Hoofdstuk 13 Magnetische velden. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

Transcriptie

1

2 Hoofdstuk 13 Magnetische velden Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

3 13.1 Magnetisme Magneten Z N Z Magnetische veldlijnen: Gaat van N naar Z Als er veel veldlijnen bij elkaar zijn is het veld sterk Snijden elkaar nooit N

4 Magnetische influentie = het worden van een magneet doordat er een magnetisch veld in de buurt is Z N Z N

5 Magnetische veld van de aarde n Nederland wijst de noordpool van een kompas naar het noorden. Waar zit de magnetische noordpool van de aarde? N Z

6 Magnetisch veld rond een draad + q +

7 Magnetisch veld rond een draad + q +

8 Magnetisch veld rond een draad + q +

9 Magnetische veld: eerste kurkentrekker regel Rondom een stroomdraad is een magnetisch veld, gezien door de draad geladen deeltjes (elektronen) bewegen. Dit magnetische veld heeft een specifieke richting. (A) De stroom is omhoog. Om een kurk uit een fles te trekken (of een schroef los te draaien) moet je linksom draaien. Dit is de richting van het magnetische veld. r Extra: = r

10 Magnetische veld: tweede kurkentrekker regel Rondom een spoel is een magnetisch veld, gezien door de draad geladen deeltjes (elektronen) bewegen. Dit magnetische veld heeft een specifieke richting. Deze regel is een verlengde van de eerste. Als je de eerste onthoudt, kun je deze beredeneren. gaat tegengesteld aan de netto in een spoel. (A) L Extra: = μ 0 N L

11 Verdieping (engels)

12 13.2 Magnetische krachtwerking Lorentzkracht ԦF lorentz (A) N draad Z draad extern extern Zijaanzicht ovenaanzicht

13 Lorentzkracht Met: de lorentzkracht in newton (N) de magnetische veldsterkte in tesla (T) Ԧ de stroomsterkte in ampère (A) l de lengte van de draad in meter (m) α de kleinste hoek tussen Ԧ en = Ԧ l sin(α)

14 Magnetische veld: derde kurkentrekker regel 1) Zorg dat de stroomsterkte en het magnetische veld of de lorentzkracht F onder een hoek van 90 graden staan, door te ontbinden in 2 componenten 2) Draai (de ontbonden) over de kortste hoek naar. De beweging die de kurkentrekker maakt in die draai, is de richting van de lorentzkracht. Voor het tekenen, gebruiken we de volgende tekenafspraken: Het papier uit, naar je toe Het papier in, van je af

15 Rekenvoorbeeld Teken de lorentzkracht in de onderstaande tekeningen //

16 Rekenvoorbeeld Teken, of in de onderstaande tekeningen.

17 13.3 Geladen deeltjes in een magnetisch veld Lorentzkracht op vrij bewegende geladen deeltjes Teken de lorentzkracht in de onderstaande situaties. e v p + v

18 Lorentzkracht op vrij bewegende geladen deeltjes Teken de lorentzkracht in de onderstaande situaties. = L v L e p + v L

19 Lorentzkracht op vrij bewegende geladen deeltjes Teken de lorentzkracht in de onderstaande situaties. e v p + v

20 Lorentzkracht op vrij bewegende geladen deeltjes Teken de lorentzkracht in de onderstaande situaties. = L = q l = q t = qv t F mpz = mv 2 = qv r mv = qr v e p + v

21 Lorentzkracht = Ԧ l sin(α) Met: de lorentzkracht die werkt op niet vrij bewegende deeltjes in een draad in newton (N) de magnetische veldsterkte in tesla (T) Ԧ de stroomsterkte in ampère (A) l de lengte van de draad in meter (m) α de kleinste hoek tussen Ԧ en = q Ԧv sin(θ) Met: de lorentzkracht die werkt op vrij bewegende deeltjes in newton (N) de magnetische veldsterkte in tesla (T) q de lading van het deeltje in coulomb (C) Ԧv de snelheid van het deeltje in meter per seconde (m/s) θ de kleinste hoek tussen Ԧv en

22 Halleffect = F el,int qv = qe intern F el,intern e v F el,extern E extern + v = E intern v = U hall b U hall = vb Met: het magnetische veld v de snelheid van het deeltje b de breedte van het blokje E intern e De Hallspanning is dus een magnetische veldsensor. V U hall

23 U hall (V) Rekenvoorbeeld halleffect Hieronder is het (U hall, )diagram getekend. Hoe kun je de gevoeligheid vergroten? U hall = vb r. c. = ΔU Δ r. c. = vb in V/T De gevoeligheid wordt groter als: 1) b groter wordt 2) v groter wordt U extern groter gevoeligheid (T)

24 13.4 Magnetische inductie De dynamo

25 Magnetische flux φ = A Met: φ de magnetische flux in weber (Wb) de component van het magnetische veld, loodrecht op het oppervlak, in tesla (T) A de oppervlakte in vierkante meter (m 2 )

26 Rekenvoorbeeld flux n welk van de onderstaande afbeeldingen is de magnetische flux het grootst? = 1T = 1T = 1T 0,5m 0,5m 0,5m 0,5m 0,5m 0,5m A C

27 Rekenvoorbeeld magnetische flux Door een rechthoekig gebied van 1,0m bij 0,50m gaat een magnetisch veld van 0,62T. Het magnetische veld maakt een hoek van 30 met de rechthoek. ereken de magnetische flux door de rechthoek. = 0,62T φ = A φ = sin(θ) A = sin(θ) φ = sin(θ) A θ = 30 φ = 0,62 sin 30 1,0 0,50 1,0m // = cos(θ) 0,50m φ = 0,15Wb

28 Magnetische flux φ = A cos(α) Met: φ de magnetische flux in weber (Wb) de component van het magnetische veld, loodrecht op het oppervlak, in tesla (T) A de oppervlakte in vierkante meter (m 2 ) α de kleinste hoek tussen en. nductie spanning U ind = N Δφ Δt Met: U ind de inductiespanning in volt (V) N het aantal windingen van de spoel () Δφ de fluxverandering per winding in weber (Wb) Δt de tijdsduur van die fluxverandering in seconde (s)

29 Hoe ontstaat de inductiespanning in een draad (extra) v

30 Hoe ontstaat de inductiespanning in een spoel (extra) N v Z // // +

31 nductiespanning uitgelegd met magnetische flux N v Z

32 nductiespanning uitgelegd met magnetische flux N v Z

33 De wet van Lenz De inductiestroom heeft een zodanige richting dat deze de fluxverandering tegenwerkt. N v Z magneet spoel +

34 Verdieping (engels)