Faraday vs. Kirchoff (Lewin vs. ElectroBOOM)

Elektronikrelaterade (på komponentnivå) frågor och funderingar.
idiotdea
Inlägg: 467
Blev medlem: 26 juli 2006, 16:11:34
Ort: Vasa, Finland
Kontakt:

Re: Faraday vs. Kirchoff (Lewin vs. ElectroBOOM)

Inlägg av idiotdea »

Jag har nu sett hela Lewins svarsvideo, och den var inte precis upplysande.

Största problemet som jag ser är definitionen av Kirchoffs spänningslag och spänning. Jag lånar dessa från ghus pdf:
kirchoff-voltage.png
Dessa definitioner är vad Lewin använder sig av, och med dessa ser jag absolut ingenting fel med experimentet, och inte heller något som borde vara kontroversiellt.

Däremot är definitionerna ovan inte de enda som finns för Kirchoffs lag och spänning, och därför lite diskussion om dessa.
Kirchoff: Lewin håller stenhårt fast i definitionen ovan. Det förefaller dock vara vanligare att man idag inkluderar även inducerade "emf" på vänstra sidan. Med andra ord så är "dagens" definition av Kirchoffs spänningslag densamma som Faradays lag, var man har flyttat över den inducerade spänningen från högra till vänstra sidan.
Spänning: Enligt mina undersökningar så verkar den vanligaste definitionen av spänning vara skillnaden i potential i ett elektrostatiskt fält. Så länge inga ändrande magnetfält finns med i bilden gäller alltså också linjeintegralen enligt bilden ovan. Men när det finns ändrande magnetiska fält så är skillnaden i (elektrostatisk) potential inte länge lika med linjeintegralen. Det är denna skillnaden som fick mig att börja undra ifall Lewins experiment inte är missvisande trots allt.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
idiotdea
Inlägg: 467
Blev medlem: 26 juli 2006, 16:11:34
Ort: Vasa, Finland
Kontakt:

Re: Faraday vs. Kirchoff (Lewin vs. ElectroBOOM)

Inlägg av idiotdea »

Lewin har nu kommit med två uppföljare.

To Agree or Not to Agree with the Master that is Not what Matters
https://youtu.be/ototTU5NUNA

My Sincere Apologies
https://youtu.be/d_XqrZo5_7Y

Den första innehöll ingenting speciellt upplysande eller intressant, annat än möjligtvis beskrivningen av ansamling av laddade partiklar (tja, mer eller mindre av elektroner). I den andra videon (som bara är några minuter lång) "medger" han att det kanske finns andra definitioner på Kirchoffs spänningslag än den han använder, även om han hävdar att andra är fel. Ännu ingen diskussion angående definitionen av spänning, vilket är synd.

I en av kommentarerna länkades också denna nästan 40 år gamla artikel av Robert H. Romer.
What do "voltmeters" measure?: Faraday's law in a multiply connected region
http://www.phy.pmf.unizg.hr/~npoljak/fi ... /guias.pdf

Den artikeln är nog lite som huvudet på spiken, och svarar på många frågeställningar i denna tråd. Robert uppmanar också att vara mycket noggrann med definitionerna av både spänning och potential. Det är svårt att tro annat än att Lewin har hittat inspirationen till sin demonstration från denna artikel.

Ännu angående spänning. För mig förefaller linjeintegralen av elektriska fältet ur ren ingenjörsmässig synpunkt att vara en bättre definition på "spänning" än skillnaden i potential mellan två punkter. Detta eftersom en multimeter mäter just linjeintegralen (såvida mätslingan inte innesluter ett ändrande magnetfält). Hur man ens skall mäta en skillnad i potential mellan två punkter är för mig allt annat än självklart. Det känns som att det är mycket beroende på problemet/geometrin. Fast detta är förstås inte vad denna tråden egentligen handlade om :)
Användarvisningsbild
MadModder
Co Admin
Inlägg: 29989
Blev medlem: 6 september 2003, 13:32:07
Ort: MadLand (Enköping)
Kontakt:

Re: Faraday vs. Kirchoff (Lewin vs. ElectroBOOM)

Inlägg av MadModder »

En voltmeter vet ju inte vad den mäter. Det måste finnas en potentialskillnad för att man ska kunna mäta upp en spänning mellan två punkter. Sen om man definierar den som en linjeintegral... tja. Och? :mrgreen:
Jag har alltid fått lära mig att man med en voltmeter mäter en potentialskillnad. Från grundskola genom gymnasiet och sen radioteknik i det militära. Jag ser ingen nytta med att fundera på något annat om man inte ska bli professor eller något och skryta med att man förstår något som ingen annan gör. Vad det nu ska vara för nytta med det... :roll:
ghu
Inlägg: 588
Blev medlem: 6 juni 2010, 14:28:18

Re: Faraday vs. Kirchoff (Lewin vs. ElectroBOOM)

Inlägg av ghu »

>idiotea

Vad jag vet finns det bara en definition på spänning, vilket är linjeintegralen av E-fältet.
Om man påstår att definitionen av spänning är differensen mellan potentialerna i de 2 punkterna så måste man definiera potentialen i en punkt vilket är linjeintegralen av E-fältet från en jordpunkt till punkten. Resultatet blir detsamma.

Ni som inte håller med Lewin måste ha en annan definition på spänning och potential.
Kan ni i så fall redovisa dessa definitioner?

Problemet med inducerad spänning p g a tidvarierande magnetfält är att det inte är någon spänning enligt definitionen ovan.
Man kan se dessa inducerade spänningar som fiktiva spänningar som man använder då man gör en beräkningsmodell av sin koppling med kretselement och använder kretsteori och inte fältteori.

Lewin gör ett fel då han inte försöker sätta sig in i hur de tänker som motsätter sig hans resonemang.
Jag tror jag vet hur dessa kritiker till Lewin tänker.
De flesta ingenjörer tror felaktigt att det induceras en spänning då en rak trådbit stillastående befinner sig i ett tidvarierande magnetfält.
Om man tror att det förhåller sig på detta sättet så får man visa vilken av Maxwells ekvationer det är som visar detta. Man får inte använda kretsteori (spolar, transformatorer mm) som är ett specialfall av Maxwells ekvationer för att visa detta. (Det är lätt att man virrar bort sig då)

Det är inte förrän man skapar en slinga i det tidsvarierande magnetfältet som man erhåller en inducerad spänning enligt Faradays lag.
Om en trådslinga är öppen kommer det enligt Faradays lag att bli ett elektriskt fält mellan öppningarna ( ett luftgap) som man kan mäta upp som en spänning helt enligt definitionen på spänning.
I tråden kommer E-fältet att vara 0!!!!!
Det vill säga spänningen mellan öppningarna är noll om man följer vägen genom tråden medan den är skild från noll då man följer vägen över luftgapet precis som Lewin säger.

Om man tar en analogi som visar att många ingenjörer tänker fel men att det ändå blir rätt i slutändan kan man gå till ett klassiskt mekaniskt problem.
Antag att en massa m är förbunden via en fjäder till mitten på en stillastående karusell.
Man för massan utåt periferin och mäter fjäderkraft Fj och anbringad kraft F.
Då man gjort många experiment förstår man att Fj – F = 0.
Antag nu att karusellen börjar rotera och man gör samma experiment.
Man kommer då att finna att: Fj - F≠ 0
Man kan då felaktigt dra slutsatsen att det måste finnas en ny kraft som uppstått då karusellen snurrar. Vi kan kalla denna kraft centrifugalkraft Fc.
Man erhåller alltså kraftbalansen Fj – F – Fc = 0 .
Genom experiment med olika massor och olika periferihastighet v kan man teckna Fc = (m*v^2)/r
där r är avståndet från centrum till massan m.

Man kan framgångsrikt arbeta som ingenjör och konstruera centrifuger med antagandet att centrifugalkraften existerar fastän alla fysiker hävdar att den bara är en fiktivkraft som ingenjörer använder för att kunna använda kraftbalansekvationen från statiken.

En fysiker beskriver problemet på följande sätt:

Fj - F = m*(v^2)/r

Differensen mellan fjäderkraft och anbringad kraft är m*a där a= (v^2)/r (centripetalaccelerationen)
Högerledet är inte en kraft men har enheten newton.

Studera nu Faradays lag. Högerledet är inte en spänning enligt definitionen på spänning men har enheten volt. Man kan alltså kalla det en fiktiv spänning som man kan använda då man gör en beräkningsmodell i ett kretsschema och vill använda ”Kirchoffs spänningslag” fastän man egentligen använder Faradays lag.
Observera den fiktiva spänningen finns inte i verkligheten utan bara i beräkningsmodellen.
ghu
Inlägg: 588
Blev medlem: 6 juni 2010, 14:28:18

Re: Faraday vs. Kirchoff (Lewin vs. ElectroBOOM)

Inlägg av ghu »

>idiotdea
Kirchoff: Lewin håller stenhårt fast i definitionen ovan. Det förefaller dock vara vanligare att man idag inkluderar även inducerade "emf" på vänstra sidan. Med andra ord så är "dagens" definition av Kirchoffs spänningslag densamma som Faradays lag, var man har flyttat över den inducerade spänningen från högra till vänstra sidan.
Det du menar att med "dagens" definition av Kirchoffs spänningslag är egentligen Faradays lag där den inducerade spänningen är överflyttad till vänstra sidan gäller bara om man använder lagen i ett beräkningsschema med kretselement.
Det gäller alltså inte i "verkligheten" eller vid elfältstudier av ett problem såsom Lewins problem.
E Kafeman
Inlägg: 3259
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: Faraday vs. Kirchoff (Lewin vs. ElectroBOOM)

Inlägg av E Kafeman »

1:a pris går till den som kan mäta spänningen över motstånden vid aktuell tidpunkt så att det stämmer med utvecklad effekt.
Det är något av villkor att kunna mäta/bestämma sådant för att konstruera faktiskt fungerande radio-kretsar inom mitt gebit, vilket ändå inte är så komplicerat.
Räknar man fel på effekten med flera hundra procent riskerar motståndet explodera eller bli gravt feldimensionerat.
Skulle någons mätuppställning eller uttolkning av Farradays induktionslag inte duga för att beräkna resulterande momentana effekt i motstånden så är det nog inte Farraday som är problemet.
idiotdea
Inlägg: 467
Blev medlem: 26 juli 2006, 16:11:34
Ort: Vasa, Finland
Kontakt:

Re: Faraday vs. Kirchoff (Lewin vs. ElectroBOOM)

Inlägg av idiotdea »

I ungefärlig tur och ordning.

MadModder: Jag ser inte att denna diskussion har någon stor praktisk nytta för mig själv. Jag har varken utbildning inom el/elektronik eller jobbar med det. Däremot tycker jag det är intressant att (försöka) förstå hur världen fungerar. Det är väl mer eller mindre ett tidsfördriv, ungefär som att lösa korsord.

ghu
>Vad jag vet finns det bara en definition på spänning, vilket är linjeintegralen av E-fältet.
Då tror jag att du får göra lite djupare efterforskningar, som jag själv också har gjort sedan jag startade denna tråd :) Enligt vad jag själv hittade så verkar det mer vanligt att spänning definieras som skillnad i potential (var potentialen kommer från fördelningen av laddade partiklar och inte varierande magnetfält). Utan varierande magnetfält blir skillnaden i potential samma sak som linjeintegralen av elektriska fältet.

>Lewin gör ett fel då han inte försöker sätta sig in i hur de tänker som motsätter sig hans resonemang.
Jag håller helt med. Å andra sidan ser jag inte att han har någon skyldighet att försöka sätta sig in i hur andra tänker (åtminstone inte nu när han inte är anställd lärare längre).

Paralllellen med centrifugalkraften tycker jag är bra.

Jag är osäker på vad du ghu menar eller frågar(?) i ditt senaste inlägg, men Faradays lag gäller förstås oberoende av om man har termen med varierande magnetfält på högra eller vänstra sidan.


Effektutveckligen i motstånden är det väl inget konstigt med i detta fall? Effekten blir som vanligt P = U²/R, var U är "spänningen" (egentligen linjeintegralen) som uppmäts av Lewin.
ghu
Inlägg: 588
Blev medlem: 6 juni 2010, 14:28:18

Re: Faraday vs. Kirchoff (Lewin vs. ElectroBOOM)

Inlägg av ghu »

> idiotdea

Om du inte har naturvetenskaplig utbildning på universitetsnivå så är jag djupt imponerad av dina resonemang.
95 % av de som läser en grundkurs i elektromagnetisk fältteori förstår inte ämnet ordentligt. Jag är en av dessa 95 %.
Lewin hör förmodligen till de 5% som förstår grundkursen i elfält. Det är också skälet varför han har varit forskare på MIT vilket vi andra inte har varit. Att han förstår den grundläggande fysiken är inte detsamma som att han skulle vara en bra elektronikkonstruktör men mycket av grundutbildningen på universitet går ut på att utbilda framtidens forskare och inte framtidens elektronikkonstruktörer.

Fysiker tycker att det är meningslöst att definiera potentialen i en punkt om man har ett tidvarierande magnetfält eftersom potentialen inte blir entydigt bestämd i punkten. Det är detta som är Lewins poäng, potentialen i punkten är inte entydigt bestämd utan beror på vägen.

För 99,999 % av ingenjörens verkliga problem så kan man göra en modell av Lewins krets med en spänningskälla med källspänningen e= dfi/dt seriekopplad med 2 motstånd med resistanserna 100 ohm och 900 ohm. Med denna modell kan man räkna ut strömmar i kretsen och spänningar över motstånden.

Det som skiljer modellen från verkligheten är att spänningskällan e inte kan lokaliseras i den verkliga kretsen
idiotdea
Inlägg: 467
Blev medlem: 26 juli 2006, 16:11:34
Ort: Vasa, Finland
Kontakt:

Re: Faraday vs. Kirchoff (Lewin vs. ElectroBOOM)

Inlägg av idiotdea »

>Om du inte har naturvetenskaplig utbildning på universitetsnivå
Det har jag, inom kemiteknik.

Som jag ser det är det viktigaste med demonstrationen att inte ta något för givet, och inte alltid lita på sin intuition. Diskussionen om hela demonstrationen är säkert också nyttig i sig :)
Mateo_swe
Inlägg: 136
Blev medlem: 24 mars 2010, 14:06:28
Ort: Huddinge

Re: Faraday vs. Kirchoff (Lewin vs. ElectroBOOM)

Inlägg av Mateo_swe »

Tycker det där experimentet skulle vara kul att prova göra då det var ganska enkelt.
Ska nog koppla upp kretsen och mäta.
Finns inget bättre än egna erfarenheter.
E Kafeman
Inlägg: 3259
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: Faraday vs. Kirchoff (Lewin vs. ElectroBOOM)

Inlägg av E Kafeman »

Så har jag äntligen sett min första video med ElectroBOOM och har nu sett bägge de relevanta videona. Lite överraskad då även han framför budskap på lite överdrivet sätt men tycks ha både lite teori och elementärt mät-kunnande.
ElectroBOOM har nu i en andra videon grävt vidare tillsammans med en kollega till Lewin och kommer fram till att den som begriper att mätkablars påverkan i fältet inte kan försummas kommer begripa vad man mätt.
Lewin anses inte klara detta, till stor del pga att han påstås misstolka KVL. Fast det kommer nog inte att bekomma Lewin nämnvärt, eftersom det bara är han som begriper, andra professorer begriper inte detta, enligt eget påstående och därför ingen chans att andra ens försöker begripa då Lewin inte kommer kunna förklara för lägre stående varelser.
ElectroBOOM som inte är professor och inte förtjänar samma respekt har Lewin avfärdat med att han är beklämmande.
Lewin kommer säkerligen inte heller att bemöta denna senaste videon i sakfrågan på ett begripligt sätt. Det har han inte gjort med tidigare video. Hans svar har varit mer svepande otydliga med inslag av stolleri och mycket tomt blaj. Han kan inte bemöta sakfrågan på hållbart sätt då det skulle rasera vad han stoltserat med sedan 20 år som toppen av hans insikter över andra professorers insikter.
Frågan för oss andra att fundera på är om Lewin har rätt men att vi inte begriper det. ElectroBOOM, beklämmande som han är, gör ändå ett försök här i senaste videon:

Skulle tro att Lewin fimpar den videon lekande lätt.
Skriv svar