Wie funktioniert dieser „einfache“ Elektrozug?

In diesem YouTube-Video werden eine Trockenbatterie, ein gewickelter Kupferdraht und einige Magnete (siehe Bild unten) verwendet, um etwas zu bauen, das man als "Zug" bezeichnen kann. Es sieht faszinierend aus, aber wie funktioniert dieses Experiment?

Update 8. August 2016: Dieses Problem wurde vollständig in einem Artikel ausgearbeitet, der in der Januarausgabe 2016 des American Journal of Physics veröffentlicht wurde.

Link : Am. J. Phys. 84, 21 (2016); http://dx.doi.org/10.1119/1.4933295

Standbild aus Magnetzug-Video

Dies ist eine Art homopolarer Motor. Suchen Sie auf Youtube nach diesem Begriff, es gibt viele lustige Experimente mit Drähten und Magneten.
Beeindruckend. Ich habe ein Konto erstellt, um dies zu fragen;)
Wenn ich darum gebeten hätte, hätte ich jemanden gebeten, es selbst zu tun, um zu überprüfen, ob es funktioniert. Das USPTO hat Patente auf Warpantrieb und Zeitmaschinen erteilt, die auf Theorien basieren.

Antworten (1)

Das ist ein schönes Video - guter Fund :-)

Wenn Sie einen Strom durch eine Spule leiten; Es erzeugt ein Magnetfeld in der Spule wie folgt:

Spule

( Bild von der Hyperphysics-Site .)

Wenn die Feldlinien genau parallel sind, wird ein Stabmagnet keine Nettokraft spüren. An den Enden der Spule, wo die Feldlinien divergieren, wird jedoch ein Stabmagnet entweder in die Spule gezogen oder aus der Spule herausgedrückt, je nachdem, wie Sie ihn herum einführen.

Der Trick im Video besteht darin, dass die Magnete aus einem leitenden Material bestehen und die Batteriepole mit dem Kupferdraht verbinden, sodass die Batterie, die Magnete und der Kupferdraht einen Stromkreis bilden, der direkt in der Nähe der Batterie ein Magnetfeld erzeugt. Aufgrund der Geometrie befinden sich die beiden Magnete automatisch an den Enden des erzeugten Magnetfelds, wo das Feld divergiert, sodass eine Kraft auf die Magnete ausgeübt wird.

Die Magnete wurden sorgfältig ausgerichtet, sodass die Kraft auf beide Magnete in die gleiche Richtung zeigt, und das Ergebnis ist, dass sich die Magnete und der Akku bewegen. Aber wenn sie sich bewegen, bewegt sich das Magnetfeld mit ihnen und Sie erhalten eine konstante Bewegung.

Wenn Sie die beiden Magnete an den Enden der Batterie umdrehen würden, würden sich die Batterie und die Magnete in die entgegengesetzte Richtung bewegen. Wenn Sie nur einen Magneten umdrehen würden, würden die beiden Magnete in entgegengesetzte Richtungen ziehen / drücken und die Batterie würde sich nicht bewegen.

Vielen Dank für die Erklärung. Ist das Lorentzsche Kraftgesetz F=q(vXB) die Hauptgleichung dahinter?
@ noir1993: Nein, das Lorentz-Gesetz gibt die Kraft auf eine Ladung an, die sich in einem Magnetfeld bewegt. Diese Bewegung beruht auf der Kraft auf einen magnetischen Dipol in einem ungleichförmigen Magnetfeld.
"es erzeugt ein elektrisches Feld"? Meinst du nicht "ein Magnetfeld"?
@ noir1993 Die Lorentz-Kraft wäre die Kraft, die auf dem Draht durch den Strom erzeugt wird, der sich in dem vom Magneten erzeugten Magnetfeld bewegt, das in seiner Größe und entgegengesetzten Richtung der Kraft auf den Magneten entspricht. Dies wäre meiner Meinung nach ein direkterer Weg, um die Kraft zu berechnen, als zu versuchen, die Kraft aus den beiden Magnetfeldern zu berechnen.
Ändert das nach dieser Bearbeitung nicht den nächsten Absatz "Wenn die Feldlinien genau parallel sind" usw.? Meine EM-Physik ist ziemlich eingerostet, aber ich dachte, dass ein Magnetfeld entlang der Feldlinien eine Kraft auf einen Magneten ausübt, und die Wirkung wäre am stärksten, wenn die Feldlinien parallel sind.
Wenn also die Magnete einen kleineren Durchmesser als die Batterie hätten oder wenn die Magnete eine Isolierschicht auf ihrer zylindrischen Außenwand hätten, würde der Zug nicht funktionieren?
Ich habe Leute gesehen, die gefragt haben, ob dies ein homopolarer Motor ist. Ich bin auf dem Zaun.
@ User58220: Die Schaltung muss abgeschlossen werden, also ja. Sie könnten jedoch kleine Magnete verwenden und größere Metallzylinder hinzufügen, um den notwendigen elektrischen Kontakt herzustellen.CYLINDER-magnets-battery-magnets-CYLINDER
Würde das Ersetzen der rechts gedrehten Spule durch eine links gedrehte Spule auch die Bewegungsrichtung umkehren?
@iamnotmaynard: nein, du verwechselst einen Dipol und einen Monopol. Ein Dipol spürt in einem konstanten Feld keine Nettokraft.
Das American Journal of Physics vom Januar 2016 hat einen Artikel veröffentlicht, der die Bewegung analysiert: scitation.aip.org/content/aapt/journal/ajp/84/1/10.1119/…
Ich werde dieses Papier der Frage hinzufügen ...