden van een tegenkracht voor de elektronen die aan effect 1 meedoen waardoor de wervelstromen niet 'naar beneden vallen' maar steeds overgenomen worden door nieuwe elektronen die van bovenaf aangevuld worden. wat klopt er dan nog niet?

[HansH]

dus in het voorbeeld van jouw baksteen beweegt die naar beneden, maar wordt dan vervangen door steeds een nieuwe baksteen vanaf boven. Die baksteen is dan het equivalent van effect 1 wat ik noemde en zit feitelijk rond de plek waar de magneet zich op een bepaald moment bevindt..

[HansH]

de magneet zet zich dus feitelijk steeds naar boven toe af tegen de naar beneden bewegende baksteen en als die buiten bereik komt wordt die vervangen door een nieuwe baksteen.

[jkien]

Ik begrijp je gedachtengang niet, maar het lijkt erop dat hier een perpetuum mobile is uitgevonden!

[HansH]

Ik begrijp je gedachtengang niet, maar het lijkt erop dat hier een perpetuum mobile is uitgevonden!

nee want alle energie die van de naar beneden zakkende magneet komt dissipeert weg in kringstromen.

[wnvl1]

Als een supergeleider geen magnetische veldlijnen in zich toelaat, dan kan je verklaren dat een magneet boven een supergeleidende plaat blijft zweven, anders geraken de veldlijnen niet weg. Echter in geval van een supergeleidende pijp, zouden de veldlijnen nog binnen de pijp kunnen blijven terwijl de magneet valt.

[jkien]

Je magnetische veldlijnen kloppen niet, denk ik. Bij een koperen pijp zonder supergeleiding ziet het er uit zoals hieronder. Er moet een flux door de wand gaan, anders ontstaat er in het koper geen wervelstroom.

fallmag5 1496 keer bekeken

Bron: Simanek

[wnvl1]

Volledig akkoord met jouw tekening voor het geval van een koperen pijp.
Mijn tekening was bedoeld voor het geval van supergeleiding. De magnetische veldlijnen blijven dan binnen de pijp.

Ik ben er dan niet automatisch van overtuigd dat het binnen de supergeleidende pijp houden van de veldlijnen er toe moet lijden dat de magneet blijft zweven.

Ik zag ook op youtube (heb link niet meer) dat Maxwell niet zomaar van toepassing is voor supergeleiders. In de zin dat je niet zomaar een limiet mag nemen om de geleidbaarheid naar oneindig te laten gaan. Het verhaal met de wervelstromen is niet zomaar uitbreidbaar naar supergeleiders.

Het zal zoiezo wachten zijn op een experiment of een simulatie met Ansys. Het kan ook zijn natuurlijk dat er een kritische diameter is vanaf wanneer de magneet er door valt.

[Michel Uphoff]

Wat te denken van dit experimentje:

[jkien]

Mooie video. Op t=3:10 kun je zien dat hij supergeleider met spierkracht weg kan trekken van de neodymium magneet. Dan zal de zwaartekracht dat vermoedelijk toch ook doen (langzamer)?

Ik vond op internet een waarneming van een magneet die bleef zweven in een supergeleidende buis: link

[wnvl1]

Coole demonstratie.

Vanaf minuut 1:30 wordt in deze video uitgelegd dat maxwell niet van toepassing is op supergeleiders.


Helemaal duidelijk is mij wel niet wat hij wil bedoelen.

Het is ook zo dat vanaf een bepaalde veldsterkte supergeleiding niet meer opgaat. Dus een extreem groot gewicht gaat altijd de supergeleiding opheffen.

[Michel Uphoff]

Dan zal de zwaartekracht dat vermoedelijk toch ook doen (langzamer)?

De maker van het filmpje beweert van niet. Ik denk dat het inderdaad te maken heeft met de kritieke veldsterkte waarbinnen supergeleiding werkt, anders kom je in metafysische sferen. Het heeft dan denk ik te maken met het gegeven dat binnen een supergeleider geen veldlijnen kunnen zijn, maar aan de buitenzijde er altijd een laagje is waarin dat wel het geval is (en hoe sterker het veld, hoe dikker die laag, totdat deze de supergeleiding opheft). Maar hoe het nu precies zit, en of de supergeleider inderdaad niet heel langzaam zakt (ook wanneer op de juiste temperatuur gehouden), is mij niet echt duidelijk.
Je zou verwachten dat daar toch wel iets doorslaggevends over te vinden moet zijn.

[Xilvo]

Coole demonstratie.

Vanaf minuut 1:30 wordt in deze video uitgelegd dat maxwell niet van toepassing is op supergeleiders.

Letterlijk heel "cool"

Toch betwijfel ik of Maxwell niet toepasbaar is.
Als je eenmaal een supergeleider hebt zonder magnetisch veld daarbinnen, dan zullen bij nadering van een magneet stromen gaan lopen in een dun laagje aan het oppervlak die een tegengesteld veld veroorzaken waardoor het veld binnen de supergeleider nul blijft.

Dat is een limietgeval voor een geleidbaarheid die oneindig is. Bij een normale, goede geleider wordt het veld binnen de geleider verzwakt door de geïnduceerde stromen.