Stevin havo deel 2 Uitwerkingen hoofdstuk 5 Elektromagnetisme ( ) Pagina 1 van 10

Transcriptie

1 Stevin havo deel 2 Uitwerkingen hoofdstuk 5 Elektromagnetisme ( ) Pagina 1 van 10 Opgaven 5.1 Magneten en elektromagneten 1 a Ongelijke polen trekken elkaar aan. De noordpool van een kompas wordt aangetrokken door de magnetishe pool in het noorden van de aarde. Die pool is dus magnetish gezien een zuidpool. Je evindt je dan op de meridiaan van de magnetishe noord- of zuidpool tussen de aardrijkskundige pool en de magnetishe pool. Een kompas kan maar één rihting heen. Het wijst aan wat de rihting is van een veldlijn. 2 a Bij een magneet merk je in het midden vrijwel niets van zijn magnetisme. Met het uiteinde van het stuk ijzer kun je magneet niet in het midden optillen. Met het uiteinde van de magneet kun je het stuk ijzer wel in het midden optillen. 3 - Je zou dan oven en onder gelijksoortige polen tegen elkaar aan willen drukken en dat lukt niet. 4 a Influentie. De spijlen heen aan hun onderkant een zuidpool. In de aarde evindt zih dus noordmagnetisme. Je ent dan dus op het zuidelijk halfrond. Zie ook opgave 1a. Op de evenaar moet je stukken ijzer geruiken die horizontaal liggen in noord/zuid-rihting. 5 - Het nikkelen dueltje komt oven zijn urietemperatuur en kan dan dus niet meer worden aangetrokken. Het zwaait weg uit de vlam en koelt daarij af. Na enige tijd kan het weer worden aangetrokken en komt het in de vlam, enz. enz. 6 a De lange pootjes van de spanningsronnen zijn de De veldlijnen draaien tegen de klok in. De stroom komt dus het papier uit.

2 Stevin havo deel 2 Uitwerkingen hoofdstuk 5 Elektromagnetisme ( ) Pagina 2 van De lorentzkraht 8 - Een staafje aluminium heeft door zijn kleine dihtheid een kleine massa en komt dus makkelijk in eweging. 9 - De gloeidraad gaat ij gelijkstroom niet trillen, maar wijkt naar één kant uit a Het klopt. De wijsvinger speelt voor I en met de laatste drie vingers spelen voor de veldlijnen van B. De vingers heen de rihting van I en de duim is weer F 12 - Links wijst F L omlaag en rehts omhoog F L = F z tanα en F L = B I l Je moet dus F z en α erekenen. F z = 2, ,8 = 2, N 3,8 sinα = = 0,095 α = 5,5 tanα = 0,095 40,0 F L = 2, ,095 = 2, N 3 F L 2, B = = = 3,110 T I 2 1, , T

3 Stevin havo deel 2 Uitwerkingen hoofdstuk 5 Elektromagnetisme ( ) Pagina 3 van a De stroomalans reageert op de horizontale omponent van het veld. Uit de figuur volgt dat de sheermessen in oost/west-rihitng moeten staan Als je wisselstroom geruikt, draaien de rihtingen van de stroom in het water en van het veld in de spoel eide om en lijft de rihitng van de lorentzkraht dus onveranderd.

4 Stevin havo deel 2 Uitwerkingen hoofdstuk 5 Elektromagnetisme ( ) Pagina 4 van 10 Opgaven 5.3 Spoelen in magneetvelden 17 - Links kijk je tegen een wijzerstroom aan, dus tegen een Zuidpool. De stroomlus zal dus naar de magneet gaan. Rehts is de lus een noordpool, dus al hij daar worden afgestoten. Dat is ehter instaiel, dus klapt de lus om en daarna wordt hij aangetrokken. Van oven ekeken zien de vetoren er zo uit: Links maakt de lus zih groter om meer passende veldlijnen te kunnen omvatten. De lorentzkraht wijzen omlaag en dus gaat de stroomlus naar de magneet toe. Rehts wordt de lus samengekepen en weggestoten; daarij klapt hij om. 18 a De vetoren voor het linker gedeelte zijn naast magneet getekend. Bij het spoeltje gaan de veldlijnen naar innen. Na een kwart slag draaien passen de veldlijnen van de hoefijzermagneet ij die van het spoeltje. Je kijkt ij het spoeltje tegen een wijzerstroom aan, dus tegen een Zuidpool. Die draait naar de noordpool van de magneet. 19 a De veldlijnen van het spoeltje gaan het papier in. Je kijkt tegen een zuidpool aan. De veldlijnen van de magneet lopen van links naar rehts langs het papier. Het spoeltje gaat dus draaien om zijn veldlijnen passend te krijgen ij die van de magneet. Van oven ekeken draait het spoeltje met de klok mee.

5 Stevin havo deel 2 Uitwerkingen hoofdstuk 5 Elektromagnetisme ( ) Pagina 5 van a De veldlijnen van de grote spoelen lopen van rehts naar links. De veldlijnen van het draaiare spoeltje gaan het papier in; je kijkt tegen een zuidpool aan. De linkerkant van het spoeltje komt dus naar je toe. 21 a Bij geruik van wisselstroom worden de rihitngen van eide velden omgekeerd en zal er dus niets aan de draaiingsrihting veranderen. Even later heeft het spoeltje een zuidpool aan zijn rehterkant. Beide noordpolen van de rotor kunnen dan naar het spoeltje toe draaien. Dankzij onvoorspelare asymmetrie zal een van de twee het winnen. d Na een halve periode is de spoel omgepoold, dus na 0,01 s. 0,01 s e De rotor draait in die tijd over 60º. 60º f g 1 De periode van de rotor is dus 0,06 s f = = 16,7 Hz 16,7 Hz 0,06 t 1 is het tijdstip t*. Op t 2 is de rotor 60º verder gedraaid. Als de rotor 3 zo langzaam draait, heen we de situatie van t 3. Op dat tijdstip is de stroomrihting ook goed.

6 Stevin havo deel 2 Uitwerkingen hoofdstuk 5 Elektromagnetisme ( ) Pagina 6 van 10 Opgaven hoofdstuk 7 22 a 23 a Links, in het homogene veld, geeurt er met kompasje 1 niets. De kompasjes 2 en 3 draaien en lijven daarna liggen.. Rehts gaan ze na het draaien naar links waar het veld het sterkst is. Om 08:15 uur zomertijd is het eigenlijk nog maar 07:15 uur. De kleine wijzer moet dan 15º teruggedraaid worden. Het is natuurlijk handiger om het horloge 15º (2,5 minuut) met de klok mee te draaien De gekrulde draad is een soort spoel geworden die zijn noordpool ook aan de ovenkant heeft. De stroom loopt dus van omhoog naar omlaag door de draad. 25 a 26 a Als er stroom door de spoel loopt, wordt het stukje weekijzer magnetish en gaat het draaien zodat het eter in het veld van de spoel komt. Bij wisselstroom keren de weissgeiedjes in het weekijzer voortdurend van rihitng om en gaat het dus ook draaien. 27 a De spijkers worden op dezelfde manier gemagnetiseerd en gaan elkaar dus afstoten. Ook hier worden de spijkers in dezelfde rihting gemagnetiseerd. Boven de witte zuidpolen van de magneet evinden zih de noordpolen van de spijkers.

7 Stevin havo deel 2 Uitwerkingen hoofdstuk 5 Elektromagnetisme ( ) Pagina 7 van a Spoel B heeft een sterker veld doordat hij meer windingen heeft. Het veld van spoel C is nog sterker door de ijzeren kern. 29 a De shroevendraaier is alleen niet gemagnetiseerd als de stroom uitgeshakeld wordt op het moment dat I = 0 A. Je weet niet wat de rihting van de stroom is op het moment dat je de stroom uitshakelt. Links zal het ijzer in de spoel getrokken worden. Er is zelfs kans dat hij doorshiet en er als een projetiel vandoor gaat. Rehts kan de ijzeren kern niet omlaag, maar de spoel kan wel omhoog en dat geeurt dan ook. 30 a De kraht op de oot is naar rehts. De lorentzkraht op de stroom in het water is dus naar links. B wijst dus omhoog, dus de noordpool zit onder. 12 I = = 0,035 A en F L = B I l F L = 0,01 0,035 0,15 = N N F L = ,5 = N (twee motoren!) en m = kg a = = 0,086 m/s en v = a t v = 0,9 m/s Er is natuurlijk een weerstandskraht van het water, dus v zal kleiner zijn Let op de rihting van de pijl naar het noorden op de voet van de eugel. Het veld van de eugel komt naar je toe. De stroom loopt dus tegen de wijzers van de klok in. 0,9 m/s

8 Stevin havo deel 2 Uitwerkingen hoofdstuk 5 Elektromagnetisme ( ) Pagina 8 van Je moet het heen van de veldlijnen die dwars op het spoeltje staan. 33 a d 34 a De lorentzkraht op de draad is in P naar links. De kraht op de noordpool eroven is dus naar rehts. De trein rijdt dus naar rehts. In één halve periode van 0,01 s legt de trein 60 m af 0,60 v = = 60 m/s = 216 km/h 0,01 Door het ompolen van de gelijkstroom krijgt de lorentzkraht een tegengestelde rihting. De trein remt dan af. 60 m/s = 216 km/h 35 a De lengte van de draad is: l = 40 π 2,5 = 314 m = 3,14 m. 3,1 m In het gemarkeerde punt komt F L naar je toe. De stroom loopt dus tegen de wijzers van de klok in. F L = B I l 0,030 = B ,14 B = 0,96 T 0,96 T

9 Stevin havo deel 2 Uitwerkingen hoofdstuk 5 Elektromagnetisme ( ) Pagina 9 van 10 Toets 1 Een rollend staafje a B wijst omhoog of omlaag. De stroom komt in het staafje naar je toe, want het lange pootje van de spanningsron is de plus. De kraht wijst naar rehts. B wijst dus omlaag, de noordpool zit onder. F = B I l 12 I = = 6,0 A 0,020 = B 6,0 0,03 B = 0,11 T 0,11 T 2,0 F L kantelt mee met de magneet. In eide gevallen is de horizontale omponent van de kraht even groot: F L,x = 0,020 osα als α de kantelhoek is Linksom kantelen zorgt ervoor dat de vertiale omponent omhoog wijst en dus voor minder wrijving zorgt. Rehtsom kantelen zorgt ervoor dat de vertiale omponent omlaag wijst en dus voor meer wrijving zorgt. a L > a R. 2 Elektromagnetish geshut a De stroom wijst omlaag, dus is A de pluspool. De spoel APQB gaat steeds meer van zijn eigen veld omarmen zie p. 111 rehts onder. 1 v gem = ½ v eind dus v gem = 600 m/s x = v gem t x = 600 5, = 3,0 m 3,0 m 2 3 v 1, 2 10 a = = = 2, 4 10 m/s 3 t 5, ΣF = m a = 0,30 2, = 7, N d Ekin 0,5 mv 0,5 0,30 (1,2 10 ) 2,16 10 η Eelektrish U I t 120 7,0 10 5,0 10 4,2 10 = = = = = 0,51 = 51% 7, N 51%

10 Stevin havo deel 2 Uitwerkingen hoofdstuk 5 Elektromagnetisme ( ) Pagina 10 van 10 3 Bepalen van de veldsterkte a De alans wordt omlaag geduwd door de eugel. Volgens atie/reatie werkt F L op de eugel dus omhoog. De stroomrihting is naar links. Na een kwart slag draaien lopen I en B evenwijdig en is de lorentzkraht nul. d F = 0, ,8 = 3, N F L = B I l 3, = B 2,6 4, B = 3, T 3,8 10 T