Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Wyznaczenie kierunku przepływu energii.

06 Paź 2011 23:12 5704 34
  • Poziom 10  
    Witam.
    Nauczyciel zadał nam pytanie, od tak (jako ciekawostkę). I gdyby nie to, że zaciekawiło mnie to bardzo nie szukałbym na nie odpowiedzi.

    Znajdujemy się w pomieszczeniu w którym są dwa przewody. Wychodzą z jednej i z drugiej strony pomieszczenia. Z jednej strony podłączone jest źródło energii np. akumulator, z drugiej strony odbiornik. Energia płynie od źródła do odbiornika.
    Nie mamy oczywiście dostępu do źródła i odbiornika. Dla ułatwienia można przyjąć że jest to prąd stały (chodź podobno nie ma to żadnego znaczenia).
    Jak to sprawdzić w przypadku gdy przewody są idealne (nadprzewodniki)?

    Z początku w ogóle się tym nie zainteresowałem. W domu po dłuższym zastanowieniu stwierdziłem że przy pomocy woltomierza i amperomierza wpiętych w te przewody nie da się tego stwierdzić. Obydwa wskażą wynik dodatni, bądź ujemny na raz (chyba że jeden z mierników odwrotnie podłączymy, wtedy jeden wynik będzie dodatni, drugi ujemny).
    Mierzenie spadków napięć nie sprawdzi się w przypadku, gdy przewody będą idealne. Ale i to dałoby informację o kierunku przepływu prądu, a nie energii.
    Jedyne co mi przychodzi na myśl, to rozciąć przewody i zobaczyć gdzie występuje napięcie. Na przewodach przyłączonych do źródła napięcie oczywiście będzie. Na przewodach przyłączonych do odbiornika różnie może być. W przypadku gdy jest to żarówka, to nie ma problemu, jednak gdy będzie to np. drugi słabiej naładowany akumulator? Wtedy z dwóch stron będzie napięcie, a energia będzie przepływała w jednym kierunku.
    Jedyne co mi przychodzi jeszcze do głowy to to że może mieć to jakiś związek z polem magnetycznym.

    Ktoś wie jak stwierdzić kierunek przepływu energii?

    Pozdrawiam
  • Poziom 31  
    Z przewodu zrobić cewkę, do cewki zbliżyć igłę magnetyczna. Przy przepływie prądu igła ustawi się zgodnie z siłami pola magnetycznego.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 10  
    Cytat:
    Z poziomu przewodów raczej się nie da się tego ustalić (nie przecinając ich).


    Przewody można przecinać, pisałem zresztą że jedyne co mi na myśl przychodzi to rozciąć je i zobaczyć z której strony występuje napięcie. Lecz tak jak pisałem, nie sprawdzi się to w przypadku np. dwóch naładowanych do różnych poziomów akumulatorów.
  • Poziom 25  
    Niektórych kolegów zmartwię: Bez przecięcia przewodów na pewno nic nie rozstrzygniemy. Nie pomoże stwierdzenie istnienia pola magnetycznego.
  • Poziom 14  
    Witam,

    Można to rozwiązać na dwa sposoby,
    1. zwierając dwa przewody - od strony źródła będą się grzać , prąd zwarcia,
    2. wpinając między przewody rezystor i mierząc prądy np amperomierzem cęgowym przed i za rezystorem.
    pozdrawiam. Mirco
  • Poziom 10  
    Dowiedziałem się jeszcze że całość mam mieć związek z fizyką kwantową.
  • Poziom 36  
    Mirco_K napisał:

    1. zwierając dwa przewody - od strony źródła będą się grzać , prąd zwarcia,
    Nie będzie się nic grzać, bo przewody są idealne.

    Mirco_K napisał:
    2. wpinając między przewody rezystor i mierząc prądy np amperomierzem cęgowym przed i za rezystorem.
    Też przyszedł mi do głowy ten pomysł.

    Mierzysz napięcie między przewodami. Stąd masz informację który przewód to "plus". Mierzysz prąd w tym przewodzie - kierunek przepływu prądu jest zgodny z kierunkiem przepływu energii. Jest to tak proste, czy coś przeoczyłem?
  • Poziom 10  
    Tak przeoczyłeś, też tak myślałem jednak po dłuższym zastanowieniu doszedłem do wniosku że wcale tak nie będzie.

    Spójrz na rysunek 1, załóżmy że woltomierz został podłączony tak, że wskazuje wynik dodatni. Amperomierz również wskazuje wynik dodatni. Energia przepływa od źródła do odbiornika.
    Natomiast na rysunku drugim energia przepływa w odwrotną stronę. A mierniki wskazują to samo.
    Wyniki pomiarów będą takie same dla pierwszego i drugiego rysunku.
    Wyznaczenie kierunku przepływu energii.

    Podobno kiedyś między jakimiś dwoma krajami zastosowano linię wysokiego napięcia prądu stałego. Prądu stałego, dlatego że w jednym kraju sieć prądu przemiennego miała 60Hz, a w drugim 50Hz. Po obu stronach linii prądu stałego zastosowano przetwornice. Tam energia przepływała raz w jedną, innym razem w drugą stronę. A po rozcięciu przewodów napięcie dochodziło z obu stron. Tak samo jak w moim przykładzie z dwoma akumulatorami.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 10  
    Wiem, że kierunek przepływu prądu nie ma tu znaczenia. Więc nie ma znaczenia również czy jest to prąd stały, przemienny czy jeszcze jakiś inny.
    Mierzenie napięcia i natężenia nic tutaj nie da, przewody są idealne - nie ma żadnych spadków napięć.
    Więc nawet rozcinając te przewody jak chcesz to sprawdzić?

    A swoją drogą podczas czytania jednej z wypowiedzi w tym temacie nasunęła mi się pewna myśl, zwierając przewody podłączone do źródła prądu, w przewodach zaczyna płynąć prąd. Trzeba w to włożyć jakąś energię, energia ta nie może sobie od tak zniknąć (zasada zachowania energii), więc jest zamiana w ciepło. A jak to się ma w przypadku przewodów idealnych? Przecież nie nagrzewają się, a po podłączeniu do źródła i zwarciu energia musi zmienić swoją postać.
  • Poziom 35  
    Cytat:
    A swoją drogą podczas czytania jednej z wypowiedzi w tym temacie nasunęła mi się pewna myśl, zwierając przewody podłączone do źródła prądu, w przewodach zaczyna płynąć prąd. Trzeba w to włożyć jakąś energię, energia ta nie może sobie od tak zniknąć (zasada zachowania energii), więc jest zamiana w ciepło. A jak to się ma w przypadku przewodów idealnych? Przecież nie nagrzewają się, a po podłączeniu do źródła i zwarciu energia musi zmienić swoją postać.

    No i zmieni się w ciepło - na rezystancji wewnętrznej żródła. Kiedy żródło jest idealne zwarcie nie spowoduje żadnych zmian, trzeba by dzielić przez zero. W tzw. warunkach idealnych fizyka staje się filozofią:D Wszechświat istnieje dzięki zakłóceniu ideału.
  • Poziom 10  
    Ale powracając do tematu, ktoś wie jak wyznaczyć kierunek przepływu energii? Podobno ma to związek z fizyką kwantową.
  • Poziom 15  
    Chyba najprostszym sposobem, w którym nie trzeba rozcinać przewodów ani nawet pozbawiać ich izolacji (aby podłączyć woltomierz), będzie obserwacja kierunku zmian prądu w jednym z przewodów (np. za pomocą jakiejś czujki halotronowej) podczas indukowania w nim niewielkiego napięcia. Porównując fazy obydwu przebiegów można określić kierunek przepływu energii.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 10  
    Mógłby mi ktoś to bardziej wyjaśnić?
    Rozumiem to tak, że trzeba po prostu obserwować zmiany prądu w jednym i drugim przewodzie. Wiadomo że prąd również ma swoją prędkość (nie chodzi o prędkość elektronów), i zmiana najpierw pojawi się w jednym, a następnie w drugim przewodzie. I na podstawie tej informacji określamy kierunek przepływu energii. Dobrze rozumiem?
  • Poziom 15  
    Faktycznie, bez użycia woltomierza pomiar może być niewiarygodny. Obserwuje się kierunek zmian prądu tylko w jednym przewodzie- tym , w którym jest indukowane (dodatkowo, sztucznie- bo za pomocą zewnętrznego urządzenia) niewielkie napięcie. Jeżeli indukowane napięcie będzie miało zwrot taki jak źródło, to nastąpi wzrost prądu, napięcie na źródle nieco spadnie a na odbiorniku wzrośnie. Przy zwrocie indukowanego napięcia przeciwnym do źródła- prąd zmaleje, napięcie na źródle nieco wzrośnie a na odbiorniku zmaleje. Oczywiście ten sposób nie był nigdzie sprawdzany, więc dla pewności można zmontować układ próbny, w którym rolę dodatkowego (indukowanego z zewnątrz napięcia) będzie spełniać np. ogniwo 1,5 V włączone raz w jednym, a następnie w przeciwnym kierunku. Należy jednocześnie obserwować (w obu przypadkach) kierunek zmian prądu oraz wartości napięć na szukanym źródle i odbiorniku napięcia.
  • Poziom 34  
    Jest taki rysunek, na którym igła kompasu wychyla sie -chyba w lewo -w poblizu
    przewodu wiodącego prąd .I odpowiednie prawo fizyki.
  • Poziom 14  
    Witam,

    Podając 2. wpinając między przewody rezystor i mierząc prądy np amperomierzem cęgowym przed i za rezystorem.

    Wyznaczenie kierunku przepływu energii.
  • Poziom 36  
    butla12345 napisał:
    Spójrz na rysunek 1, załóżmy że woltomierz został podłączony tak, że wskazuje wynik dodatni. Amperomierz również wskazuje wynik dodatni. Energia przepływa od źródła do odbiornika.
    Natomiast na rysunku drugim energia przepływa w odwrotną stronę. A mierniki wskazują to samo.
    Wyniki pomiarów będą takie same dla pierwszego i drugiego rysunku.
    Wyznaczenie kierunku przepływu energii.

    Na drugim rysunku napięcie wskazywane przez woltomierz będzie ujemne. Wówczas moja metoda działa i czekam dalej na jej obalenie :)


    butla12345 napisał:
    Podobno kiedyś między jakimiś dwoma krajami zastosowano linię wysokiego napięcia prądu stałego. Prądu stałego, dlatego że w jednym kraju sieć prądu przemiennego miała 60Hz, a w drugim 50Hz. Po obu stronach linii prądu stałego zastosowano przetwornice. Tam energia przepływała raz w jedną, innym razem w drugą stronę. A po rozcięciu przewodów napięcie dochodziło z obu stron. Tak samo jak w moim przykładzie z dwoma akumulatorami.
    Takich linii jest sporo, jedna jest nawet w Polsce (do Szwecji) ale stosuje się prąd stały z innych przyczyn niż różnica częstotliwości sieci...
  • Poziom 14  
    Witam,

    Zgadzam się z c4r0, 4 możliwości polaryzacji mierników , po dwa na V i na A.

    Moja propozycja z podziałem prądu do odbiornika i rezystancji pomocniczej tez działa.

    Pozdrowienia dla wszystkich.

    Mirco
  • Poziom 36  
    _jta_ napisał:
    http://pl.wikipedia.org/wiki/Wektor_Poyntinga - jeśli możesz sprawdzić napięcie (kierunek pola elektrycznego) i kierunek pola magnetycznego.
    Napięcie można po prostu zmierzyć a zwrot natężenia pola magnetycznego wynika z kierunku przepływu prądu w pętli przewodnika => można powiedzieć, że to jest ładne wytłumaczenie metody, którą ja zaproponowałem wcześniej, bo sprowadza się do tego samego.
  • Specjalista elektronik
    To ja mam takie zadanie: na powierzchni bocznej walca nawijamy jednowarstwową cewkę, końce wyprowadzamy wzdłuż osi walca
    i łączymy z przewodami - tak, że oś cewki "przechodzi" przez oba przewody prostopadle do nich; przez cewkę płynie prąd, przez co
    działa na nią moment siły - jeśli cewka jest nawinięta w prawo, to jak ten moment się ustawi względem kierunku przepływu energii?
    Zgodnie, czy przeciwnie? (momentowi siły przypisujemy wektor, wokół którego ten moment siły "próbuje" obracać w prawo)
    Przewody z prądem przyciągają się przy zgodnych, odpychają przy przeciwnych zwrotach (w sensie matematycznym) prądów.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 36  
    @Marcin230
    Mi się wydaje, że jednak takie proste podejście się sprawdza. Przy prądzie przemiennym należy jednak dodatkowo założyć czysto rezystancyjny charakter obciążenia, bo w przeciwnym wypadku energia będzie płynąć w obie strony i dopiero uśrednienie powie nam w którą stronę płynie więcej. W takim przypadku jednak bez większych problemów można ustalić kierunek przepływu energii za pomocą wykresów wskazowych, co również jest przy głębszym zastanowieniu po prostu rozwinięciem mojego prostego opisu sprzed kilku postów. Jeśli obciążenie jest rezystancyjne (prąd jest zawsze proporcjonalny do napięcie i nie ma przesunięcia fazowego) wystarczy rozbić sytuację na dwie skrajności: szczyt górnej i dolnej połówki sinusoidy. Dla obu sytuacji moja metoda wskaże ten sam kierunek przepływu energii, co jest jednoznacznym rozwiązaniem.

    _jta_ napisał:
    To ja mam takie zadanie: na powierzchni bocznej walca nawijamy jednowarstwową cewkę, końce wyprowadzamy wzdłuż osi walca
    i łączymy z przewodami - tak, że oś cewki "przechodzi" przez oba przewody prostopadle do nich; przez cewkę płynie prąd, przez co
    działa na nią moment siły - jeśli cewka jest nawinięta w prawo, to jak ten moment się ustawi względem kierunku przepływu energii?
    Zgodnie, czy przeciwnie? (momentowi siły przypisujemy wektor, wokół którego ten moment siły "próbuje" obracać w prawo)
    Przewody z prądem przyciągają się przy zgodnych, odpychają przy przeciwnych zwrotach (w sensie matematycznym) prądów.
    Możesz narysować jak ta cewka wygląda i zaznaczyć momenty, o których piszesz?
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 10  
    Kolego Marcin, tak sobie wszystko teraz przeanalizowałem i jednak c4r0 ma rację. Co prawda jego teoria nie podpada ona pod linki podane w temacie, ani pod zdanie dotyczące fizyki kwantowej, to jednak da się na tej podstawie wyznaczyć kierunek przepływu energii.
    Porównaj sobie poniższe schematy. We wszystkich przypadkach amperomierze i woltomierze są podłączone w taki sam sposób.
    Wyznaczenie kierunku przepływu energii.