hvordan virker en Microbølgeovn og Elektromotor

I en mikrobølgeovn benyttes en magnetron, et specielt udformet radiorør, til at frembringe radiobølger med en meget høj frekvens og dermed kort bølgelængde. Frekvensen er afpasset til en spektrallinie i vands absorptionsspektrum.

Et tætmasket metalgitter holder mikrobølgerne inde i ovnen.

Genstande, der indeholder vand, opvarmes på grund af absorptionen.

*

Der findes mange typer elektromotorer. Det fælles for de fleste er, at de udnytter, at en strømførede ledning i et magnetfelt påvirkes af en kraft vinkelret på ledningen.

#0:   Ikke helt enig med #1, sidste afsnit.

Det er rigtigt, at en strømførende ledning påvirkes af en kraft i et magnetfelt, og at man derfor kan lave en motor med meget lav virkningsgrad.

Men for at øge effektiviteten fylder man både rotor og stator i en motor med jern ( transformerblik ), med det formål at skabe et luftgab mellem rotor og stator med meget høj energitæthed. Målene på dette luftgab dimensioneres meget minutiøst for at gøre motoren effektiv, for det er i luftgabet at momentet på motoren skabes. Hvis man laver dette luftgab meget smalt ( radiært ), og dermed faktisk fjerner luftgabet, kører motoren så godt som ingen steder.

Dette fordi magnetfelter har det med at omdanne magnetisk energi til andre energiformer, fuldstændig som når du slipper en sten, der er løftet fra jorden, vil den omdanne sin potentielle energi til kinetisk energi, og stenen vil accelerere nedad. På samme måde vil to magneter, vendt syd mod nord, danne et magnetfelt mellem sig ( i luftgabet ) med højere energitæthed, end i selve magnetkernerne. En mulig måde at mindske denne energi, er at fylde luftgabet ud med magnet, altså magneterne trækker sig sammen, og fjerner dermed luftgabet ( så blev den energi omdannet til anden energi ).

I takt med motorens drejning, kommuteres magnetfeltet ( ændrer retning ), således at lige så hurtigt som motoren fjerner den høje magnetiske energitæthed, dannes et nyt magnetfelt med høj energitæthed.

Jeg troede at en microbølge ovn virkede ved at man havde et skiftende e -felt => som gør dipolerne vender sig?.

og en elektromotor ved at strømensretning vender ?..

#3: At strømretningen "vender"  er så meget sagt, den drejer nogle elektriske grader, styret af en mekanisk kommutator ( dc-motorer ) eller elektronisk. En elektronisk styret kommmutering klarer sagtens en fasedrejning på 0,1º.

Det er rigtigt, at dipolerne vender, da vandmolekyler danner en elektrisk dipol, ( H⁺ atomerne danner en vinkel med O^-- atomet på ca. 110º, ikke 180º ). Denne vending skaber friktionstab, der giver varme.

Det skiftende felt, du omtaler, er det elektriske felt i radiobølgerne.

Der er mange forskellige konstruktioner af elektromotorer.

I en traditionel jævnstrømsmotor har man en rotor, der består af tynde jernplader, der tilsammen danner en cylinder. I cylinderens side er det nogle riller med kobberledninger. Rotoren er anbragt i gabet af en magnet, der er formet, så dens poler er så tæt på rotor som muligt. Det giver det kraftigste magnetfelt. Strømmen i ledningerne giver sammen med magnetfeltet en tværkraft, der drejer rotoren rundt. Derved drejes ledningerne ud af feltet fra den ene magnetpol og over i feltet fra den anden pol. Hvis strømmen i ledningen stadig går den samme vej, vil momentet fra ledninen nu gå i den modsatte retning. Derfor bruger man en kommutator til at vende strømen i ledningerne efterhånden som de skifter mellem de to områder i magnetfeltet.

Der findes motorer, der ikke indeholder jern.

Der findes motorer, hvor det er nemmere at beskrive deres funktion ved at omtale tiltrækning/frastødning mellem magneter.

Der findes elektrostatiske motorer. En f de mindste motorer, der er konstrueret, er en elektrostatisk motor, hvor man benytter elektrisk tiltrækning og frastødning.

#5:  Afsnit 3:

Det, at lederne er lagt ned i noter ( riller ) bevirker jo netop at magnetfeltet gennem lederne har meget lille betydning: Magnetfeltet vil netop vælge den cirkulationsvej, der har bedst ledningsevne, altså uden om noterne, hvor lederen er placeret. Man prioriterer ikke, at strømmen i lederne giver en tværkraft af betydning.

Hvis man placerer polerne så tæt på rotoren som muligt, opnår man størst muligt B-felt, men til gengæld opnår man et mindre luftgab, og dermed et mindre volumen, som H-feltet har at "brede" sig i. H-feltet er ca. en faktor 1000 større i luftgabet end i jernet. Den magnetiske energitæthed = ½ * B * H  [J/m³],  og energien er så = ½ * B * H * V  [J], hvor V er voluminet af luftgabet.

Der er således tale om en optimering af forholdet mellem B, H og V, for at opnå maksimalt moment. For V ≈ 0 ses det, at momentet ≈ 0, hvilket ikke er en optimal løsning.

#6 Din forklaring ser rigtig ud. Jeg mener imidlertid at vi på et kursus på DTU beregnede kraftmomntet i en jævnstrømsmotor ved hjælp af Lorentzkraften.

Jeg kan godt huske, at der blev talt om virkningen af noterne. Kan de være tale om, at man kan komme frem til det korrekte moment ved at benytte udtrykket for Lorentzkraften og her benytte værdien for magnetfeltet i luftspalten?

Jeg har prøvet at finde min gamle lærebog, men af de tre, vi havde til stærkstrøm, kan jeg kun finde de to andre!

#7:  For år tilbage lavede man jævnstrømsmotorer, kaldet printmotorer, uden jernkerne i rotoren, men som navnet siger, med en rotor baseret på en printskive med ledere lagt ud som printbaner. Grundet det lave inertimoment, kunne disse accelerere hurtigt, og blev anvendt som servomotorer.  De var meget sarte, og kunne brændes af på et par millisekunder, hvis jævnstrømmen kortvarigt blev for stor.  Lorenzkraften er givetvis for disse motorer skyld i den største del af momentet.

Dengang havde man en Intel8085 processor til at varetage styringen af jævnstrømmen, med en samplefrekvens på måske 50Hz, og det rakte lige akkurat.

Idag er motorerne udkonkurreret af synkrone trefasede servomotorer, ofte med kraftige permanente magneter i rotoren. Med nutidige processorer regulerer man fasestrømmene med en samplingfrekvens på typisk 10kHZ pr. fase, helt problemfrit. Her er momentet voldsomt i forhold til printmotorernes, hvilken gør at de accellererer hurtigere, er mere robuste, og det lidt højere inertimoment er en bekvem ballast i reguleringsmæssige sammenhænge. Samtidig er virkningsgraden øget til omkring 90% fra printmotorens 50 - 60%.

Mit gæt er, at Lorenzkraften yder omkring 5% af det samlede moment i motorer med jernkerne og viklet rotor, men der er jo mange variable, der har indflydelse herpå.

Det er meget vanskeligt at beregne momenter i en motor ud fra den mekaniske udførelse af noter, luftgab, antal polpar osv. Tidligere testede man næmest en motor, drejede så 0,2 mm af rotoren og testede igen. I dag anvender man superprogrammer og computere til beregning af den optimale mekaniske konstruktion. Regnestokken er også udkonkurreret.    :)

# 4

'Denne vending skaber friktionstab, der giver varme'.

Ikke friktionstab, men blot friktíon

:-)

#9: Friktion i sig selv, kan da ikke varme noget som helst op. En bil, der holder parkeret, har en vis friktion mod asfalten, men det står dækkene da ikke og bliver varme af. Kun hvis man slæber bilen af sted med blokerede hjul, grundet at parkeringsbremsen er trukket, bliver dækkene varme grundet friktionstab.

Altså, det at skabe varme, kræver arbejde ( kraft * vej ). De kræver intet arbejde at skabe friktion.

Friktionstab må ifølge sagens natur være friktion med minus foran/negativ friktion/mangel på friktion

Enhver definition på friktion (der er en del af dem på Google) indeholder en bevægelse.

Det kræver arbejde at skabe friktion - og friktion skaber varme.

Man skaber ikke friktion (= varme) uden at tilføre energi (arbejde)

Bare spørg enhver spejder, der skal tænde bål . . .

:-)

#11

Nej. Friktion er gnidningskraft. Der er også tale om friktion, når gnidningsmodstanden fastholder en position, f.eks. er det friktionen, der hindrer, at en bil skrider ud, når den svinger. Det kaldes statisk friktion.

Friktionstab er ikke et tab af friktion, men et energitab forårsaget af friktion (her dynamisk friktion). De definitioner, jeg har set på nettet,er ikke helt klare, men ser man på friktionskoefficient, skelnes der klart mellem statisk og dynamisk friktionskoefficient.

Rent sprogligt vil et begreb efterfulgt af s + tab altid betyde tab af af begrebsmængden.

"Friktionstab" vil derfor sprogligt være ensbetydende med tab af friktion.

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

I en mikrobølgeovn er der ikke tale om hverken et "friktionstab" eller statisk friktion.

Der tilføres µ-bølge-energi til (vand)molekylerne, som derefter 'danser' sig til friktion = varme.

:-)

Rent sprogligt sætter vi på dansk begrebsmængden sidst og modifikatoren først. Vi sætter tillægsordet foran navneordet. Med lyserød mener vi en lys version af rød. Der er altså tale om et tab forårsaget af friktion. Funktionen af s er at foredre lydbilledet. Det findes i en del sammensætninger. I andre er der i stedet et e.

Hukommelsestab skulle så efter den interessante nye definition være et tab FORÅRSAGET at hukommelse?

Formuetab - et tab forårsaget af formue etc. etc.

Jamen - det er altid spændende at lære noget nyt . . .

:-)

#13:   Prøv at google friktionstab, det giver ca. 7500 hits, der for det meste handler om:

Energitab i vand- og olierør, grundet vandets- og oliens friktion mod rørvægge ved gennemstrømning.

Energitab i stempelmotorer, grundet stemplers friktion mod cylindervægge.

Disse energitab medfører opvarmning af rør/vand/olie og motorer.

Engelsk forklaring:   http://en.wikipedia.org/wiki/Friction_loss

Hvis man trods ordets egentlige betydning (jvnf. #15) vælger at forstå "friktionstab" som "tab forårsaget af friktion",

må jeg stadigvæk fastholde, at der ikke er tale om noget TAB i forbindelse med µ-bølgeovne,

idet opvarmningen jo netop er ønskelig og derfor ikke er noget energitab i #16's forstand

(hvor du i øvrigt netop bruger det i betydningen "manglende energi", som jeg tidligere skrev).

Det eneste egentlige tab i denne forbindelse er et evt. tab pga. nyttevirkningen . . .

- Mon så ikke den ged er barberet ?

:-)

# 15

Du har ikke forstået min pointe. Du kan ikke af rækkefølgen slutte, at der er tale om tab af friktion. Læg iøvrigt mærke til, at din påstand om betydningen af s ikke holder i energitab.

Det forekommer mig iøvrigt, at det at bringe et sådant sprogligt problem ind i denne tråd, er skudt helt ved siden af. Jeg vil derfor foreslå, at vi standser her. Trådstarter er sikkert godt træt af det.

#17:  Det må du selv om, bare det ikke er min ged du barberer.   :)

Hvis jeg må "plukke" lidt i linket i #16, står der:

Causes

Friction loss has several causes, including:

*   Movement of fluid molecules against each other.

Og ja, du skal have et tab i een type energi ( friktionstab ) for at skabe en anden ( termisk energi ).

Men du kan vel låne Wikipedias ( eller andres ) ged, til en rundbarbering.

#18:  PS:   Undskyld, jeg så ikke dit svar

# 18

Jeg har nu ikke påstået noget om s'et bort set fra, at det er et 'binde-bogstav' - og et sådant har som bekendt ingen betydning.

Men jeg er enig - det er ikke det rette forum - så lad os slutte her  :-)