Physik Forum

[isi1]

[Jens Blume]

[franz_n]

Hallo Isi und Jens,

danke nochmals für Eure Beiträge.

@Jens:
Das Buch ist echt gut. Werde es mir evtl. zulegen.
Meine Umformungen schaue ich mir demnächst noch mal an.

Laut Deiner Formel F = q·Q/(2·pi·epsilon·r²) · sqrt (1-v²/c²) stoßen sich die Ionen bei v < c ab, sprich ein Ionenstrahl diffundiert nicht bis auf einen bestimmten Abstand sondern komplett? Und erst bei v = c wirkt keine Kraft mehr auf die Ionen, d.h. ein Strahl aus parallelbewegenden Ionen bleibt konzentriert? Habe ich das richtig verstanden?


Um die Frage zu der Ionenquelle zu beantworten, muss ich weit ausholen. Ich hoffe es interessiert Euch?

Aaalso, die Ionenquelle ist ein einfacher Verdampfer in dem eine saure Flüssigkeit verdampft.
Das entstehende Gas ist teileweise ionisiert (mehr dazu hier: http://www.esdjournal.com/techpapr/prevens/previndx.htm oder google nach Steam Electricity)
und wird durch einen schmalen Spalt zwischen einem Rohr und einem Ferritstab mit ca. 200 m/s bzw. mit ein paar wenigen bar Überdruck gedrückt, d.h. der Ferritstab befindet sich im Rohr und der Stabdurchmesser ist etwas kleiner als der Rohrinnendurchmesser. Die Ionen werden also nicht durch eine Spannung beschleunigt, sondern nur durch Druck.
Das Rohr ist auf ca. 400°C geheizt und dadurch wird ein weiterer Teil des Gases ionisiert (google nach Flow electrification by cavity).
Der Ferritstab ist vormagnetisiert, bildet ein radiales Magnetfeld und lenkt die Ionen ab, so dass sie sich dann kreisförmig um den Ferritstab bewegen.

Einen entsprechenden Versuchsaufbau habe ich bereits und habe auch einige Experimente durchgeführt. In den Experimenten habe ich etwas interessantes beobachtet, der Stab heitzt sich etwa in der Mitte stark auf.
In den letzten Wochen habe ich mir den Kopf darüber zerbrochen woher das kommt.
Folgende Theorie habe ich:
Die Bewegung der Ionen in dem Gas geht durch die Lorentzkraft von einer geraden in eine kreisförmige über, um den Stab herum. Die Lorentzkraft wirkt dann weiterhin auf die Ionen, aber entgegen der ursprünglichen Bewegungsrichtung, d.h. das Gas erfährt nun Kräfte aus zwei unterschiedlichen Richtungen (Lorentzkraft in die eine und Druck in die andere) und das Gas wird dadurch in dem Rohr komprimiert.
Die Kompression des Gases bewirkt die starke Temperaturerhöhung, meine ich.
Die Aufheizung kann aber auch andere Ursachen haben.
Hier eine Skizze die den Aufbau zeigt: http://www.imgbox.de/users/JohnsEngine/Ionenzentrifuge_20090923.gif

Ein Bekannter, Marc C., meinte, dass noch etwas geschieht. Und zwar werden die Ionen nicht nur abgelenkt, sondern auch noch tangential zum Stab beschleunigt, da die Ionen durch den Druck sich weiterhin längs des Stabes bewegen (also in X-Richtung) und die Lorentzkraft die Ionen um den Stab beschleunigt. Die daraus resultierende hohe Geschwindigkeit der Ionen "bündele" einzelne Strahlen, weil die Lorentzkraft, die auf die Teilchen wirkt und sie anzieht, zunehme, sagt Marc. Hier zwei Grafiken, die von Marc stammen, leider auf französisch aber trotzdem verstehbar: http://www.imgbox.de/users/JohnsEngine/sepionmultispir_von_Marc.jpg und
http://www.imgbox.de/users/JohnsEngine/sepioneffetelectrodynam_von_Marc_C.jpg

An dieser Stelle habe ich mich an Euch gewandt und wollte von Euch wissen, inwieweit das korrekt ist.

Mittlerweile vermute ich, dass es ziemlich egal ist welche Kraft auf die Ionen wirkt.
Denn viel eher scheint mir die starke Aufheizung von der "Lorentzkräftigen" Kompression zu kommen.

Nun will ich aber nicht vom eigentlichen Thema ablenken. Ihr seid willkommen mit mir über die magnetische Kompression zu diskutieren, oder gerne auch über die ursprüngliche Frage.

Grüße

[franz_n]

So, jetzt hab ich mich doch mal angemeldet, damit ich meine beiträge auch editieren kann

ich wollte z.B. sagen: "In den Experimenten habe ich etwas Interessantes beobachtet: der Stab heitzt sich etwa im mittleren Bereich stark auf."

Und eins will ich auch nochmal deutlicher ausdrücken:

Marc meint, die Ionen werden durch die Lorentzkraft, die auf die Ionen untereinander wirkt, zusammengezogen und das Gas wird dadurch komprimiert.
Ich meine dagegen, dass die Lorentzkraft, die durch Magnetfeld des Stabs auf die Ionen wirkt, entgegen dem äußeren Überdruck gerichtet ist und dadurch das Gas komprimiert. Ich hoffe ich drücke mich nicht zu unverständlich aus?

und hier nochmal die oben erwähnten Bilder:














Grüße
Franz