energiomdannelse ved kortslutning

Der er ikke tale om superledning.

Energien vil blive omdannet til varme
 

Hej Peter,

Hele mit spørgsmål omhandler det paradoks, der tilsyneladende opstår, hvis resistensen er nul. Så jeg bliver nødt til at insistere på brugen af superledere.

Hilsen Kristoffer

Resistansen bliver ikke 0. Den bliver "blot" lille

Men hvorfor, da der jo bliver brugt superledere, som per definition ingen modstand har? Kan du forklare mig det rent teroretisk? Da jeg stillede min lærer mit oprindelige spørgsmål, fik jeg at vide at der findes et svar. Han kunne bare ikke huske det. Jeg fik derfor til opgave at finde ud af det hjemme.

Hilsen Kristoffer

Der vil normalt ikke blive brugt superledere til en kortslutning. En superleder skal være meget, meget kold, så den optræder slet ikke i det daglige. Man kan for eks. bruge en skruetrækker eller lignende. Selv hvis du indsætter en superleder vil der stadigvæk være ledningerne til kontakstedet. Strømmen vil så levere så meget energi i ledningerne at superlederen ikke længere vil være superledende.

Du kan læse om superledere på http://da.wikipedia.org/wiki/Superleder

Energien bliver omdannet til magnetisk energi. Strømstyrken vil vokse proportionalt med tiden indtil strømkilden afbrydes eller magnetfeltet bliver så stort, at det bringer superlederen over i normal ledning.

Man har overvejet at bruge et sådant kredsløb som energilager. Jeg ved ikke, om det er prøvet.

Normalt vil der være en indre modstand i strømkilden. Den vil opvarmes og vil reducere polspændingen proportionalt med strømstyrken.

Tak for jeres svar, Peter Lind og Eksperimentalfysikeren!

Eksperimentalfysikeren, kan du referere til nogen hjemmesider, hvori dit svar uddybes?

Hilsen Kristoffer

Det kan jeg ikke umiddelbart. Jeg mener, at idéen med at bruge superledere som energilager er omtalt i Ingeniøren for nogle år siden, men det kan have være Scientific American. Derudover har jeg benyttet viden, der stammer fra forelæsninger og foredrag på KU. Jeg mener, der står noget i "The Finemann Lecture" og i C. Kittel: "Introduction to Solid State Physics".

Enhver reaktiv komponent (selvinduktion) er et energilager, og vi udnytter/"afprøver" dette dagligt i drosselspoler, transformerkerner, osv., superledende eller ej.  Den magnetiske energi i en drosselspole er

E_magn = ½ * L * I²

Laver man et magnetfelt i vaccum med en magnetisk induktion på fx 100 Tesla ( det er meget), vil energitætheden i dette felt blive ca. 4 GJ/m³. Men det er jo en farlig sag, at have stående, for svigter superledningen pludseligt, eksploderer hele skidtet, og al energien i energilageret udløses på et splitsekund. Så jeg vil nødigt være nabo til et sådant lager.

#6   Det gælder kun hvis man bruger en superleder til kortslutningen og så endda med forbehold. I ledningerne til og fra superlederen vil der dannes varme. Denne varme kan så evt. ødeligge superledningen inden der sker noget videre med magnetfeltet. Hvis man kortslutter med en skruetrækker er det kun varmeenergi.

#9 Der er ikke tale om nogen spole.

#10:  Ad:  Der er ikke tale om nogen spole.

Når talen i  #6 og  #8 er om at anvende superledere som energilager ved opbevaring af magnetisk energi, er det en rigtig god ide at udforme superlederen som en spole.  En toroidespole, for at være helt præcis.

Dette fremgår af:   E_magn = ½ * L * I².

En lang lige leder indgår altid i en spole med mindst en vinding. Strøm kan kun forløbe i lukkede kredsløb, og en sådan lukket kreds danner en spole med mindst èn vinding.

Højspændingsledninger og coax-kabler har en vis selvinduktion pr. meter.

Så spole eller ej:  Du får altid en selvinduktion i forbindelse med strøm.

Der er tale om kortslutning. Denne finder ikke sted ved brug af superledere. Energien ved selvinduktion i en leder er helt forsvindende i sammenligning med varmeudviklingen

#12:   I #2 står skrevet:

Hele mit spørgsmål omhandler det paradoks, der tilsyneladende opstår, hvis resistensen er nul. Så jeg bliver nødt til at insistere på brugen af superledere.

Så hvis du vil kortslutte med en skruetrækker, insisteres det, at den er superledende, hvor det så er varmeudviklingen varmeenergien i skruetrækkeren, der er forsvindende i forhold til den magnetiske energi.

PS:  Siden hvornår er en energitæthed på fx 4 GJ/m³ blevet "forsvindende".

#12

Forudsætningen for tankeeksperimentet er, at der er tale om superledende ledere. Det står i #0. Varmeudvikligen er derfor 0.

Det kan godt lade sig gøre at bygge en generator, der udelukkende benytter superledere. Det er ikke nogen simpel sag, men det kan lade sig gøre.

Det er meningsløst at tale om en kortslutning i et kredsløb, hvor totalmodstanden er 0

Nej. Tankeeksperimenter kan være meget nyttige for forståelsen, også når de tilsyneladende eller endog reelt er helt urealistiske. Der er talrige eksempler fra fysikkens verden. Albert Einstein benyttede en hel del af den slagt tankeeksperimenter til at illustrere relativitetsteorien.

Jeg må sige, at jeg synes det er fedt med en lille debat omhandlende noget (for mig) forholdsvist abstrakt fysik! Jeg takker alle der har deltaget/deltager.

PS: Eksperimentalfysikeren; fortaleren for teoretiske tankeeksperimenter! :D