Hoofdstuk 6: lektromagnetisme Natuurkunde VWO 2011/2012 www.lyceo.nl
Hoofdstuk 6: lektromagnetisme Natuurkunde 1. Mechanica 2. Golven en straling 3. lektriciteit en magnetisme 4. Warmteleer Rechtlijnige beweging Trilling en golf lektrische stroom Gas en vloeistof (S) Kracht en moment Licht lektromagnetisme Thermische processen (S) Arbeid en energie lektromagnetisch spectrum (S) Inductie en wisselstroom (S) Kromlijnige beweging Radioactiviteit Signaalverwerking (S) 2 www.lyceo.nl
lektrische kracht 3. lektriciteit en magnetisme lektrische stroom lektromagnetisme Inductie en wisselstroom Signaal verwerking Gelijke ladingen (+ en +, en ) stoten elkaar af F e - - F e Tegengestelde ladingen (+ en ) trekken elkaar aan F e F e - + en lading wekt een elektrisch veld en een magnetisch veld op. 3 www.lyceo.nl
lektrisch veld lektrische veldsterkte is een maat voor hoe een geladen voorwerp de ruimte eromheen beïnvloedt: F = el [N/C] q Veldlijnen lopen van + naar en snijden elkaar nooit Hoe dichter de veldlijnen bij elkaar, des te sterker het veld q + F e q + F e Q + Q - F e q 4 www.lyceo.nl
lektrisch veld In een homogeen elektrisch veld is de veldsterkte overal gelijk Veldlijnen lopen parallel en met gelijke tussenafstand en elektrische geladen deeltje wordt versneld in een elektrisch veld Hierdoor neemt de kinetische energie toe: 1 2 1 2 Δ = mv mv = q U k 2 2 2 1 Hierin is: Δ k verschil in kinetische energie [J] m massa van het deeltje [kg] v snelheid van het deeltje [m/s] q lading [C] U versnelspanning [V] U q 5 www.lyceo.nl
Magnetisch veld Magnetische veldlijnen vormen altijd gesloten krommen Binnen de magneet lopen ze van zuid naar noord Buiten de magneet lopen ze van noord naar zuid Hoe dichter de veldlijnen bij elkaar, des te sterker het veld 6 www.lyceo.nl
Magnetisch veld Met behulp van het begrip magnetische inductie wordt de veldsterkte gegeven enheid: Tesla [T] Soorten magnetische velden: Homogeen magnetisch veld Veld rondom een spoel Veld opgewekt door een stroomvoerende draad Veld rondom de aarde 7 www.lyceo.nl
Magnetisch veld (spoel) De richting van de stroom en het magnetisch veld bepaal je m.b.v. de rechterhandregel Magnetische inductie in een spoel: μ 0 N I B = Hierin is: B sterkte van het magnetisch veld [T] μ 1,25710 Hm 0 6 1 N aantal windingen I stroomsterkte [A] lengte van de spoel 8 www.lyceo.nl
Magnetisch veld (stroomvoerende draad) De richting van de stroom en het magnetisch veld bepaal je m.b.v. de rechterhandregel Verder weg van de draad neemt de sterkte af 9 www.lyceo.nl
Lorentzkracht op draad en stroomvoerend draad in een magneet veld ondervindt een lorentzkracht Deze staat altijd loodrecht op de richting van de stroom en het magnetisch veld Gebruik de linkerhandregel of F.B.I regel om de richting te vinden De grootte van kracht wordt gegeven door: F = B l L I B F L 10 www.lyceo.nl
Lorentzkracht op deeltje en geladen deeltje in een magneet veld ondervind een lorentzkracht De lorentzkracht staat altijd loodrecht op de richting van het veld en de snelheid Gebruik de linkerhandregel of F.B.I. regel om de richting te vinden De sterkte van de kracht op een deeltje wordt gegeven door: Deeltjes beschrijven een cirkelbaan, snelheid is constant: F = B q v L mv F L = F mpz = r 2 M v r B = F L I v 11 www.lyceo.nl
Lorentzkracht op deeltje Hoe vind ik de Lorentzkracht op een deeltje? I. Linkerhandregel Vang B op in je handpalm Duim wijst in de richting van F Vingers wijzen in de richting van I II. F B I regel Wijsvinger wijst in de richting van B Duim wijst in de richting van F Middelvinger wijst in de richting van I I F L B 12 www.lyceo.nl
Toepassingen van Lorentzkracht Gelijkstroommotor Draaispoelmotor 13 www.lyceo.nl
Tips & Tricks Let op je handen! Gebruik de goede hand bij de linker en rechterhandregels Bij negatieve ladingen: I in tegengestelde richting van v lektronen gaan van naar + en magneetveld kan nooit arbeid verrichten (dus Δ kin = 0!) Buigen geladen deeltjes af in een magneetveld? De lorentzkracht is gelijk aan de middelpuntzoekende kracht 14 www.lyceo.nl