varausten välinen vetovoima / sähkön tekemä työ

[Vipunen]

Täydennetään vielä:

Coulombi (tunnus C) on varaus, jonka ampeerin sähkövirta kuljettaa sekunnin aikana. Coulombi on SI-järjestelmän sähkövarauksen yksikkö. Sähkövuon yksikkö on myös coulombi. Coulombi on yhtä suuri noin 6,24·1018 elektronin varauksen kanssa. Coulombi on yhtä suuri kuin ampeerisekunti:

1 C = 1 A·s.

Suuremmissa varauksissa (esimerkiksi sähköakkujen kapasiteeteissa) käytetään usein yksikkönä ampeerituntia (tunnus A·h).

1 C ≈ 0,277778 mA·h
3600 C = 1 A·h

Vuoden 2007 mitta- ja painokonferenssissa ehdotettiin ampeerin määrittelemistä uudelleen alkeisvarauksen avulla. Uuden määritelmän mukaan alkeisvaraus olisi tarkalleen 1,60217653 · 10-19 ampeerisekuntia eli coloumbia.

Yhden elektronimoolin suuruinen sähkömäärä on nimeltään faradi (F). Sen on mittauksilla todettu olevan sama kuin 96485 Coloumbia (C). Tätä lukua nimitetään Faradayn vakioksi ja siitä käytetään usein laskuissa pyöristettynä arvoa 96500 C/mol.

1F = 96485 C/mol
= 6.022 x 1023 mol-1 x 1,6022 x 10-19 C
= Avogardon luku kertaa elektronin varaus.

[siviili2003]

Mutta onko Protoneilla magneettisia ominaisuuksia, saako protonivirran avulla magnetoitua mitään?

protonit ovat varauksenkuljettajia esim elektrolyyttisissä paristoissa. PEM kenno

Protonit ovat käsittääkseni vastakkaismerkkisiä varaukseltaan, elektroneihin verrattuna.

Miksipä ei magneettikenttää saisi aikaan myös protonivirralla?

[juge]

Mitä tapahtuu, kun varatun kappaleen ja influenssin kautta tullaan kahden varatun kappaleen muodostamaan kondensaattoriin? Lueskelin sähköstatiikkaa iltapalaksi, ja löysin pureskeltavaa otsikon aiheeseen.

Varatulla kappaleella (A) on varauksen lisäksi jokin potentiaali, riippuu mm. materiaalista, kappaleen koosta ja muodosta. Voidaan siis laskea varattuun kappaleeseen varastoitunut sähköenergia E, kaavalla E=QU.

Influoidessaan toista kappaletta (B), varatun kappaleen (A) varaus pysyy samana, mutta sen potentiaali vähenee. Varattu kappale (A) tekee siis työtä kaavan W=QU verran, jossa U tarkoittaa potentiaalin alenemaa. Varattu kappale (A) menettää siis sähköenergiaa influoidulle kappaleelle (B)!? Kun molemmilla kappaleilla on varausta, ne muodostavat kondensaattorin, jonka energia lasketaankin kaavalla E=QU/2, jossa Q on kappaleiden varaukset yhteensä (itseisarvojen summa) ja U niiden välinen potentiaaliero.

Kun influoitu kappale (B) viedään pois, kappale A palautuu alkuperäiseen tilaansa, eli sen potentiaali kasvaa, ja se tarvitsee energiaa siihen, W=QU verran. Mistä se energia tulee? Kaksi vaihtoehtoa on ainakin. Kappale B menettää sähköenergiansa takaisin A:lle, ja sen (B) varaus nollautuu. Toisessa tapauksessa B säilyttää sähköenergiansa ja varauksensa (on maadoitettu influenssin jälkeen ennen pois vetämistä), jolloin kappaleen pois vetäminen A:n läheltä vaatii mekaanista työtä, joka voisi varastoitua kappaleen A sähköpotentiaaliin.

Taisi olla vielä niin, että influoitavan kappaleen (B) maadoittaminen pienensi varatun kappaleen (A) potentiaalia entisestään!

Mihin tässä mahtuisi vapaan energian mahdollisuus?

[siviili2003]

Mitäs muuta löytyy Van der graaf nimellä kuin sähköstaattinen generaattori?

http://www.vandergraaf.de/pdf/manual_fi ... lainen.pdf

Arvi Talvitien kirjassa on sähkösuodattimista kertovassa luvussa kuva Suurjännite tasasuuntaajasta joka näyttää ihan Wehrnsenin sähköstaatti generaattorilta, mikä lienee toimintaperiaate?

[mikar]

"Miksipä ei magneettikenttää saisi aikaan myös protonivirralla?"

Luulisi ainakin, että vety-ytimellä se olisi helpohkoa tehdä. Elektroneihin nähden protonit ovat kuitenkin painavia ja toisaalta jos taas on isompi atomi, jossa on neutroneja myös, niin massaa vielä lisää.

[mikar]

ja magneettikuvaushan käyttää hyväksi

"Vetyatomin ytimen pyöriminen aiheuttaa pienen magneettikentän. Kun ihminen asetetaan ulkoiseen magneettikenttään, kuten magneettikuvauslaitteeseen, vetyatomien ytimien magneettikentät asettuvat ulkoisen magneettikentän suuntaiseksi. Tätä suuntausta voidaan muuttaa ulkoisilla radioaalloilla."

http://www.terveyskirjasto.fi/terveyski ... i=snk04023

Jugen kirjoitus on mielestäni hyvä ja selittää monia seikkoja.

[penttinen]

Moi! Homma etenee

Lainaus jugelta:

"Influoidessaan toista kappaletta (B), varatun kappaleen (A) varaus pysyy samana, mutta sen potentiaali vähenee. Varattu kappale (A) tekee siis työtä kaavan W=QU verran, jossa U tarkoittaa potentiaalin alenemaa. Varattu kappale (A) menettää siis sähköenergiaa influoidulle kappaleelle (B)!? Kun molemmilla kappaleilla on varausta, ne muodostavat kondensaattorin, jonka energia lasketaankin kaavalla E=QU/2, jossa Q on kappaleiden varaukset yhteensä (itseisarvojen summa) ja U niiden välinen potentiaaliero."

Luulen homman menevän näin:
Potentiaalin vähenee ulkopuolelta tarkkaillessa. Eli kun mitataan kappaleen kappaleen A varaus yksinään suhteessa maahan, niin saadaan suurempi lukema, kun jos tuodaan siihen viereen kappale B, joka vuorovaikuttaa sitoen kappaleen A varauksia. Tällöin potentiaali maata kohden pienenee. Kappale A ei siis luovuta yhtään elektronia/aukkoa, vaan ne ovat kappaleen B vaikutuspiirissä, ja näin ollen "ei käytettävissä", jos ilmaisu näin sallitaan. Ok?

"Kun influoitu kappale (B) viedään pois, kappale A palautuu alkuperäiseen tilaansa, eli sen potentiaali kasvaa, ja se tarvitsee energiaa siihen, W=QU verran. Mistä se energia tulee? Kaksi vaihtoehtoa on ainakin. Kappale B menettää sähköenergiansa takaisin A:lle, ja sen (B) varaus nollautuu(1). Toisessa tapauksessa (2) B säilyttää sähköenergiansa ja varauksensa (on maadoitettu influenssin jälkeen ennen pois vetämistä), jolloin kappaleen pois vetäminen A:n läheltä vaatii mekaanista työtä, joka voisi varastoitua kappaleen A sähköpotentiaaliin"

Vaihtoehto 2 on oikein mielestäni, ainakin sitä ajan takaa. Mistään tässä ei ilmaannu "ilmaista" energiaa, eikä pidäkään ilmaantua.
Myös vaihtoehto 1 on järkeenkäypä, Varaukset ja polarisaatio kummassakin kappaleessa palaavat alkutilaan, kun kappaleet erotetaan.

Yritän tuossa myöhmmin laskea vielä saadun varauksen sähkötehoa (Kappale B). Lieneekö se suurempi, vai pienempi, vaiko yhtäsuuri kuin energia, jolla kappale B vedetään mekaanisesti A:n vaikutuskentästä pois. Tämä siis vaihtoehdossa 2.

Kiitti hyvästä vastauksesta. Pitää ehkä itsekin ottaa annos sähköstatiikkaa ennen nukkumattia.

[penttinen]

Täsmennys: Mulla on tossa pöydällä 2 kpl wimshurstin generaattoreita. Antaa ulos vajaa 200 kV jännitteen. Tämän topikin kysymys olisi jo aikaa sitten ratkaistu kokeellisesti, mutta kun tuon 150 kV:n DC jännitteen muuttaminen mittauskelpoiseksi, edes vaikka 1000:ksi DC voltiksi on tuskallisen vaikeaa. Olen aikaa sitten rakentanut mekaanisen pyörivän vaihtosuuntaajan, jolla koitin syöttää ilmasydämmistä pitkää käämiä, oikeammin muuntajaa, jolla oli tarkoitus saada jännite käyttökelpoisemmaksi. Homma tyrehtyi, koska tuo 150 kV:n varaus ei pysy aisoisa, vaan karkailee minne sattuu. Voisin tietenkin koitta uudelleen, jospa olisi viisastunut ja malttaisi käämiä muuntajan metallirunkoon, sekä tehdä kokeen muutenkin maltillisemmin.

Tällöin saisi mitattua virran ja jännitteen, jolloin tulisi oikea tehokin esille. Käämilläni sain ledin palamaan.. *virn* ja wimshurstin pyörittämiseen käytin n. 30 W:n tehon.

Btw, van de graaf on käsittääkseni hankaussähköön perustuva kone, ei influenssiin.

Koitin joskus ajatella asiaa näin: Wimshurstin koneelle valmistaja ilmoitaa max 20 mA virran. tämä virta purkautuu sekunnin välein. Leydenien varaamiseen oletan tulevan keskmäärin 1 mA virran, ja jännitteen keskimäärin 75 kV. 0,001 x 75000 = 75 W . Koneen pyörittämiseen kuluu kuitenkin vain se 30 W. (helppo mitata, kun tasavirta kyseessä.)

[juge]

Luulen homman menevän näin:
Potentiaalin vähenee ulkopuolelta tarkkaillessa. Eli kun mitataan kappaleen kappaleen A varaus yksinään suhteessa maahan, niin saadaan suurempi lukema, kun jos tuodaan siihen viereen kappale B, joka vuorovaikuttaa sitoen kappaleen A varauksia. Tällöin potentiaali maata kohden pienenee. Kappale A ei siis luovuta yhtään elektronia/aukkoa, vaan ne ovat kappaleen B vaikutuspiirissä, ja näin ollen "ei käytettävissä", jos ilmaisu näin sallitaan. Ok?

Moi penttinen!

Jotenkin noin se menee, eli varaukset eivät liiku kappaleiden välillä, vaan kappaleen A "sähköinen energiasisältö" jakautuu kahden kappaleen (A ja B) kesken, koska kappale B tulee A:n "vaikutuspiiriin". Kappaleen A alkuperäinen sähköinen potentiaali (ja energiasisältö) siis "ei ole käytettävissä" enää pelkästään kappaletta A purkamalla.

Halusinkin verrata kondensaattoriin, jossa tilannetta pitää tarkastella kahden johtavan kappaleen kokonaistilanteena, jolloin energiakaavaankin tulee kahdella jako mukaan.

[penttinen]

onko ratkaisu tähän ihan yksinkeraisesti vuorovaikutusvoimissa?