speeltje met inductiestromen

[Jan van de Velde]

We nemen een spoel, waar we wisselstroom doorheen jagen. In de spoel steken we een weekijzeren kern, die dus een wisselmagneet wordt. Aan weerszijden naast het uiteinde van de kern hangen we twee koperen pijpjes verticaal op, zo dat ze vrij kunnen draaien.

cilindermotor1 1383 keer bekeken

En dat gaan ze dan ook doen...........

Kijk, wat er aan de hand is lijkt mij voor de hand liggen: er moet een netto moment rechtsom ontstaan voor het pijpje op de foto vooraan naast de kern, het magneetveld staat gemiddeld loodrecht op het pijpje, er moeten dus per saldo verticale stromen lopen, eddycurrents, wat dan weer krachten oplevert waarvan het netto-resultaat een moment rechtsom levert. Draait het magneetveld om dan lopen ook die stroompjes andersom, maar in een andersom staand magneetveld geeft dat nog steeds een nettokracht in dezelfde richtingen. En het pijpje op de foto áchter de kern draait precies andersom. Dat lijkt me overigens heel logisch (maar mijn intuïtie heeft me al vaker bedrogen) . En ik heb het gevoel dat dit niet werkt als we een pijpje precies op de kop van de kern opstellen, en ook niet als we zo'n pijpje in een homogeen veld tussen de uiteinden van een hoefijzervormig gebogen kern plaatsen.

Hoe die eddycurrents lopen, en waarom precies zo dat ze dit effect geven, dat zie ik niet. En misschien zie ik het wel helemaal verkeerd.

Iemand die dit netjes uit kan leggen?

[Benm]

Ik denk dat dit niet zo simpel ligt. Gezien de opstelling zouden die koperen buisjes geen enkele reden hebben om te draaien in de richting aangegeven met de pijltjes: allebei andersom levert precies hetzelfde resultaat op gezien de symmetrie van het geheel.

Waar ik benieuwd naar ben is wat er gebeurd als je 1 van de koperen pijpjes (incl reageerbuisje en motagemateriaal) weglaat in deze opstelling. Kiest het dan nog steeds van nature voor 1 draairichting, of is dan de draairichting willekeurig verdeeld als je het experiment een aantal keer herhaalt?

Ik vermoed nl dat er er een interactie tussen de draaiende koperen pijpjes is, en dat die gunstiger is voor de aangegeven draairichting omdat het veld vanaf de magneet niet helemaal lineair is.

Probeer het eens uit - ik ben benieuwd

[Jan van de Velde]

Ik snap niet waarom die twee buisjes zouden moeten interageren volgens jou. Dat zou dan op een of andere wijze magnetisch moeten gebeuren, maar daar zit een ongetwijfeld véle malen sterkere magneet tussen die naar mijn stellige indruk enige wederzijdse beïnvloeding onwaarschijnlijk maakt. Overigens, wat ik vergat, links in de foto zie je een met alufolie omwikkelde toiletrol, ook vrij draaiend opgehangen op en ondersteboven geplaatst reageerbuisje. Die heeft geen tweelingbroertje en draait desalniettemin ook.

Het veld rond de pijpjes is inderdaad niet homogeen, en ook niet symmetrisch verdeeld over een zijdelings opgesteld pijpje, dit in tegenstelling tot een op de kop opgesteld pijpje:

magneet 1370 keer bekeken

Daarom vermoed ik dat een op de kop opgesteld pijpje niet zal draaien.

Ik kan misschien wel vragen om hier gericht proefjes mee te laten uitvoeren, maar dat kan ik helaas niet zelf en à la minute doen: het is niet mijn eigen speeltje .

De buisjes zouden spontaan in de aangegeven richting gaan draaien, ik weet niet of ze al eens geprobeerd hebben om ze aanvankelijk een draai de andere kant op te geven en wat er dan gebeurt.

[deklerkt]

Het is een "speeltje" bij mij op school - ik zal eens kijken wat gebeurt door een van de buisjes weg te halen of een eigenzinnig zetje te geven in de andere richting. Ik gok dat er niet veel gebeurt en dat alles uiteindelijk weer als vanouds zal draaien... Maar "meteen" snappen doe ik dit speeltje niet - en dat irriteert me een beetje...

[cor de Groot]

zijn de koperen pijpjes open of rond gesloten , en wat heeft dat blauwe busje hiermee te maken ?. denk ook aan het aardmagnetisch veld , draai de opstelling is 90 graden

vervang de metalen draaipunten van de reageerbuisjes eens door kunststof.

Cor de Groot.

[deklerkt]

De koperfolie is om de reageerbuisjes gewikkeld en de uiteinden over elkaar gelegd (elektrisch gesloten als cilinder). Het blauwe busje is alleen bedoeld als breder "dak" om de closetrol met aluminiumfolie af te dichten en een draaipunt in het midden te krijgen (de closetrol lijkt op een dikke reageerbuis maar zonder bodem waarop de spil kan rusten voor draaien). Het aluminium vormt ook een geleidende cilinder.

De opstelling "even" wijzigen is minder makkelijk voor me, maar eerdere suggesties zal ik zeker uitproberen.

Het aardmagnetisch veld lijkt minder een rol te spelen: de opstelling is "random" een aantal keren gepakt en neergezet en aangesloten in andere omgevingen. De kans dat het altijd dezelfde orientatie had is miniem. Maar ik zal het eens expliciet onderzoeken.

[deklerkt]

Inmiddels heeft een TOA al wat zitten uitproberen:

1) verwijderen van een van de draaiende buisjes (ongeacht welke) doet de rest op de aloude manier roteren

2) Geef een buisje een andere draairichting. Na aanzetten van de spoel verandert de draairichting in de aloude richting

3) Een spleet bij het koperfolie (geen geleidende cilinder meer): geen rotatie. Dat versterkt het vermoeden met geinduceerde wervelstroompjes te maken te hebben

De rest (buisje voor de weekijzerkern, draaispil van niet-metaal/geleider, NZ/OW richting) moet nog worden onderzocht.

[klazon]

Dat versterkt het vermoeden met geinduceerde wervelstroompjes te maken te hebben

Dat lijkt mij ook wel duidelijk. Ik heb er ook over zitten piekeren, maar het is me nog volslagen duister waarom die dingen gaan draaien.

Daarom ben ik ook wel nieuwsgierig naar het resultaat van een buisje recht voor de kop van de ijzerkern. Wellicht dat dat nieuw inzicht geeft.

[Jan van de Velde]

Het zou me uitermate verwonderen als het aardmagnetisch veld hiermee te maken had. Dat ligt trouwens in (school)gebouwen met gewapend-betonvloeren en zo toch gruwelijk overhoop, en stelt niks voor vergeleken bij deze magneet.

[klazon]

Het lijkt mij ook onmogelijk dat het aardmagnetisch veld hier invloed op heeft.

Dat veld is statisch, terwijl de draaiïng hier ontstaat door wervelstromen, en die ontstaan alleen bij wisselende velden.

[Bartjes]

Daarom ben ik ook wel nieuwsgierig naar het resultaat van een buisje recht voor de kop van de ijzerkern. Wellicht dat dat nieuw inzicht geeft.

Ik denk dat het buisje dan een zetje nodig heeft, aangezien de situatie verder symmetrisch is.

In principe hebben we hier - lijkt mij - te maken met een eenfase inductiemotor zonder hulpwikkeling:

http://nl.wikipedia.org/wiki/E%C3%A9nfase-inductiemotor#Eenfasemotor_zonder_hulpwikkeling

[klazon]

De vergelijking met een eenfase inductiemotor zonder hulpwikkeling gaat volgens mij niet op. Die loopt nl. niet uit zichzelf aan, en kan ook in twee richtingen draaien. In het onderhavige geval is dat niet zo, de buisjes lopen vanzelf aan, en hebben een voorkeursrichting.

[Bartjes]

De vergelijking met een eenfase inductiemotor zonder hulpwikkeling gaat volgens mij niet op. Die loopt nl. niet uit zichzelf aan, en kan ook in twee richtingen draaien. In het onderhavige geval is dat niet zo, de buisjes lopen vanzelf aan, en hebben een voorkeursrichting.

Het zou exact een eenfase inductiemotor zijn als het buisje precies voor een uiteinde van de weekijzeren kern werd geplaatst. Nu is dat niet het geval, en ik vermoed dat door deze asymmetrische plaatsing wel een voorkeursrichting optreedt.

[deklerkt]

Interessante ontdekking:

1. houten draaipin: Cu cilinder draait, Al cilinder draait ook maar veel minder snel

2. houten draaipin: doorsneden cilinder: Cu en Al draaien niet

3. ijzeren pin: Cu cilinder draait, Al cilinder op reageerbuis draaien. Al veel minder snel. Maak je de omtrek groter van het Al (zoals de foto opstelling) dan draait Al wel snel.

4. ijzeren pin, doorsneden cilinder: Cu draait en Al ook. Lijkt even snel als niet doorgesneden

5. ijzeren pin, kale reageerbuis: draait ook.

6. pin (ijzer of hout) recht voor de weekijzeren staaf: geen effect (ook niet op posities links of rechts voor-naast de kern)

Opvallend is echter dat de ijzeren spillen trillen als ze in de buurt komen van de weekijzeren kern. Dit suggereert een interactie van spil met weekijzer.

En dan zou het hele effect wel eens daaraan toe te schrijven zijn...

[Jan van de Velde]

bedoel je met "pin" dat staafje waarop de reageerbuis opgehangen is?

Die zijn op de foto zo te zien toch van koper?