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Homopolarmotor in sogut wie reibungsfreier Ausführung
 
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kelloggs



Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244

Beitrag kelloggs Verfasst am: 18. Sep 2014 11:37    Titel: Homopolarmotor in sogut wie reibungsfreier Ausführung Antworten mit Zitat

Hallo,

aus einem meiner anderen Threads hat sich dieses spezielles Thema herauskristallisiert und ich denke dieses Thema ist am Besten hier im Elektrik Bereich aufgehoben. Ich habe eine konkrete Vorrichtung vor Augen (siehe Bild im Anhang) und ich würde gerne wissen wie man so eine Vorrichtung berrechnen kann. Was ist die maximale Umdrehungsgeschwindigkeit, die man unter Berücksichtigung aller bedeutenden Faktoren der erdachten Vorrichtung erreichen kann?

Ich habe mit Google keine Berechnungen eines Homopolarmotors finden können und schon gar nicht in der Ausführung wie ich sie mir vorstelle. Falls jemand mit seiner Expertise diese Vorrichtung schnell und einfach analysieren und in einfachen Schritten erklären könnte wäre ich Ihm/Ihr sehr verbunden.



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Nobundo



Anmeldungsdatum: 12.03.2014
Beiträge: 168

Beitrag Nobundo Verfasst am: 18. Sep 2014 11:48    Titel: Antworten mit Zitat

Kenne mich mit dem Elektronik Kram nicht besonders gut aus, aber warum sollte sich denn da überhaupt irgendetwas drehen?
kelloggs



Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244

Beitrag kelloggs Verfasst am: 18. Sep 2014 12:03    Titel: Antworten mit Zitat

einfache Erklärung: durch die Lorentzkraft

detailierte Erklärung kann man hier nachlesen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Homopolarmotor
http://de.wikipedia.org/wiki/Lorentzkraft

was den Endzustand des Homopolarmotors bei konstanten, gegebenen Bedingungen betrifft hab ich aber keine Antworten.
kelloggs



Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244

Beitrag kelloggs Verfasst am: 18. Sep 2014 14:30    Titel: Antworten mit Zitat

okay ich glaube ich habe die richtige Fragestellung gefunden: die Lorentzkraft verursacht auf dem Kugelmagnet ein Drehmoment sodass dieser wie eingezeichnet zu rotieren beginnt. Welche Kräfte sorgen nun dafür, dass die Lorentzkraft ab einer gewissen Umdrehgeschwindigkeit kompensiert wird und keine weiter Beschleunigung stattfindet?

Das ist die Frage, die ich stellen muss! Welche Kräfte können auf ein schwebendes, rotierendes Objekt wirken?

Falls jemand Luftwiderstand als Argument bringt könnte man ja theoretisch die Vorrichtung in ein Vakuum verlegen (die Elektrodenspannung müsste dann entsprechend erhöht werden damit Elektronen den Freiraum überbrücken können).
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8064

Beitrag jh8979 Verfasst am: 18. Sep 2014 15:16    Titel: Antworten mit Zitat

kelloggs hat Folgendes geschrieben:
Welche Kräfte sorgen nun dafür, dass die Lorentzkraft ab einer gewissen Umdrehgeschwindigkeit kompensiert wird und keine weiter Beschleunigung stattfindet?

Gar keine Kraft. Ab einer gewissen Geschwindigkeit kann man nicht mehr mit den nicht-relativistischen Gleichungen als gute Näherung verwenden, sondern muss die relativistischen benutzen. Das sorgt dafür, dass man Objekte nicht auf beliebige (Rotations)Geschwindigkeiten beschleunigen kann.
http://en.wikipedia.org/wiki/Relativistic_mechanics#Relativistic_dynamics

PS: Davon abgesehen zerreißt es das Objekt ab einer genügend hohen Drehgeschwindigkeit.
kelloggs



Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244

Beitrag kelloggs Verfasst am: 18. Sep 2014 16:44    Titel: Antworten mit Zitat

jh8979 hat Folgendes geschrieben:
Gar keine Kraft.


heißt das dann man kann beliebig viel Energie in das System reinstecken kann ohne dass diese dissipiert?

jh8979 hat Folgendes geschrieben:
Ab einer gewissen Geschwindigkeit kann man nicht mehr mit den nicht-relativistischen Gleichungen als gute Näherung verwenden, sondern muss die relativistischen benutzen. Das sorgt dafür, dass man Objekte nicht auf beliebige (Rotations)Geschwindigkeiten beschleunigen kann.


Was passiert mit der Energie wenn man sie weiterhin in das System steckt?

jh8979 hat Folgendes geschrieben:
http://en.wikipedia.org/wiki/Relativistic_mechanics#Relativistic_dynamics


meh, bei dem Text konnte ich nicht wirklich was rauslesen. Ich hab Vermutungen aber mit meinen Vermutungen bin ich noch nie richtig gelegen. Kann man das vielleicht kurz und bündig erklären was der Text aussagen soll?

okay das mit dem Zerreißen kann man unter Bindungsenergie nachlesen - denke ich.
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8064

Beitrag jh8979 Verfasst am: 18. Sep 2014 16:50    Titel: Antworten mit Zitat

kelloggs hat Folgendes geschrieben:

heißt das dann man kann beliebig viel Energie in das System reinstecken kann ohne dass diese dissidiert?

Nein.
Zitat:

Was passiert mit der Energie wenn man sie weiterhin in das System steckt?

Man beschleunigt das System weiterhin, aber nicht mehr so stark. Es gibt eine Grenzgeschwindigkeit (=Lichtgeschwindigkeit).
Zitat:

meh, bei dem Text konnte ich nicht wirklich was rauslesen. Ich hab Vermutungen aber mit meinen Vermutungen bin ich noch nie richtig gelegen. Kann man das vielleicht kurz und bündig erklären was der Text aussagen soll?

Dass man nicht einfach ins Blaue hineinphantasieren sollte, wenn man Physik verstehen will.
Zitat:

jh8979 hat Folgendes geschrieben:
PS: Davon abgesehen zerreißt es das Objekt ab einer genügend hohen Drehgeschwindigkeit.

Wo liegt dieser Grenzwert bei unterschiedlichen Materialien?

Kommt auf das genau System an. Bin ehrlich gesagt zu faul, das jetzt auszurechnen, weil es total irrelevant ist.
http://de.wikipedia.org/wiki/Spannung_(Mechanik)#Schub-.2C_Druck-_und_Zugspannung
kelloggs



Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244

Beitrag kelloggs Verfasst am: 18. Sep 2014 17:28    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Man beschleunigt das System weiterhin, aber nicht mehr so stark. Es gibt eine Grenzgeschwindigkeit (=Lichtgeschwindigkeit).


Ich schicke immer einen konstanten Strom durch das konstante Magnetfeld also hab ich eine konstante Kraft, ein konstantes Drehmoment, eine konstante Beschleunigung. Wenn die konstante Energiezufuhr nicht in eine konstante Beschleunigung des Objektes umgewandelt wird wohin geht die Energie dann?
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8064

Beitrag jh8979 Verfasst am: 18. Sep 2014 17:54    Titel: Antworten mit Zitat

kelloggs hat Folgendes geschrieben:

Ich schicke immer einen konstanten Strom durch das konstante Magnetfeld also hab ich eine konstante Kraft, ein konstantes Drehmoment, eine konstante Beschleunigung.

Du hast eben keine konstante Beschleunigung.
kelloggs



Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244

Beitrag kelloggs Verfasst am: 18. Sep 2014 18:13    Titel: Antworten mit Zitat

und das bereitet keine Energierhaltungskonflikte? konstante Energiezufuhr und aber keine konstante Beschleunigung?
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8064

Beitrag jh8979 Verfasst am: 18. Sep 2014 20:13    Titel: Antworten mit Zitat

kelloggs hat Folgendes geschrieben:
und das bereitet keine Energierhaltungskonflikte? konstante Energiezufuhr und aber keine konstante Beschleunigung?

Nein tut es nicht.
kelloggs



Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244

Beitrag kelloggs Verfasst am: 20. Sep 2014 21:12    Titel: Antworten mit Zitat

nungut, ich habe mich mit Elan in das Thema http://en.wikipedia.org/wiki/Relativistic_mechanics#Relativistic_dynamics eingelesen und sämtliche für mich verständliche Formeln in Excel eingegeben und Tabellen erstellt: http://www.bilder-upload.eu/upload/771487-1411238310.png

ich denke ich verstehe das Grundprinzip aber ich habe ein paar Fragen dazu. Ab einer gewissen Geschwindigkeit eines Systems - die verwendeten Formeln beziehen sich leider nur auf lineare Bewegungen aber ich habe die Geschwindigkeit als Umlaufgeschwindigkeit an meiner Kugel angenommen und daraus die Umdrehungen pro Minute errechnet - geht die zugeführte Energie immer mehr und mehr in die Masse meines Objektes über. Die Energie bleibt erhalten da sich nun eine größere Masse mit geringerer Beschleunigung bewegt aber das geht halt soweit, dass man immer mehr Energie in die "Erzeugung" von Masse stecken muss anstatt in die Beschleunigung meines Objektes.

Frage: bedeutet das, dass sich die gravitative Anziehung meines Objektes nun auch erhöht? Wächst das Objekt an während es an Masse gewinnt oder bleibt es gleich groß und wird immer Dichter?

Ich habe in meiner Tabelle als Grundwert immer 1 angenommen und die Energien, die dabei beansprucht werden zeigen mehr oder weniger, dass man einfach nur ultraleichte Partikel auf diese hohen Geschwindigkeiten bringen kann einfach weil man nicht mehr Energie aus herkömmlichen Quellen freimachen kann

wenn ich aber einmal noch zu meiner Grundidee im Quantenmechanik Thread zurückkehre dann Frage ich mich ab welcher Umdrehgeschwindigkeit die Zerrreißkräfte für Protonen und Neutronen groß genug sind um die Quarks freizusetzen.

Außerdem möchte ich zur Überlegung geben ob man nicht eine Kombination aus ultrahoher Drehzahl am Limit der Atombindungen der Kugel (es heißt Atomgitter haben die höchste Zugfestigkeit bzw. diese einschichtigen Graphenlayer haben eine ganze Reihe von superlativen Eigenschaften), einen Magnetimpuls aus einer destruktiven Magnetfeldkompression und gleichzeitig noch einen elektrischen Feldimpuls maximaler Höhe dazu verwenden kann um eine ähnliche Verhältnisse wie in einem Teilchenbeschleuniger zu erhalten.

Bei den jetzigen Versuchen Kernfusion zu erzeugen könnte so eine ultraschnell rotierende Fusionskapsel möglicherweise einen Unterschied machen um ein bessere Fusionsrate zu erzielen.

Tja der Thread erstreckt sich nun wieder über mehrere Bereiche des Forums (hoffentlich nicht in den Off Topic Bereich). Ich wünschte Quantenmechanik wäre nicht immer nur so beschränkt auf Forschen und Verstehen nur um zu erkennen, dass man keine großartigen Veränderungen hervorrufen und was kann mehr Veränderungen hervorrufen als eine sogut wie unerschöpfliche Energiequelle?

Ich habe gehört man kann den Fortschritt einer Zivilisation anhand des Energieverbrauchs bestimmen und darauf würde ich gerne in irgendeiner Art und Weise hinarbeiten.
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8064

Beitrag jh8979 Verfasst am: 20. Sep 2014 21:46    Titel: Antworten mit Zitat

kelloggs hat Folgendes geschrieben:
nungut, ich habe mich mit Elan in das Thema http://en.wikipedia.org/wiki/Relativistic_mechanics#Relativistic_dynamics eingelesen

sehr gut
Zitat:

Die Energie bleibt erhalten da sich nun eine größere Masse mit geringerer Beschleunigung bewegt aber das geht halt soweit, dass man immer mehr Energie in die "Erzeugung" von Masse stecken muss anstatt in die Beschleunigung meines Objektes.

Das ist eine Äußerst Fragwürdige Interpretation mit der Du allerdings nicht alleine dastehst. Allerdings unterstützt kein ernsthafter Physiker Deine Seite Augenzwinkern
http://en.wikipedia.org/wiki/Mass_in_special_relativity#Controversy
Zitat:

Frage: bedeutet das, dass sich die gravitative Anziehung meines Objektes nun auch erhöht? Wächst das Objekt an während es an Masse gewinnt oder bleibt es gleich groß und wird immer Dichter?

Ja, die gravitative Anziehung wächst, da Gravitation von der Energie(dichte) abhängt.

Das Objekt wächst, wenn dann schrumpft es.
http://de.wikipedia.org/wiki/Lorentzkontraktion
kelloggs



Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244

Beitrag kelloggs Verfasst am: 21. Sep 2014 08:35    Titel: Antworten mit Zitat

verstehe, die Idee, dass die Masse sich erhöht, ist nicht realistisch. ich habe einen Absatz gefunden, den ich versuchen werde zu interpretieren:

Zitat:
In reality, the increase of energy with velocity originates not in the object but in the geometric properties of spacetime itself.


Energie, die man weiterhin in die Beschleunigung eines Objektes hineinstecken will wird immer mehr vom Raum absorbiert als das es zur Beschleunigung des Objektes beiträgt.

Der Raum wird zur Batterie blöd ausgedrückt und wird dabei verdreht.

Ich glaube da setzt ja dein 2ter geposter Link (http://de.wikipedia.org/wiki/Lorentzkontraktion) an aber wie genau bleibt die Energie dabei erhalten?

Wie kriegt man die Energie aus dem Raum wieder heraus?
kelloggs



Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244

Beitrag kelloggs Verfasst am: 22. Sep 2014 00:18    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
PS: Davon abgesehen zerreißt es das Objekt ab einer genügend hohen Drehgeschwindigkeit.


mir schwirrt da ein Gedanke im Kopf herum: wenn mein Magnetfeld senkrecht auf die Drehbewegung meines Objektes wirkt, könnte man dann nicht erreichen, dass die positiven Protonen durch das Magnetfeld zur Drehachse hin abgelenkt werden sodass sie den Zentrifugalkräften entgegenwirken und das Objekt gar nicht zerreißen kann?
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8064

Beitrag jh8979 Verfasst am: 22. Sep 2014 00:22    Titel: Antworten mit Zitat

kelloggs hat Folgendes geschrieben:
Zitat:
PS: Davon abgesehen zerreißt es das Objekt ab einer genügend hohen Drehgeschwindigkeit.


mir schwirrt da ein Gedanke im Kopf herum: wenn mein Magnetfeld senkrecht auf die Drehbewegung meines Objektes wirkt, könnte man dann nicht erreichen, dass die positiven Protonen durch das Magnetfeld zur Drehachse hin abgelenkt werden sodass sie den Zentrifugalkräften entgegenwirken und das Objekt gar nicht zerreißen kann?

Kann man, aber dann fliegen die Elektronen nach aussen...
kelloggs



Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244

Beitrag kelloggs Verfasst am: 22. Sep 2014 00:43    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Kann man, aber dann fliegen die Elektronen nach aussen...


aber die Fließrichtung der Elektronen wird ja durch die Spannung an den Elektroden bestimmt.
kelloggs



Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244

Beitrag kelloggs Verfasst am: 22. Sep 2014 13:56    Titel: Antworten mit Zitat

möchte keiner noch etwas zu dem Thema beitragen?

Gibt es nach dem letzten Argument weiterhin bedenken, dass man die Kugel nicht auf beliebig hohe Energien/Umdrehungen pro Minute hochdrehen lassen kann (ohne dass sie zerreißt)? Wäre das keine Basis um ein physikalisches Experiment daraus zu machen und Grenzbedingungen zu erzeugen und zu beobachten (z.b. das die Umdrehgeschwindigkeit der Kugel so groß wird, das relativistische Effekte auftreten)?
kelloggs



Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244

Beitrag kelloggs Verfasst am: 26. Sep 2014 00:26    Titel: Antworten mit Zitat

schade das keine neuen Antworten gekommen sind.

ich habe eine Berechnung gemacht die zeigen soll welche Kräfte auf ein einzelnes Proton in meiner rotierenden Kugel wirken bei Anwesenheit eines normal zur Drehrichtung stehenden Magnetfeldes. Ich wollte erreichen, dass die Lorentzkraft immer größer ist als die Fliehkraft, die auf das Proton wirkt und das ist dabei rausgekommen: http://www.bilder-upload.eu/upload/12d531-1411683190.png

wenn ich eine Kugel mit 7m Durchmesser wähle und es wirkt eine homogene Magnetische Flussdichte von 1 Tesla normal zur Drehrichtung auf die gesamte Kugel dann ist die Lorentzkraft immer größer als die Fliehkraft die auf das Proton wirkt, wenn es sich auf dieser 7m Durchmesser Kreisbahn mit beliebiger Geschwindigkeit (maximum ist natürlich c) bewegt.

Kann jemand bestätigen, ob diese Berechnung stimmt?
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