Leuk experiment met inductiestroom

Alle overige niet-beschreven wetenschappen. Als je niet weet waar je vraag of onderwerp geplaatst wordt, dan biedt dit subforum de uitkomst.
User avatar
woelen
IJzer
Posts: 1298
Joined: 13 Jan 2009, 20:05
Chemistry interests: --------------
Location: Groningen
Contact:

Leuk experiment met inductiestroom

Post by woelen » 22 Oct 2009, 20:34

Aangezien dit weinig met chemie van doen heeft post ik het maar in deze sectie (misschien een idee om ook een sectie voor niet-chemie gerelateerde zaken op te nemen, maar wel met een serieuze inhoud, zoals natuurkundige experimenten, electronica, wiskunde, etc.).

http://woelen.homescience.net/science/p ... index.html.

Het gaat om een heel simpel apparaatje waarmee je felle flitsen kunt creeren simpelweg door schudden of door een magneet door de constructie te laten vallen. Zelf vind ik dit een erg leuk proefje en mijn kinderen vonden het ook geweldig. Ze hebben iedere keer weer de neiging om het apparaatje te pakken en er mee te schudden :)
The art of wondering makes life worth living...
Want to wonder? http://www.oelen.net/science

User avatar
Wouter
Krypton
Posts: 1978
Joined: 02 Aug 2008, 01:47
Chemistry interests: Organic
Location: Groesbeek, Gelderland
Contact:

Re: Leuk experiment met inductiestroom

Post by Wouter » 22 Oct 2009, 22:45

woelen wrote:Aangezien dit weinig met chemie van doen heeft post ik het maar in deze sectie (misschien een idee om ook een sectie voor niet-chemie gerelateerde zaken op te nemen, maar wel met een serieuze inhoud, zoals natuurkundige experimenten, electronica, wiskunde, etc.).
Mee eens :P

Leuk apparaatje trouwens. Ik zou er nog een molentje voor de magneet voor maken, stroboscoop!
Organisch chemicus

User avatar
Z4x
Gallium
Posts: 1596
Joined: 03 Aug 2009, 15:29
Chemistry interests: Overall
Location: Grunn

Re: Leuk experiment met inductiestroom

Post by Z4x » 23 Oct 2009, 10:36

Mooi en duidelijk. Ik wou ook zeggen simpel, maar als ik 'Discussion of results' zie (wat ik nog moet lezen) dan is het niet simpel meer. :)

Zou je er ook een condensator tussen kunnen doen zodat de flits minder sterk is maar langer duurt? Ik weet alleen niet of de voltages te hoog worden... of hoe je em moet aansluiten (twee elco's en dan eentje de andere kant uit?)

Zou je voor de diode niet gewoon ook een LED kunnen gebruiken?
De kunst is om te blijven oefenen, oefenen en oefenen...

User avatar
woelen
IJzer
Posts: 1298
Joined: 13 Jan 2009, 20:05
Chemistry interests: --------------
Location: Groningen
Contact:

Re: Leuk experiment met inductiestroom

Post by woelen » 23 Oct 2009, 20:39

Ja, je kunt een condensator gebruiken i.c.m. een diode om de lading in een condensator te stoppen. Na een poosje schudden zul je dan zien dat de voorwaartse spanning van de LED dan wordt overschreden en de LED zal (zachtjes) gaan gloeien. Als je stop met schudden, dan stopt het gloeien even later ook.

Nadeel van gebruik van een diode is dat je extra electromotorische kracht moet opwekken. Je moet nl. de voorwaartste spanning van de diode plus de voorwaartse spanning van de LED samen overbruggen. Je moet dus harder schudden of een LED gebruiken met lagere voorwaartse spanning. Je zou ook een zgn. Schottky diode kunnen gebruiken, deze heeft een lagere voorwaartse spanning dan een gewone diode, maar deze heeft helaas ook een hogere lekstroom in tegen-richting.

Ik ben van plan binnenkort deze schakeling eens te proberen:

Image

De ene diode in tegenrichting (antiparallel) laat ik gewoon voor wat ie is. De enkele LED ga ik dan vervangen door het circuitje van een Schottky diode, een goldcap en een LED. Een goldcap is een zgn. supercondensator. Voor een paar eurootjes koop je tegenwoordig al condensatoren van 1 F terwijl de grootte van zo'n ding weinig meer is dan een stapeltje van 3 munten van 20 eurocent. Echt fantastisch spul! Ik weet nog niet of dit gaat werken, want er zit wel een extra (Schottky) diode tussen wat leidt tot spanningsverlies.

Nog mooier is het om 4 schottky diodes te combineren tot een bruggelijkrichter en daartussen dan parallel aan elkaar de LED en de goldcap te plaatsen. Bij zo'n bruggelijkrichter worden zowel de positieve golfvorm als de negatieve golfvorm gebruikt, maar dat heeft wel als nadeel dat er nog eens een Schottky diode tussen moet en je moet dus nog hogere spanningspieken genereren.

Image

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Voor de gewone diode kun je inderdaad ook een LED gebruiken, welke andersom geschakeld moet worden. Daarmee krijg je dan 2 flitsen, de ene bij positieve electromotorische kracht en de andere bij negatieve electromotorische kracht (de ene LED flitst dan als de magneet naar de spoel toe beweegt en de andere flitst als de magneet van de spoel af beweegt).

De uitleg van het geheel is eigenlijk ook wel simpel, want wat je doet is in de spoel voor iedere wikkeling de electromotorische kracht bepalen en al die waardes bij elkaar optellen. Inderdaad is het helaas niet zo dat electromagnetische fenomenen met eenvoudige wiskunde beschreven kunnen worden. Ik heb al erg vereenvoudigde zaken beschreven, als je het goed wilt doen dan heb je de wiskunde nodig van de Maxwell vergelijkingen.
The art of wondering makes life worth living...
Want to wonder? http://www.oelen.net/science

User avatar
Z4x
Gallium
Posts: 1596
Joined: 03 Aug 2009, 15:29
Chemistry interests: Overall
Location: Grunn

Re: Leuk experiment met inductiestroom

Post by Z4x » 24 Oct 2009, 17:51

Goldcap is toch een elektrolytische condensator, dan staat ie niet helemaal goed in het schema. :P
De kunst is om te blijven oefenen, oefenen en oefenen...

User avatar
woelen
IJzer
Posts: 1298
Joined: 13 Jan 2009, 20:05
Chemistry interests: --------------
Location: Groningen
Contact:

Re: Leuk experiment met inductiestroom

Post by woelen » 24 Oct 2009, 22:33

Hoe bedoel je? De dikke kant is de pluskant en de dunne kant de min. Dit wordt vaak zo getekend, soms open, soms dicht.

Zie bijv. http://en.wikipedia.org/wiki/Electrolytic_capacitor.

Ik heb de tekeningen echter wat aangepast door een open plus te tekenen en een extra plus-indicatie op te nemen om alle verwarring te voorkomen.

Een goldcap is inderdaad net als een elco polariteitsgevoelig, al is het geen gewone elco. De gebruikte technologie is compleet anders en behoorlijk nieuw. Ze zijn nog maar een paar jaar te verkrijgen. In 2006 heb ik ze wel eens gezien, maar toen betaalde je voor een 1 F condenstator meer dan 100 euro, nu zijn ze te koop voor een paar euro en ze zijn ook een stuk kleiner geworden.

Als ik de nieuw bestelde materialen binnen heb, inclusief de goldcap, dan zal ik testen of ik een schudlamp kan maken, gebaseerd op bovenstaande schemas.

---------------------------------------------------------------------

Ik heb al wel even geprobeerd met twee LED's, antiparallel geschakeld en dan krijg je inderdaad twee flitsen, zoals ik al verwachte. Als de magneet de spoel nadert zie je de ene LED opflitsen en als de magneet door de spoel is gegaan en weer weggaat van de spoel aan de andere kant, dan zie je de andere LED flitsen. Je ziet ze heel kort na elkaar oplichten. Wel een aardig gezicht, maar met 1 LED vind ik hem net iets mooier. Het geeft iets meer eenvoud aan de proef.

-----------------------------------------------------------------------

@Z4x: Ik heb de uitleg (discussion of results) ook aangepast. Er is een flinke inleiding bij gekomen waarin op een wat eenvoudiger manier gepoogd is om uit te leggen wat er gebeurt en hoe je daar aan kunt rekenen. Als je niet bekend bent met dit soort materie blijft het vrij lastig, maar ik hoop dat het nu wat duidelijker wordt. Wat wel belangrijk is om te weten is dat het gaat om een heel ruwe benadering. Wat ik in feite doe is de oppervlakte-integraal die verderop wordt gegeven ruwweg afschatten.
The art of wondering makes life worth living...
Want to wonder? http://www.oelen.net/science

User avatar
woelen
IJzer
Posts: 1298
Joined: 13 Jan 2009, 20:05
Chemistry interests: --------------
Location: Groningen
Contact:

Re: Leuk experiment met inductiestroom

Post by woelen » 25 Oct 2009, 00:30

Tja... het is maar hoe je het ziet. Hier in Groningen is de laatste paar jaar het aantal vampieren wel erg laag geworden. Ik heb er al jaren geen een meer gezien Image
The art of wondering makes life worth living...
Want to wonder? http://www.oelen.net/science

User avatar
Z4x
Gallium
Posts: 1596
Joined: 03 Aug 2009, 15:29
Chemistry interests: Overall
Location: Grunn

Re: Leuk experiment met inductiestroom

Post by Z4x » 25 Oct 2009, 10:12

woelen wrote:Tja... het is maar hoe je het ziet. Hier in Groningen is de laatste paar jaar het aantal vampieren wel erg laag geworden. Ik heb er al jaren geen een meer gezien [Afbeelding]
Oops verkeerd topic.

----

De nieuwe uitleg is wel beter (voor mijn niveau :P ) en er staat nu ook mooi hoeveel volt er door heen gaat. Ik heb even er naar gekeken en als je het aantal windingen verdubbelt krijg je ook dubbel zoveel spanning. Zit daar ook een maximum aan of zou je ook bijvoorbeeld 1K volt kunnen maken? De stroomsterkte zal dan wel heel zwak worden, maar misschien genoeg voor een vonk zoals bij een elektrische aansteker? :)
De kunst is om te blijven oefenen, oefenen en oefenen...

User avatar
woelen
IJzer
Posts: 1298
Joined: 13 Jan 2009, 20:05
Chemistry interests: --------------
Location: Groningen
Contact:

Re: Leuk experiment met inductiestroom

Post by woelen » 25 Oct 2009, 13:01

Het maken van een spanning van 1 kV is wel heel erg veel op deze manier. Dat zou betekenen dat je aardig in de richting komt van een half miljoen wikkelingen in een winding die niet meer dan een cm of twee breed mag zijn. Knappe jongen als je dat voor elkaar krijgt. Twee maal zo hoge spanning is wel haalbaar. Ik heb nu een bestelling staan voor een klosje met 3000 wikkelingen (draad van 0,15 mm doorsnee) en dan kun je met de zelfde magneet een pakweg twee maal zo hoge spanning bereiken. Die wil ik dan ook combineren met zo'n goldcap.
The art of wondering makes life worth living...
Want to wonder? http://www.oelen.net/science

User avatar
woelen
IJzer
Posts: 1298
Joined: 13 Jan 2009, 20:05
Chemistry interests: --------------
Location: Groningen
Contact:

Re: Leuk experiment met inductiestroom

Post by woelen » 28 Oct 2009, 20:44

De spoel met 3000 wikkelingen is binnen en ook de Schottky diodes. Ik heb het circuit gebouwd met de brugschakeling en het werkt echt super! Je hoeft de magneet niet eens meer te schudden, gewoon rustig het buisje met de magneet door de magneet bewegen leidt al tot flitsen. Bovendien krijg je nu twee flitsen.

Ik heb ook een 1 F supercap (een zgn. Goldcap, NF-type) bij Conrad besteld en ook geprobeerd met de goldcap, zoals aangegeven in het schema. Dat werkt inderdaad. Eerst moet je een flinke tijd schudden om die condensator tot zo'n 1,6 volt op te laden en pas boven die 1,6 volt gaat de LED licht geven. Als je flink hard schudt, dan krijg je een constante licht afgifte die ook nog wel redelijk sterk is. Stop je dan met schudden, dan brandt de LED nog een seconde of 30 door en hij gaat in die 30 seconden steeds zwakker gloeien. Uiteindelijk gaat de LED uit en er blijft dan zo'n 1,6 volt over de goldcap staan. Als je dan weer schudt, dan gaat de LED vrijwel direct weer gloeien. Alleen de eerste keer als je een lege condensator aansluit moet je lang schudden alvorens de LED gaat gloeien, maar daarna niet meer. Een goldcap kan zonder belasting de spanning heel lang vasthouden (weken).
The art of wondering makes life worth living...
Want to wonder? http://www.oelen.net/science

User avatar
Wouter
Krypton
Posts: 1978
Joined: 02 Aug 2008, 01:47
Chemistry interests: Organic
Location: Groesbeek, Gelderland
Contact:

Re: Leuk experiment met inductiestroom

Post by Wouter » 28 Oct 2009, 20:58

Dat vraagt om een filmpje :P
Organisch chemicus

User avatar
Z4x
Gallium
Posts: 1596
Joined: 03 Aug 2009, 15:29
Chemistry interests: Overall
Location: Grunn

Re: Leuk experiment met inductiestroom

Post by Z4x » 28 Oct 2009, 21:10

Wat gebeurt er als je een 'treintje' maakt met magneten en dan schud/beweegt? Zal dat dan meerdere flitsen geven of twee sterkere flitsen? Ik gok/denk op meerdere flitsen... :)
De kunst is om te blijven oefenen, oefenen en oefenen...

User avatar
woelen
IJzer
Posts: 1298
Joined: 13 Jan 2009, 20:05
Chemistry interests: --------------
Location: Groningen
Contact:

Re: Leuk experiment met inductiestroom

Post by woelen » 28 Oct 2009, 21:23

Dat hangt van de onderlinge afstand van de magneten af. Als de magneten ver genoeg uit elkaar staan, dan krijg je meerde flitsen, twee flitsen per magneet. Staan ze dicht bij elkaar, dan zal de veldsterkte tussen de magneten niet echt terugvallen naar 0 en worden de flitsen tussen die twee magneten zwakker.

Er komt inderdaad een uitbreiding op mijn webpagina over deze proef. Hiervoor moet ik echter eerst wachten tot het weekend i.v.m. tijd om het allemaal te filmen en tekst te schrijven.

Nog een leuk effect is dat je voelt dat je de magneet echt door de spoel moet trekken. Hij heeft de neiging om af te remmen in de spoel en jij moet hem er echt door heen trekken. Als je de spoel open houdt zonder dat er iets aangesloten is, dan voel je niks. Ga je de spoel kortsluiten dan is het effect echt heel sterk. Als je de magneet er dan doorheen laat vallen in een buis, dan zie je de magneet iets afremmen in de spoel en als je de magneet er door heen trekt voel je ook duidelijk het remmen. Dit is een prachtig bewijs dat de electrische energie, nodig om de LED te laten branden ergens vandaan komt. Jij levert die energie door de magneet er echt door heen te trekken.
The art of wondering makes life worth living...
Want to wonder? http://www.oelen.net/science

User avatar
Z4x
Gallium
Posts: 1596
Joined: 03 Aug 2009, 15:29
Chemistry interests: Overall
Location: Grunn

Re: Leuk experiment met inductiestroom

Post by Z4x » 28 Oct 2009, 21:59

Dat doet me denken aan dit: http://www.youtube.com/watch?v=H31K9qcmeMU.

Leuk effect. :)
De kunst is om te blijven oefenen, oefenen en oefenen...

User avatar
woelen
IJzer
Posts: 1298
Joined: 13 Jan 2009, 20:05
Chemistry interests: --------------
Location: Groningen
Contact:

Re: Leuk experiment met inductiestroom

Post by woelen » 28 Oct 2009, 22:33

Deze proef heb ik ook al gedaan, zeer indrukwekkend en hier komt een dezer dagen ook een webpagina over. Ik heb een aluminium rail van 1 meter lengte genomen van de Gamma en laat daar een wieltje over rollen. Een plastic wieltje rolt in een fractie van een seconde naar beneden en stuitert weg als het de grond raakt. Een veel zwaardere ronde neodymiummagneet doet er meer dan 10 seconde over om langs de rail te rollen in een bijna verticaal-stand van de rail. Heel leuk om te zien.
Ik heb ook een kogelvormig magneetje (12,7 mm doorsnee) en deze rolt echt heel langzaam naar beneden over een aluminium strip. Een gewone kogellager van de zelfde grootte rolt supersnel naar beneden.

Dit is inderdaad een effect dat vergelijkbaar is met de proef van de magneet. In de geleider wordt een electromotorische kracht opgewekt en deze leidt tot een stroom door de geleider. De stroom op zijn beurt leidt weer tot een magnetisch veld dat tegenwerkt aan het veld van de magneet zelf. De magneet wordt 'tegengehouden' door het veld.
The art of wondering makes life worth living...
Want to wonder? http://www.oelen.net/science

Post Reply

Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 1 guest