Faraday vs. Kirchoff (Lewin vs. ElectroBOOM)

[MadModder]

Spänningsfallet i tråden är inte försumbart. Det kan inte helt magiskt uppstå en spänning över ett motstånd utan att det kommer någonstans ifrån. Det är ju i tråden magnetfältet inducerar en ström.
Om tråden var superledande med resistans noll, skulle ingen ström induceras. Allt enligt Faradays lag. Alltså finns där ett spänningsfall eftersom det finns en ström och tråden har en resistans.

[edit]
Men det blir problem om man tar bort motstånden och bara har en ring av koppartråd. Det finns en resistans, och det finns en ström, men var kan man mäta spänningsfallet? Måste man ner på atomnivå och försöka mäta hur elektronerna rör sig...

Jag tänker att det går inte att mäta spänningsfall över tråden. Man måste anta att det finns där, då det är ett varv i sekundären av en transformator, och primären är vad som genererar magnetfältet.
Klipper du av tråden och mäter så är det helt uppenbart att du får ett spänningsfall över trådens längd. Då finns ingen ström. Men om den sitter ihop, går en ström, men inget spänningsfall i normal bemärkelse.

Det är det jag menar med parallellen till en kopparring genom en MOT. Det måste finnas ett spänningsfall då det går så hög ström att den börjar glöda, men det går inte att mäta spänningsfallet fysiskt!

Kanske kan man se något om man sätter en miljard instrument med mätsladdar runt hela som bara mäter varsin extremt kort stump (läs: en kopparatoms diameter), och sen adderar deras värden.

[idiotdea]

>Det kan inte helt magiskt uppstå en spänning över ett motstånd utan att det kommer någonstans ifrån.
Spänningen över motståndet kommer inte ifrån ingenting, utan från att kretsen omsluter ett område vari det finns ett varierande magnetfält. Detta är exakt vad Faradays lag säger. Motståndet kan ha 1 V spänningsfall över sig, trots att resten av slingan har ett spänningsfall på 0 V. Det låter motsägelsefullt, vilket säkert är största anledningen till att det är så svårt att acceptera detta.

[arvidb]

Tanken med en trådring genom en MOT haltar kanske lite men det var väl mest det att det kan gå en ström runt i en ensam kortsluten tråd, och man kan inte säga att det finns en spänning mellan två punkter utan hela ringen måste ses som en helhet. Svårt att förklara.

Det här är väl samma sak som händer i lindningarna i en elektrisk motor. Lägg på en extern spänning och vänta på att motorn varvar upp till jämvikt. Nu har vi samtidigt en extern spänning på lindningen, och en mot-EMK som genereras av lindningen själv. Skillnaden som blir över kan driva en ström genom lindningen.

Fallet med en trådring blir ju som en kortsluten generator: det externa magnetfältet inducerar en spänning i tråden som driver en ström, och den strömmen ger upphov till en spänning i ringen (p.g.a. trådens resistans) som precis motverkar den inducerade spänningen. Oavsett mellan vilka punkter du mäter på tråden så kommer spänningen att vara noll, eftersom de två spänningarna tar ut varandra.

Så fattar jag det i alla fall. Det vill säga min röst går till ElectroBOOM. Det ska bli intressant att höra vad Lewin svarar, om han nu gör det.

[MadModder]

Ja.
Det är ju samma sak om du tar bort båda motstånd, kortsluter där det ena satt och ansluter dina mätsladdar där det andra satt. Du får nu 1V.
Sen drar du runt dina mätsladdar längs med tråden och lägger dem där det första motståndet satt. (som en cirkulär sluten dipolantenn) Mätaren visar 0V.
Det betyder inte att det är 0V över tråden. Det betyder att det induceras en ström i dina mätsladdar som går åt andra hållet och dessa två tar ut varandra.

[Nerre]

Om tråden var superledande med resistans noll, skulle ingen ström induceras.

Om tråden är supraledande så uppstår väl ändå en ström? Men då resistansen är noll så blir det ingen spänning?

För det magnetfältet gör är ju att det "puttar" på elektronerna i ledaren (d.v.s. inducerar ens tröm).

[MadModder]

Är inte så säker på det. Det blir ingen emf. Frågan är om virvelströmmar gör så ett motsatt magnetfält uppstår så inget kommer in i ledaren.

[E Kafeman]

Det ska bli intressant att höra vad Lewin svarar

Det är nog något som han absolut inte kommer att göra. Det har han spelat bort genom ful presentation som knappast kan försvaras med ärliga medel.
Även hans kollegor drar nu öronen åt sej.
Kapitel 8.4 via http://web.mit.edu/6.013_book/www/book.html
"For the effect of magnetic induction to be negligible in the neighborhood of the terminals, the coil should have many turns, as shown by the inset."
"If a time-varying magnetic field is significant in this region, then different arrangements of the leads connecting the terminals to the voltmeter will result in different voltmeter readings."

I http://www.hep.princeton.edu/~mcdonald/ ... /lewin.pdf som är från 2010 uppdaterades för en månad sedan.

För ett halvår sedan, dvs långt före Electroboom's video las denna video ut med praktiska mätningar:

[MadModder]

Exakt så som Cyriel Mabilde visar och förklarar. Mätsladdarna måste vara rakt över och 90° mot magnetfältet, annars blir det fel.
Lewin hade otur när han tänkte.

[idiotdea]

Lewin har redan sagt att han kommer att svara. Antagligen om några dagar.
https://youtu.be/qAtqgSaEU4Y

Jag har läst artikeln av McDonald, och jag tycker att han i stora drag håller med Lewin, förutom att han ogillar Lewins definition av Kirchoffs lag. Det förefaller också som att det finns två olika definitioner av spänningsskillnad. Den ena är en linjeintegral av elektriska fältet från punkt a till punkt b. Den andra är helt enkelt skillnaden i elektrisk potential mellan de två punkterna, var elektriska potentialen är bestämd av fördelningen av laddade partiklar, och oberoende av ändrande magnetiska fält.

[MadModder]

Ja det beror på hur man definierar spänning. I flera artiklar jag läst om detta behandlar ett stycke tankarna runt frågan "Vad är det egentligen voltmetrarna mäter?" och definitionerna av detta.
Själv tänker jag bara potentialskillnad vare sig det är en linjeintegral eller elektrisk potential, och jag vill inte att mätsladdarna ska finnas i ett skiftande magnetfält. Men så är jag inte heller fysiker.

Fast meningen med experimentet var väl kanske (som jag ser) att visa att det beror på vägen strömmen tar, och inte mäta den faktiska potentialen just i ett ögonblick. Har man mätaren på höger sida, mäter man spänningen på loopen, plus den inducerade spänningen i mätsladdarna via vänstra halvan av loopen, och har man den på vänstra sidan, mäter man spänningen på loopen, plus den inducerade spänningen i mätsladdarna via den HÖGRA halvan av loopen. Eftersom en loop som befinner sig i sin helhet utanför centrum av primärspolen, och inte runt den, har noll varv runt och därmed ingen inducerad spänning.
Menar dock fortfarande att loopen i sig är den bortglömda spolen i kretsen.

[E Kafeman]

Tror att evt. svar från Lewin fortsätter i samma spår. "Det är enkel fysik att två voltmätare visar olika men om ni inte begriper kan jag inte hjälpa er".
Om han bara kläckte ur sej att mätsladdarna adderar till resultatet skulle allt vara frid och fröjd.
Betraktar det inte som särskilt högtstående fysik, alla som probar spänning i jobbet vet att probledningar plockar upp fält liksom oskärmade mikrofonledare och liknande.
Lewin försöker bara rida högt på en bedräglig beskrivning där han på auktoritärt sätt meddelar sej till omvärlden, men kommer inte nedlåta sej till diskussion med densamma.

Hade en gång en snarlik lärare. Det straffade sej för honom åtminstone en gång. Han var kemi-lärare och ville kanske för vårt bästa hålla oss spända och vakna.
Ofta föreläste han och samtidigt gick mellan bänkraderna. Då och då stannade upp med några snabba och hetsiga frågor. Han pekade på närmsta elev:
-Kan du svara? Pekade på nästa, -Eller du, ingen? Du då, du vill väl ha betyg, kan du inte svara?
Samtidigt så fäste han blicken på offret, pekade osv.

Han var lite Lewin och ville imponera med sina briljanta kunskaper. En dag kom han in i föreläsningssalen och hade med sej två 500ml öppna glasbägare. Den ena bägaren var det någon centimeter kemiskt ren bensin i, men han bar bägarna så bottendelen inte syntes och placerade dessa på katedern strax bakom ett par liggande pärmar som han också burit på.
Bakom pärmarna syntes inte att det fanns bensin i den ena bägaren.
Han lyfte den andra bägaren och vände den uppochner demonstrativt och sa högt "Inget här" och låtsades byta bägare och visa "Inget här heller".
Sedan tog han den tomma bägaren och fyllde med vatten från ett tvättställ och sa att han, det stora geniet, kunde få detta till att brinna.
Tillbaka vid katedern ställde han sej framför katedern och hällde en skvätt vatten i bägaren med bensin, och tände på. Det brann naturligtvis, bensinen flöt ju ovan vattnet.
Sedan fortsatte han att sakta hälla i vatten från den andra bägaren, utan att titta. Istället tog han chansen att spänna blicken i oss elever och peka och fråga om vi kunde förklara vad som hände.
- "Du? Inte? Är det bara jag som begriper detta? Du då? Sover du?"

Hela tiden fortsatte han hälla vatten utan att titta bakåt på katedern. När bägaren breddades av vattnet rann bensinen över kanten blandat med vatten och spred sej långsamt över katedern med papper och pärmar och i stort alla papper brann. Läraren var så självupptagen att spänna blicken i oss att han inte märkte att det borde känts varmt.
Läraren var den typen som man normalt inte avbröt med påpekanden om man inte ville bli utsatt för hämnd-frågor, varför alla elever satt helt tysta och bara stirrade på den nu helt övertända katedern.
Till slut så märker även läraren vad som står på. Full av teoretiska kemi-kunskaper men oförmögen att praktiskt tillämpa dom, rusar dumskallen till tvättstället och fyller på mera vatten och kastar ut det över katedern vilket får brinnande bensinen att stänka åt alla håll och lågorna att stå meterhögt och brandlarmet går.
Nu tog det bara några sekunder ytterligare så började bensinen ta slut och allt självslocknade efter en stund. Kvar var nu bara en blöt sörja av halvbrunna papper på katedern.
Eftersom brandlarmet automatisk var vidarekopplat till brandstationen och skolan fick betala utryckningar fick läraren nu bråttom att ringa för att återkalla och återställa larmet.
Vi elever satt hela tiden tysta och beskådade den nu blöt-rykande showen.

Efter en stund så återupptogs lektionen. Läraren gick fram och tillbaka mellan bänkraderna några rundor utan att säja något men när han till slut stannade sa han:
"Du, vad var det? Inte? Någon annan som kan svara..." dvs den vanliga monologen.
Till slut sa han,"Det var ju bensin, tänk så mycket jag försöker få er uppmärksamhet och så begriper ni inget alls.."
Han var därmed inte särskilt knäckt trots fadäsen.

Lite samma vibbar får jag när jag ser Lewins föreläsning men Lewin avslöjar inte ens att det var bensin, han håller det för sej själv och säjer "Enkel fysik, Farraday, bara jag som begriper detta, inte ens professorer förstår detta".
Jag kallar det för vad det är, bedrägeri. Att Lewin skulle avslöja sitt billiga "trolltrix" i kommande video är osannolikt. Hans ego är lite för stort för det.

[idiotdea]

Ok, ännu ett försök att beskriva vad jag tycker är mest fel i ElectroBOOMs presentation.

Först skall det vara klart att jag med att mäta spänning mellan två punkter tänker mig att det måste gå en liten ström genom voltmätaren, som sedan "konverteras" till en spänning över den inre resistansen i mätinstrumentet. Jag vet inte om detta är relevant, men det kan vara det. Anledningen till att man mäter upp VR1 på vänstra sidan i bilden nedan oberoende av var på slingan man har kopplat mätsladdarna beror inte på att att det induceras en spänning i mätsladdarna som tar ut den inducerade spänningen i motsvarande delen av loopen. Det beror på att elektriska fältet i ledarna i slingan och mätsladdarna är 0 (eller förskräckligt nära).

Om man är av samma åsikt som ElectroBOOM, d.v.s. att det induceras en spänning i både slinga och mätsladdarna som exakt tar ut varandra, är det inte då konstigt att det inte har någon betydelse hur man drar mätsladdarna, så länge man inte drar dem så de skär magnetfältet i mitten. Bilden nedan visar ett sätt. Ett annat sätt är att gå från samma startpunkter rakt upp och ned (bort från loopen) och sedan till vänster för att sedan gå vertikalt till mätinstrumentet. Detta ger exakt samma resultat. Jag behöver kanske förtydliga att jag anser att det varierande magnetfältet är koncentrerat i mitten av circkeln och således inte direkt är i kontakt med varken slingan eller mätsladdarna.

noemf.jpg

[MadModder]

Men vad har du att säga om att mätsladdarna är en förlängning av spolhalvan på motstående sida? Detta bildar också ett varv runt magnetfältet och blir således en spole.

noemfx.jpg

Att flytta anslutningspunkterna fram och tillbaks spelar då ingen roll för varvet runt blir samma.

[idiotdea]

Helt rätt. Man kan se och räkna på det på båda visen, och det ger samma resultat. Med vänstra mätaren och vänstra loophalvan blir det ingen inducerad spänning i mätkretsen, och man mäter direkt spänningen över R1, med andra ord -0,1 V. Med vänstra mätaren och högra loophalvan får man 1 V inducerad spänning i kretsen, som dras av från 0,9 V spänningsfallet över R2, och resultatet är likväl -0,1 V. Detta beskriver McDonalt väldigt bra i sin artikel. Genom att lägga voltmätaren rakt mellan punkt D och A blir inducerade spänningen i mätkretsen istället 0,5 V (endast halva magnetfältet), som med samma logik ger ett mätvärde på 0,4 V, oberoende av vilken loophalva som mätströmmen går i. Också detta beskriver McDonald i sektion 2.1.2 (med f = 0,5).

mätfel.png

Och visst kan man byta ut en del av loopen med en "spole"/transformator eller fler istället för att tala direkt om varierande magnetfält. Jag har inget problem med det, men man måste vara noggrann med var man placerar dem, för annars blir det lätt ännu mer konstigt.

[MadModder]

Precis. Men detta helt grundläggande mättekniska ger mig ingen förklaring alls till varför summan av delspänningarna inte skulle bli noll. Det enda man får fram är spänningsfallet över motståndet på samma sida, och att där faktiskt finns ett spänningsfall i inre loopens tråd när man håller sladdarna rakt upp.