|
Een weerstand van 0 bereiken
Mijn vraag aan mijn leraar was, er kan wel een spanning zijn zonder stroom te laten lopen, maar kan er dan ook een stroom zijn zonder spanning.
Wat denken jullie, om ff op gang te helpen het antwoord is Ja en een tip is: Jägermeister. [Dit bericht is aangepast door Oen (03-03-2002).] |
"Alleen als het ijs-, en ijskoud is"
Ik ben het alleen niet met je eens. Alleen als er sprake is van een relatief elektronentekort, een relatief elektronenoverschot en de mogelijkheid voor een elektronenstroom kan er sprake zijn van een stroom.... |
Citaat:
En dus kan er een stroom zijn, maar geen spanning. Voor weerstand 0 hebben we de Superconducters...oftewel supergeleiders. Weerstand is namelijk ook afhankelijk van temperatuur. Formule: R = Ro[1 + alpha(T-To)] Als de temperatuur afneemt, dan neemt de weerstand ook af. Groetjes Ben(die ook altijd met van die vragen komt bij zijn natuurkundeleraar http://forum.scholieren.com/smile.gif |
Theoretisch gezien klopt het wat je zegt. Maar weerstand 0 bereiken, is naar mijnes inziens onmogelijk. Je hebt namelijk altijd de weerstand van de bewegende atomen. Pas als de temperatuur gelijk aan het absolute nulpunt is (iets wat als onmogelijk wordt geacht) kan je spreken van een weerstand van 0 Ohm.
Supergeleiders zijn supergeleidend, maar hebben wel degelijk een weerstand. Waarom dat zo is, moet je mij ook niet vragen... Ik weet niet (precies) hoe een supergeleider werkt. Het is net als de ideale motor, waar geen warmte ontstaat en alle energie wordt omgezet in beweging. Theoretisch klinkt het mogelijk, maar in de praktijk is dat dus niet zo. |
De formule U = I * R gaat overigens niet eens altijd op. Kijk maar eens naar wisselspanning.
Het is een formule die kan worden toegepast. Niet een natuurwet die altijd geldt. Stroom I is tenslotte een gevolg van een spanning. Je kan niet zeggen: "er is een stroom, maar geen weerstand dus is er geen spanning". Wat wel juist is: "er is geen spanning dus er is geen stroom". |
Citaat:
Er zijn materialen die bij erg lage temperaturen een weerstand 0 hebben. Die materialen heten dus supergeleiders. Daarnaast uit de formule kun je aflezen dat als de waarde alpha(temperatuurscoefficient van weerstand) maal getal = -1 dan zal 1 + -1 = 0 en is dus de weerstand 0. Het kan en bestaat wel. Overgens is in theorie carnots-principle(dus een 100 % rendement motor) ook onmogelijk. Het gaat tegen de 2e wet van de thermodynamica in. Groetjes Ben(die dat eerst ook dacht http://forum.scholieren.com/smile.gif |
Citaat:
Het gaat dus wel altijd op, maar is inderdaad geen natuurwet. Groetjes Ben(die geen situaties zo kan bedenken waarin het niet zo opgaan http://forum.scholieren.com/smile.gif |
Je hebt nu alleen gezegd dat een weerstand van 0 wel mogelijk is (aangezien ik daar niets vanaf weet, neem ik dat maar even aan, alhoewel ik het wel ongeloofwaardig vind).
Maar uit een weerstand van 0 volgt niet dat er ook daadwerkelijk een stroom loopt. Voor het ontstaan van een stroom is namelijk een oorzak nodig: een spanning. Ik zeg nu: Zonder spanning, geen stroom. Naar de formule kijkend: U = I * R dus I = U/R R en U zijn 0 ==> I = 0/0 Maar die vergelijking mag helemaal niet gemaakt worden (delen door 0). Dus die formule kan je niet toepassen (wat wel vaker voorkomt, zoals bij een transformator). |
Je probeert hier een klassieke empirische formule toe te passen op een probleem met een quantum mechanische oorsprong. Door een supergeleider loopt wel degelijk stroom. Sterker nog als er een stroom loopt blijft ie altijd lopen (geen weerstand=geen dissipatie). De oorzaak die jij zoekt is niet het bestaan van een spanning, maar het bestaan van magneetvelden. Een supergeleider houdt niet van magneetvelden. Die probeert hij buiten te sluiten door een tegenveld aan te leggen. Om dit te kunnen doen moet er een stroom gaan lopen (wet van Lenz). V=IR is hier niet van toepassing. Overigens geldt deze laatste wet ook voor wisselspanningen: vul maar in V(t)=V0*cos(wt), I(t)=I0*cos(wt).
Wat dan overblijft is V0=I0*R |
Die materialen zijn keramische (spelling is waarschijnlijk verkeerd) materialen. En de stroom hier onstaat volgens mij door magnetische inductie.
|
Een ideale spoel en condensator die resoneren http://forum.scholieren.com/smile.gif
|
Citaat:
|
Citaat:
Een ander verschil is de onderliggende oorzaak van het supergeleidend worden. Bij kwik e.d is dat bekend: de zgn Bardeen Cooper Schrieffer theorie (BCS-theorie). Best een ingewikkeld theorietje om even uit te leggen, dus daar waag ik me maar even niet aan (tenzij iemand dat erg graag wil weten). Van de zgn hoge Tc SG's is nog maar vrij weinig bekend, behalve dan dat het niet met de BCS theorie verklaard kan worden. |
Ja geef die theorie maar.
|
Citaat:
Groetjes Ben(die niet terugschrikt voor een beetje moeilijkheid http://forum.scholieren.com/smile.gif |
Heb nu niet zoveel tijd maar morgen staat ie er.
|
Bovendien is de R die jullie gebruiken een beetje te simpel... Impedantie schreeuwde hij http://forum.scholieren.com/tongue.gif
En ik zie uit naar het 'theorietje' http://forum.scholieren.com/wink.gif |
Nou daar komt ie dan. kweenie wat jullie er al van weten maar begin dus maar bij het begin. Je hebt drie ingredienten nodig:
1.- elektronen 2.- atomen(beter:roostertrillingen) 3.- Pauli principe. Laat ik beginnen met het laatste. 3.- Alle deeltjes met massa hebben een eigenschap die spin genoemd wordt. Klassiek kan je het je voorstellen als een tol. Als een tol hard ronddraait heeft ie een impulsmoment dat hem overeind houdt (door behoud van impulsmoment). Dat impulsmoment zou je spin kun noemen (de naamgeving is vaak suggestief). Quantummechanisch gezien is spin echt iets fundamenteel anders. Het is een soort van impulsmoment maar bv een electron is geen bolletje dat hard ronddraait (het is een puntdeeltje) en dus gaat de vergelijking niet op. Het spinmoment is gerelateerd aan een magnetisch dipoolmoment. Dit is verder niet zo belangrijk voor wat volgt. Deeltjes kunnen de volgende spinmomenten hebben:0,1/2,1,3/2,2,5/2.....ad infinitum. Er is dus heeltallige spin(0,1,2 etc) en halftallige spin(1/2,3/2 etc). Deeltjes met halftallige spin worden fermionen genoemd en voldoen aan de Fermi Dirac statistiek, deeltjes met heeltallige spin zijn bosonen en die voldoen aan de Bose Einstein statistiek.Elektronen zijn fermionen, ze hebben spin 1/2. Een foton heeft spin 0 en is dus een boson. Het Pauli principe zegt nu: twee fermionen kunnen zich NOOIT in dezelfde toestand bevinden. Dus twee elektronen kunnen zich nooit in dezelfde QM toestand bevinden. Merk op: het Pauli principe zegt niets over bosonen. Waarom dit alles zo werkt is hier niet uit te leggen: het is allemaal wiskundig af te leiden maar dan komen we terecht bij groepentheorie en allerlei andere wiskundige ideeen( het heeft mij vier jaar natuurkunde studeren gekost voor ik dat allemaal "begreep" dus dat kan ik hier niet zo snel herhalen). 1/2.- Een willekeurig stuk vaste stof is opgebouwd uit atomen en elektronen (duh) De atomen zitten in een rooster. Dit rooster wordt gevormd door (bijv.)covalente bindingen tussen laag liggende atomaire toestanden/golffuncties (een atoom heeft een groot aantal elektronische toestanden die bezet worden door de elektronen. Het pauli principe zorgt er nu voor dat niet alle elektronen in dezelfde toestand gaan zitten. Er kunnen twee elektronen in een toestand: een met spin up en een met spin down). Nu gebeurt er iets bijzonders. De elektronen die betrokken zijn bij de binding zitten vast maar de overige elektronen in hoger gelegen schillen zijn vrij om door het materiaal te bewegen. De elektronen gaan zich als golven gedragen en elk elektron spreidt zich helemaal uit over het hele materiaal. Afhankelijk van de atomen waar je mee begint kunnen er nu een paar dingen gebeuren: of je krijgt een metaal of een isolator (er zijn meer mogelijkheden). Dit is weer een heel verhaal op zich maar we willen naar supergeleiding toe dus ik laat het hier maar bij. Ondertussen zitten de atoomkernen opgesloten in een rooster. Elke kern heeft een bepaalde energie en als gevolg daarvan staan ze te vibreren. Echter, als een willekeurig atoom wil bewegen (bijv naar links) zal zijn buurman aan de kant moeten gaan. Dit idee kun je gebruiken om de hoeveelheid wiskunde in dit probleem wat te versimpelen en je ontdekt dat de atomen in coherente bewegingen trillen. Dit wil zeggen dat ALLE atomen ( 1 gram ijzer -> ~10^23 atomen) met elkaar mee trillen (synchroon). Deze trillingen worden roostertrillingen of fononen(klinkt als/lijkt op foton) genoemd. Zo dat waren de ingredienten. Nu heb ik nog een laatste principe nodig: Bose-Einstein Condensatie (BEC). De kortste uitleg is ("gewone")supergeleiders zijn een BEC. Het Pauli principe zegt niets over bosonen. Bosonen kunnen zich wel allemaal tegelijk in de grondtoestand bevinden. Als ze zich allemaal in de grondtoestand bevinden spreekt men van een BEC (aan de experimentele ontdekking hiervan is dit jaar de Nobelprijs toegekent. Als je meer over BEC wilt weten kun je daar een goed stuk over vinden op de website van de Nobel stichting) Nu komen we bij de BCS theorie. Het is een wiskundige verhandeling die ik niet ga herhalen maar het principe is als volgt: Als het mogelijk is om van elektronen (fermionen) bosonen te maken zouden die bosonen kunen BEC'en. Bardeen,Cooper en Schrieffer wisten dat voor elkaar te krijgen. Het blijkt dat twee elektronen en een fonon aan elkaar koppelen en samen een Cooper paar vormen. (uit groepen theorie volgt dat als je twee spin half deeltjes bij elkaar optelt je twee mogelijkheden hebt: een samengesteld spin 0 of spin 1 deeltje) Deze cooper paren zijn bosonen en deze kunnen dus BEC'en. Hoe leidt dit tot supergeleiding? Beneden een bepaalde temperatuur is er zo weing energie in het materiaal aanwezig dat alle cooperparen zich in de absolute grondtoestand bevinden (een BEC). Er kan geen wrijving meer optreden, dit zou immers betekenen dat de deeltjes energie kwijt raken maar dat kan per definitie niet. De elektronen kunnen dus zonder weerstand(=wrijving/inelastisch botsen) door het materiaal bewegen. Iets vergelijkbaars gebeurt in vloeibare Helium. Beneden een bepaalde temperatuur wordt helium superfluide (ook een BEC). In deze toestand kan helium over de rand van een glas heen stromen ( hier zijn leuke plaatjes van, zal ik nog even opzoeken). Dit alles heeft veel gevolgen. Zo kan er geen magneetveld in het materiaal aanwezig zijn. Pas bij grote veldsterkten lukt het het magneetveld om dit wel te doen en daardoor wordt de supergeleidende toestand weer vernietigd. Dit is het zogenaamde Meissner effect. Het blijkt dat een magneetveld gequantiseerd wordt en alleen in zgn vortices het materiaal binnendringt. Nou ik denk dat het er zo wel ongeveer staat. Groeten heumpje [Dit bericht is aangepast door heumen (08-03-2002).] |
Hier staan wat plaatjes (en uitleg) van het Meissner effect: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu...maglev.html#c1
En hier een voorbeeld van de fontein: http://schwinger.harvard.edu/~terning/bios/Allen.html Er zijn betere plaatjes maar die kan ik niet zo snel vinden. De eerste link is trouwens wel de moeite waard om wat verder op rond te kijken. Er staat wat meer (en waarschijnlijk ook wat duidelijker) over statistieken e.d [Dit bericht is aangepast door heumen (08-03-2002).] |
Heel erg bedankt, was leuk om te lezen, nou weet ik weer hoe dom ik ben. http://forum.scholieren.com/wink.gif
|
Er is een groot verschil tussen dom zijn en iets niet weten. Zoals gezegd ik studeer al vier jaar natuurkunde en zou de volledige wiskundige afleiding niet zo even na kunnen doen.
|
*copy* http://forum.scholieren.com/tongue.gif
*opslag* http://forum.scholieren.com/biggrin.gif Dank je, erg interessant!! http://forum.scholieren.com/biggrin.gif Groetjes Ben(die nooit genoeg kan krijgen van natuurkunde kennis http://forum.scholieren.com/smile.gif |
Citaat:
|
Is sterrenkunde dan zo interessant, lijkt mij echt saai, en als je eens wat werk verricht dan heeft dat naar mijn mening niet echt een doel.
|
Citaat:
Je vind het leuk of niet. En ik ben persoonlijk een trekkie fan, dus weet je ook waar die interesse vandaan komt. Ik zit nog wel te twijfelen tussen theoretische natuurkunde en sterrenkunde, maar ja, daar heb ik nog 1 jaar om over na te denken. Groetjes Ben(die ook niet echt 100 % zeker weet wat nou het verschil tussen theoretische natuurkunde en sterrenkunde is http://forum.scholieren.com/smile.gif |
Citaat:
Ik geloof dat jij volgend jaar Tech. Nat aan de TU, sterrenkunde en natuurkunde gaat doen. In Leiden kun je een dubbele bachelor sterren/natuurkunde doen. Das wel hard werken maar je leert wel alle geile theorietjes. Als je nou het verschil wil zien: op de open dag (9 april, is op vrijdag dus je kan een dagje vrij krijgen van school) in leiden wordt er over beide studies wat vertelt en kun je een rondleiding doen waarbij je zowel wat van sterrenkundig als natuurkundig onderzoek te zien krijgt |
Citaat:
Daarna wil ik dus door naar Leiden en eigenlijk weet ik inderdaad niet precies wat ik wil, natuurkunde of sterrenkunde, sterrenkunde of natuurkunde...AAAHHHH!! http://forum.scholieren.com/biggrin.gif Groetjes Ben(die ze beide erg interessant vind http://forum.scholieren.com/smile.gif |
Zoals gezegd: ga het allebei doen.
|
Allebei, dan moet je wel heel erg geilen op de natuurkunde. Kan ik inkomen hoor. http://forum.scholieren.com/tongue.gif
|
Citaat:
Bedoel je dan in 1 keer of na mekaar? http://forum.scholieren.com/smile.gif Ben ik dan niet tig-jaar bezig?? http://forum.scholieren.com/tongue.gif http://forum.scholieren.com/biggrin.gif Groetjes Ben(die er wel eens over nagedacht heeft ja http://forum.scholieren.com/smile.gif |
Citaat:
|
Citaat:
Ik vind het allemaal wel interessant, echt waar, maar de inspiratie en discipline ontbreekt... Ben bang dat ik maar naar filosofie over ga stappen.. Makkelijker, langduriger boeiend voor mij. En als ik daarmee eenmaal een nutteloze maar goed betalende baan heb ga ik wel weer eens wat bij studeren... Of misschien ga ik gewoon door, of een jaar alles stopzetten en werken... Zo dat wou ik even kwijt, en hier begrijpen mensen het beter dan op PSych lijkt me zo http://forum.scholieren.com/wink.gif |
Citaat:
De studies wis/natuurkunde en natuur/sterrenkunde zijn goed te combineren doordat er behoorlijk overlap in zit. Je moet alleen wel ff die 21 punten halen voor een van de twee anders hebbie een probleem |
Citaat:
Wat moet je in godsnaam voor werk doen dan? Nadenken en dan uiteindelijk toch de conclusie trekken dat je geen conclusie kunt trekken?? http://forum.scholieren.com/biggrin.gif Ik lees wel over filosofie en misschien besluit ik het als keuzevak te nemen of ga ik het na mijn opleiding als deeltijdstudie doen. Maar om er in te werken...nee, dat niet. Overgens moet je voor filosofie ook discipline hebben, aangezien je nogal wat boeken moet lezen en scripties moet schrijven. En je moet creatief zijn, aangezien je 2000 jaar aan wijsbegeerlijke geschiedenis voorbij moet streven en iets nieuws in zult moeten/willen brengen. Groetjes Ben(die eerst maar eens de natuurkunde en/of sterrenkunde studie moet bereiken http://forum.scholieren.com/smile.gif |
hehe gewéldige discussie hoor over die studie, maar hou het ff in dat andere topic over studiekeuze http://forum.scholieren.com/wink.gif
filosofie is inderdaad vrij boeiend... Maar op het moment vind ik dat ook van natuurkunde (en net zoals soulless heb ik ook een gebrenk aan discipline vrees ik :S) |
Deze topic gebruik ik evben om een vraagje te stellen:
Is het zo dat bij 0K, elektronen ook niet meer bewegen Als dat namelijk zo is, dan zou het onmogelijk zijn om bij 0K stroom te geleiden |
Citaat:
Maar bij 0 Kelvin staat alles in theorie inderdaad stil. Bij een stupergeleider is geen sprake van 0 kelvin, maar van een hele lage temperatuur, dat eventueel 0 kelvin kan benaderen maar niet bereikt. Wat ik mij afvraag is het volgende. Als je het absolute nulpunt nadert dan is er sprake van een lagere snelheid. Hoe nauwkeuriger de snelheid van een deeltje. Hoe onnauwkeuriger de positie van een deeltje.(onzekerheidsprincipe van Heisenberg) Dus naarmate de snelheid afneemt gaan de deeltjes toch veel wispelturiger bewegen en dus voor wrijving/weerstand zorgen? Wat gebeurt er bij 0 Kelvin(in theorie). Kun je dan zeggen dat deeltjes dan geen positie hebben? Ik weet dat het Bose-einstein condensaat kan ontstaan juist door dit principe. Groetjes Ben(die het te lang moet wachten op de opleiding http://forum.scholieren.com/smile.gif |
Nou moet ik alweer zeggen dat je het niet helemaal goed hebt (Sorry, http://forum.scholieren.com/frown.gif )
De elektronen staan niet stil bij 0 K. Ze hebben altijd nog een nulpuntstrilling. Dit is te danken aan het pauli principe. Als ze allemaal stil zouden staan zouden ze zich allemaal in de zelfde toestand bevinden en dit mag niet van Pauli. Je hebt in een kristal een bandenstructuur. Bij 0 K zijn de banden gevuld met twee elektronen per band. Alleen de laagste band heeft impuls nul. Als het wel kon zou het kristal rond 0 K ( bij een paar mK) uit elkaar gaan vallen omdat dan de meeste elektronen zich in de grondtoestand zouden bevinden. Wat het onzekerheidsprincipe betreft: Onzekerheid in de positie wil niet zeggen dat je niet weet waar het deeltje zich bevindt. Zoals je weet kunnen deeltjes zich als golf en als deeltje gedragen. Als de impuls nauwkeuriger bepaalt wordt wordt de positie meer onbepaald. Dit betekent dat het deeltje zich steeds meer als een golf gaat gedragen. Deze golf spreidt zich uit over de beschikbare ruimte en dat geeft je de onzekerheid in zijn positie. In een metaal zijn de impulsen van elektronen redelijk nauwkeurig bepaalt (een elektron bevindt zich in een band met impuls k) als gevolg spreidt het elektron zich over het hele metaal uit. Als je heisenberg met Schrodingers vergelijking combineert kun je gemakkelijk laten zien dat bij impuls p het deeltje zich gedraagt als een vlakke golf. De golffunctie voor zo'n deeltje is (r is positie in de ruimte): f(r)=cos(p*r-w*t) met w de frequentie (w is evenredig met impuls in het kwadraat). [Dit bericht is aangepast door heumen (15-03-2002).] |
Citaat:
En tja, van je fouten kun je alleen maar leren he! http://forum.scholieren.com/wink.gif http://forum.scholieren.com/tongue.gif Groetjes Ben(die niet perfect is http://forum.scholieren.com/smile.gif |
grappig, jij bent sneller met het beantwoorden dan ik kan tikken.
|
Citaat:
K'ben net on-line! http://forum.scholieren.com/biggrin.gif En ik heb geen leven! http://forum.scholieren.com/tongue.gif *just kidding* Ik ga zo naar school! http://forum.scholieren.com/biggrin.gif http://forum.scholieren.com/tongue.gif Groetjes Ben(die nog nooit eerder geassocieerd is met 'Snelle jelle' http://forum.scholieren.com/smile.gif |
| Alle tijden zijn GMT +1. Het is nu 00:31. |
Powered by vBulletin® Version 3.8.8
Copyright ©2000 - 2025, Jelsoft Enterprises Ltd.