Samenvatting
Samenvatting electromagnetisme samengevat met een paar oefenopdrachten , systematische natuurkunde vwo
- Vak
- Instelling
electromagnetisme samengevat met een paar oefenopdrachten
[Meer zien]Voorbeeld 3 van de 25 pagina's
Voorbeeld 3 van de 25 pagina's
In winkelwagen
In winkelwagen
gesponsord bericht van onze partner
Verkoper
Volgen
physicianphysicist
Voorbeeld van de inhoud
Hoofdstuk 1 magnetische velden§1 Het magnetische veld van magneten
Magnetisme is het verschijnsel dat twee stukken van hetzelfde materiaal een kracht op elkaar uitoefenen.
Zo’n materiaal bevat dan altijd ijzer, nikkel of kobalt. Dit zijn natuurlijke magneten. De plaatsen waar de
krachten het sterkst werken noemen we de polen van de magneet. Als je een naaldmagneet in een kompas
bekijkt, kan die vrij draaien. De ene punt gaat dan richting het noorden staan. Deze zijde noemen we de
noordpool, de andere de zuidpool. Ook geldt dat gelijke polen elkaar afstoten en ongelijke polen elkaar
aantrekken.
Een stuk ijzer (kobalt of nikkel) gedraagt zich in de buurt van een magneet ook als
een magneet. Het stuk ijzer krijgt dezelfde eigenschappen als de magneet; dit
noemen we magnetische influentie.
Een magneet veroorzaakt een magnetisch veld in zijn omgeving. Het oefent
een magnetische kracht uit op stukken ijzer. Net als bij elektrische velden
hebben magnetische velden veldlijnen. De veldlijnen lopen van de noordpool
naar de zuidpool. Zie nevenstaand figuur. Om magnetische veldlijnen te
kunnen beschrijven is er een bepaalde grootheid: de magnetische veldsterkte
(vector B). De eenheid van magnetische veldsterkte is Tesla (T).
De raaklijn aan een veldlijn geeft de richting van de magnetische veldsterkte.
Ook net als bij elektrische veldlijnen betekent een grotere veldlijnendichtheid een grotere waarde van de
magnetische veldsterkte.
§2 Het magnetische veld van een rechte stroomdraad en van een stroomspoel
Rechte metaaldraad
Als je door een metaaldraad een stroom stuurt dan ontstaat er een magnetisch veld rond die draad. Het
magnetische veld staat dus loodrecht op de stroomdraad (het plankje in de
linker tekening). Als je de stroomrichting I weet dan kun je met de
rechterhand regel de richting van de magnetische veldsterkte bepalen
(plaatje rechts). Deze regel luidt als volgt: Leg je hand rond de draad,
waarbij je duim de richting van de stroom in wijst. De richting die de
resterende vingers aanwijzen is de richting waarin de veldlijnen lopen.
Je kan ook een bovenaanzicht maken, waarbij de magnetische veldsterkte het platte vlak
beslaat en de stroomdraad loodrecht door dat vlak loopt. Om dan
te weten hoe de stroom loopt hebben we een speciale notatie. Een
stroom die van je af loopt noteren we met een kruisje. De stroom
die naar je toe komt noteren we
met een stip (zie rechts).
Stroomspoel
Als we een stroomspoel nemen en gaan bepalen hoe de
veldlijnen lopen (in een plat vlak dat door de windingen
heen loopt) dan blijkt er eenzelfde patroon te ontstaan als
dat van een gewone staafmagneet.
Bij de stroomdraad ontstonden er gesloten veldlijnen. Ook
binnen in de spoel blijken de veldlijnen door te lopen; het
zijn gesloten krommen. Hieruit kunnen we concluderen dat
hetzelfde het geval moet zijn bij een staafmagneet. De
noordpool van een spoel is de kant waar de veldlijnen de
1
, spoel verlaten. Als je de richting van de stroom
verandert blijken de veldlijnen ook van richting te
veranderen.
Ook hier kunnen we de rechterhand regel toepassen.
We leggen onze vingers rond de spoel - in de richting
van de stroom - en de duim wijst dan de richting van
de veldlijnen binnen de spoel aan.
Als we in de stroomspoel een week ijzeren kern
aanbrengen spreken we van een elektromagneet. Deze kern wordt door het magnetische veld van de spoel
zelf een magneet. Hierdoor wordt de magnetische werking van de spoel vele malen versterkt. De kern is
van weekijzer, omdat deze zijn magnetisme weer verliest na uitschakeling van de spoel.
Opgaven
1. Bekijk aandachtig onderstaande gevallen. In welk van beide gevallen zal er aantrekking zijn?
2. Twee zeer lange draden zijn evenwijdig
opgesteld. De stroom door de linkse draad (
zie figuur) is in grootte gelijk aan 30 A en de
richting ervan wordt aangegeven door de pijl.
We willen dat de magnetische veldsterkte in
het punt K gelijk aan nul zou worden. Bepaal
de grootte en de richting van de stroomsterkte
die door de draad AB moet lopen. Als
doorheen een rechte draad een stroom I gaat
dan wordt de magnetische veldsterkte in een
punt op een afstand r van de draad gegeven
𝐼
door 𝐵 = 𝜇0 2𝜋 . 𝑟 met 𝜇0 = 4𝜋. 10−7 𝑇. 𝑚⁄𝐴
3. In een spoel loopt een stroom met een
stroomsterkte van 1,4 A. Deze stroom
veroorzaakt binnen de spoel
een magnetisch veld met een sterkte van 24 mT. Bereken het aantal windingen per meter spoellengte.
𝑁. 𝐼
Voor de magnetische veldsterkte in de spoel geldt: 𝐵 = 𝜇0 ; N is het aantal windingen; ℓ is de lengte
ℓ
van de spoel; I is de stroomsterkte door de spoel.
2
, §3 Lorentzkracht op een stroomdraad
Stel we hebben een magneet en een stroomkring die wordt gevormd door een
spanningsbron, een weerstand en 3 koperen staafjes (zoals in de tekening hiernaast).
Als er een stroom gaat lopen door staafje PQ dan zal deze naar links gaan bewegen.
Dit gebeurt alleen als er een stroom door het staafje loopt en als het staafje zich in
een magnetisch veld bevindt. Het rollen van het staafje wordt veroorzaakt door de
lorentzkracht.
Als we de stroomrichting of het magnetische veld omkeren,dan gaat het staafje de andere kant op rollen.
Doen we beiden, dan rolt het weer naar links. Blijkbaar is er een verband tussen het magnetische veld, de
stroomrichting en de lorentzkracht. Als we de stroomrichting I en de
richting van het magnetische veld B weten, dan kunnen we met de
volgende regel de richting van de lorentzkracht voorspellen. Deze regel
heet de Linkerhand regel.
Als je met de linkerhand 1) je vingers in de richting van de stroom houd
en 2) zorgt dat de veldlijnen van het magnetische veld in je handpalm
vangt dan wijst je duim in de richting van de Lorentzkracht.
De lorentzkracht staat loodrecht op I en op B, dus de lorentzkracht staat loodrecht op het vlak door I en B.
Uit onderzoek blijkt dat de lorentzkracht evenredig is met de stroomsterkte (FL ~ I). Ook is de
lorentzkracht evenredig met de lengte van het stuk draad dat zich in het magnetische veld bevindt (FL ~ l).
Hieruit volgt dat FL evenredig is met I·l. Dit is te schrijven als: FL =
constante · I · l. Deze constante geeft aan hoe groot de magnetische
veldsterkte is. Met andere woorden: uit de volgende formule blijkt de
grootte van de magnetische veldsterkte: FL = B · I · l.
Deze formule geldt alleen als B en I loodrecht op elkaar staan.
Uit bovenstaande formule kunnen we de eenheid van magnetische
veldsterkte bepalen: 1 Tesla = 1 Newton per ampère per meter (ofwel: 1 T
= 1N∙A-1·m-1)
Als I en B niet loodrecht op elkaar staan, dan geldt FL = B · sin α · I · l
α is de hoek die B en I met elkaar maken.
Opgave 1
Twee geleidende staven AB en CD liggen op een afstand van 24 cm van elkaar. Deze staven bevinden
zich in een verticaal homogeen magnetisch veld, zoals
weergegeven in de figuur. De magnetische inductie B
in dit veld is 0,92 T. Dwars op de twee staven ligt een
geleidende staaf EF met een lengte van 30 cm. De
staafuiteinden B en C worden aangesloten op een
gelijkspanningsbron, zodat in de staaf EF een stroom
van 0,58 A loopt. Daardoor rolt deze staaf naar rechts.
a. Bepaal de richting van de stroom in de staaf EF.
b. Bereken de grootte van de Lorentzkracht op de staaf
EF tijdens het rollen.
3
Dit zijn jouw voordelen als je samenvattingen koopt bij Stuvia:
Bewezen kwaliteit door reviews
Studenten hebben al meer dan 850.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet jij zeker dat je de beste keuze maakt!
In een paar klikken geregeld
Geen gedoe — betaal gewoon eenmalig met iDeal, creditcard of je Stuvia-tegoed en je bent klaar. Geen abonnement nodig.
Direct to-the-point
Studenten maken samenvattingen voor studenten. Dat betekent: actuele inhoud waar jij écht wat aan hebt. Geen overbodige details!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper physicianphysicist. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €5,39. Je zit daarna nergens aan vast.
Is Stuvia te vertrouwen?
4,6 sterren op Google & Trustpilot (+1000 reviews)
Afgelopen 30 dagen zijn er 68175 samenvattingen verkocht
Opgericht in 2010, al 15 jaar dé plek om samenvattingen te kopen