Samenvatting van het vak fysica voor biomedisch onderzoek
(fysica uit tweede semester 1BaBMW)
samenvatting op basis van de cursus, powerpoints en lesnota's (elke les aanwezig ook livelessen in coronatijden)
Fysica voor biomedisch
onderzoek
Hoofdstuk 18: magnetische velden
Introductie
Verband tussen magnetisme en elektriciteit ontdekt in 1820 -> elektromagnetisme
o Elektrische stroom doet een kompasnaald afwijken
o Interactie tussen stromen en magneten
Ampère beschreef onderlinge krachten tussen doorstromende geleiders en ontstaan van
magneetvelden rond elektrische stromen
Faraday ontwikkelde de inductiewet van Faraday
o Veranderlijke magnetische flux in een keten induceert een elektromotorische kracht
Magnetische verschijnselen zijn het gevolg van krachten tussen elektrische ladingen in
beweging -> lading in beweging veroorzaakt naast elektrisch veld ook magnetisch veld
o Magnetisch veld oefent een kracht uit op een tweede lading in beweging
In magnetisme geen afzonderlijke noord of zuidpolen -> komen steeds samen voor
o Scheiden van magnetisch materiaal geeft een nieuwe N- en Z-pool
o Aarde is één grote magneet -> kompas wijst naar noorden van aarde
N-pool richt zich naar geografisch noorden van de aarde = magnetisch zuiden
Z-pool zicht zich naar geografisch zuiden van de aarde = magnetisch noorden
o Tegengestelde polen trekken elkaar aan (N&Z), gelijke stoten elkaar af
Elektronen bewegen op de kern van atomen
-> atomen gaan magnetische effecten vertonen
o Aan de ruimte van een permanente magneet of rond een doorstroomde geleider
kennen we een magneetveld toe
Een magneet creëert een magnetisch veld ⃗ B
Effect van B wordt duidelijk door magneet in kleine ijzeren naaldjes
⃗
te leggen -> naaldjes richten zich volgend de veldlijnen
o Dichtheid van veldlijnen is evenredig met B
o Veldlijnen zijn altijd gesloten krommen
o Richting ⃗B volgens richting noordpool kompasnaald
Lopen in de magneet van zuid naar noord
o Veldlijnen in elk punt evenwijdig met ⃗ B -> kruisen nooit
Vector ⃗ B beschrijft het veld = magnetische inductie
Magnetische flux Փ van magnetische inductie bepaald door product magnetische inductie en
❑
het oppervlak S -> Փ=∫ ⃗
B∗d ⃗S
S
o Uitgedrukt in Weber [Wb]
kg∗m2
1 Weber = 1
A∗s2
Wb N N
= =
B = Tesla [T] = m
Eenheid van ⃗ 2
m Am
C( )
s
, De magnetische inductie en de Lorentzkracht
Gravitatieveld ⃗g = kracht uitgeoefend door veld op een massa -> 𝐹=𝑚∗𝑔
Verband tussen elektrisch veld ⃗ E en elektrostatische kracht ⃗ Fq
o Veld ⃗ E oefent een kracht F
⃗ q uit op een lading q -> F
⃗ q=q∗ E
⃗
Bewegende elektrische ladingen bewegen in een ruimte rond een permanente magneet of in
de omgeving van geleiders ondervinden soms ook een zijdelingse kracht ⃗ F
o De lading wijkt af van zijn baan als het in een bepaald veld loopt
-> In ruimte heerst er ook veld van magnetische aard = ⃗ B (= magnetische inductie)
F m=q(⃗v∗⃗
-> ⃗ B ) (rechterhand regel (v = duim, B = wijsvinger en middelvinger is F))
F m=¿ kracht loodrecht op ⃗v en op ⃗
Met ⃗ B gegeven als vectorieel product
Onbestaande indien ⃗v en ⃗B evenwijdig zijn (sin 0° = sin 180° = 0)
Kracht oefent nooit een arbeid uit
o ⃗v en ⃗F m staan loodrecht dus ( ⃗v * ⃗
F m) of (⃗ F m) = dW = 0
ds * ⃗
Kinetische energie zal niet veranderen
Elektrische en magnetische velden kunnen samen op een bewegende lading inwerken
-> uiteindelijke kracht gegeven door de vectorsom van de twee krachten
F =q∗( ⃗
-> ⃗ E + ⃗v∗ ⃗
B)
Voorbeeld:
Bolletjes duiden op feit dat magnetisch veld uit blad komt
snelheid loopt van links naar rechts
-> rechterhandregel geeft een kracht wijzend zoals in 3
In 3 krijgen we dus geen verandering van teken
-> 3 zal een positieve lading zijn
In 2 krijgen we een rechte baan
-> 2 zal neutraal geladen zijn
In 1 krijgen we een verandering van teken
-> 1 zal een negatieve lading zijn
Baan van een geladen deeltje in een magneetveld
Positieve lading q beweegt in een homogeen magneetveld met inductie ⃗ B met snelheid ⃗v
o Deeltje ondervindt een kracht Fm = qvB (= constant)
Kracht (en dus ook versnelling) zijn constant in grootte en steeds loodrecht
v2
op v -> lading beweegt langs cirkelbaan met centripetale versnelling α (= )
R
m v2 2
F m=ma=qvB= =mω R
R
o Met R is de straal van de beschreven cirkelbaan
mv
-> R= en dus afhankelijk van de lading en massa
qB
Snelle deeltjes -> grote cirkel
v qB
Hoeksnelheid v = ωR -> ω= =
R m
ω qB
Frequentie f = =
2 π 2 πm
1 2 πm
Periode T = =
f qB
Trage deeltjes -> kleine cirkel
Indien ⃗v niet loodrecht op ⃗
B zou staan krijgen we een schroefbeweging
3
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller lauraheyndrickx. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $8.75. You're not tied to anything after your purchase.
