ELEKTROMAGNETISME herhaling 6 V MAGNETEN N en Z

  • Slides: 48
Download presentation
ELEKTROMAGNETISME herhaling 6 V

ELEKTROMAGNETISME herhaling 6 V

MAGNETEN N en Z: aantrekken Z en N: aantrekken N: afstoten Z: afstoten GELIJKNAMIGE

MAGNETEN N en Z: aantrekken Z en N: aantrekken N: afstoten Z: afstoten GELIJKNAMIGE POLEN STOTEN ELKAAR AF, ONGELIJKNAMIG TREKKEN ELKAAR AAN ROOD IS NOORDPOOL

MAGNETISCH VELD Magneetveld geeft richting kompasnaald • Veldlijnen van N naar Z • Gesloten

MAGNETISCH VELD Magneetveld geeft richting kompasnaald • Veldlijnen van N naar Z • Gesloten kromme lijnen • Loodrecht oppervlak magneet N Z FLAPOREN N RADIEEL VELD HOMOGEEN VELD

MAGNETISCHE MONOPOLEN Wat gebeurt er als je magneten breekt: Heb je dan losse Noord-

MAGNETISCHE MONOPOLEN Wat gebeurt er als je magneten breekt: Heb je dan losse Noord- of zuidpolen? Bestaan er magnetische monopolen? MAGNETISCHE MONOPOLEN BESTAAN NIET Magnetisme wordt veroorzaakt door kringstromen Altijd: ene kant N, andere kant Z

B-VELD RONDOM SPOEL RECHTERHANDREGEL SPOEL Vingers RH richting I duim levert NP (B) I

B-VELD RONDOM SPOEL RECHTERHANDREGEL SPOEL Vingers RH richting I duim levert NP (B) I naar min-pool toe, Leg uitde hoe I en B om de spoel heen (RHR) lopen. NP rechts Applet

B-VELD RONDOM DRAAD Applet RECHTERHANDREGEL DRAAD duim RH richting I circulatie vingers levert B

B-VELD RONDOM DRAAD Applet RECHTERHANDREGEL DRAAD duim RH richting I circulatie vingers levert B Teken hoe de magnetische veldlijnen om de draden hierboven lopen (een X betekent stroom papier IN).

KRACHT MAGNEET OP DRAAD LINKERHANDREGEL KRACHT palm LH in B-veld vingers richting I as

KRACHT MAGNEET OP DRAAD LINKERHANDREGEL KRACHT palm LH in B-veld vingers richting I as duim FL Boven (ROOD) zit de noordpool: Een applet geeft ‘t Wat is de richting van de stroom goede antwoord: en van de kracht in draad 1? KLIK HIER Elektronen naar voren Midden op tv zie je een paars hoofd: gebeurt er als je I naarwat achteren vanaf links nadert met. Feen NP? L omlaag B naar rechts I FL B

Parallelle draden BRON RHR draad ONTVANGER LHR kracht trekken aan BRON RHR draad ONTVANGER

Parallelle draden BRON RHR draad ONTVANGER LHR kracht trekken aan BRON RHR draad ONTVANGER LHR kracht

Anti-parallelle draden BRON RHR draad stoten af ONTVANGER LHR kracht BRON RHR draad ONTVANGER

Anti-parallelle draden BRON RHR draad stoten af ONTVANGER LHR kracht BRON RHR draad ONTVANGER LHR kracht

FORMULES Magnetische veldsterkte B binnen spoel met lengte L en N wikkelingen waar stroom

FORMULES Magnetische veldsterkte B binnen spoel met lengte L en N wikkelingen waar stroom I door loopt Magnetische veldsterkte B in cirkel met straal r rondom draad waar stroom I door loopt Kracht van magneet met sterkte B op draad met stroom I die over L(m) door het magneetveld loopt

TOEPASSINGEN DRAAM fig a 0 o fig b 45 o Bij toepassingen draait vaak

TOEPASSINGEN DRAAM fig a 0 o fig b 45 o Bij toepassingen draait vaak een o Als het draam meer dan 90 stroom voerend draam tussen heeft de krachten de de NPgedraaid en de ZP gaan (zie hiernaast fig a). andere kant werken en draait Geef aan hoeop het draam draait het draam weer terug. en hoe de lorentzkracht gericht is OPLOSSING na respectievelijk draaien over 45 o, Zorg ervoor 90 o en 135 o. dat links de stroom altijd kant opmet wijst. Wat isdezelfde het probleem zo’n draam? fig c 90 o Fig d 135 o

TOEPASSINGEN 1 MOTOR Door een draam in een Bveld loopt stroom. Waarom blijft het

TOEPASSINGEN 1 MOTOR Door een draam in een Bveld loopt stroom. Waarom blijft het draam draaien: zoek uit wat de rol van de commutator is door met de applet een strip te maken. KLIK HIER door commutator draait motor door

TOEPASSINGEN 2 METER draaiveer houdt beweging tegen

TOEPASSINGEN 2 METER draaiveer houdt beweging tegen

DEELTJES IN E-VELD v 2 k. V In televisie buizen worden elektronen versneld door

DEELTJES IN E-VELD v 2 k. V In televisie buizen worden elektronen versneld door 2, 0 k. V. Door die elektrische energie groeit hun snelheid, wat wordt hun snelheid? BINAS 7

DEELTJES IN B-VELD De Lorentzkracht FL = BIL werkt ook op losse deeltjes die

DEELTJES IN B-VELD De Lorentzkracht FL = BIL werkt ook op losse deeltjes die met snelheid v en lading q bewegen. Voor zulke losse deeltjes in een B-veld geldt: Als negatieve deeltjes, electronen, omhoog bewegen in een B-veld dat naar achter wijst dan gaan ze naar ‘rechts’ cirkelen. Pas maar LHR-kracht toe. ANIMATIE DEELTJES IN VELDEN

KATHODESTRALEN(1857 -1900) Lichteffecten in vacuumbuis onder hoogspanning (2 k. V), Stralen komen uit de

KATHODESTRALEN(1857 -1900) Lichteffecten in vacuumbuis onder hoogspanning (2 k. V), Stralen komen uit de kathode (maltezer kruis)

DEBAT 19 e EEUW: DEELTJES OF GOLVEN? Eigenschap straling Productie op kathode Rechtlijnige beweging

DEBAT 19 e EEUW: DEELTJES OF GOLVEN? Eigenschap straling Productie op kathode Rechtlijnige beweging Fluorescentie B-afbuiging Loodrechte emissie Materiaal onafh. Chemisch Actief Energie transport Impuls transport Geen E-afbuiging DEELTJE GOLF + ++ ++ + + - + + +

ONTDEKKING VAN HET ELEKTRON I Elektrisch veld E en magnetisch veld B zo regelen

ONTDEKKING VAN HET ELEKTRON I Elektrisch veld E en magnetisch veld B zo regelen dat stralen rechtdoor gaan. Lanceren: en niet afbuigen Combineren: Lading per kg 2000 x zo groot als H+-ion Of 2000 x zo grote lading Of 2000 x zo klein deeltje (subatomair? )

CONVERGENTIE -METINGEN

CONVERGENTIE -METINGEN

ONTDEKKING ELEKTRON II Elektrisch versnellen Magnetisch cirkelen CIRKELENDE ELEKTRONEN

ONTDEKKING ELEKTRON II Elektrisch versnellen Magnetisch cirkelen CIRKELENDE ELEKTRONEN

SCHEMA TV-BUIS Onderdelen tv : (1) Vrijmaken en versnellen elektronen (2) Afbuigen door signaal

SCHEMA TV-BUIS Onderdelen tv : (1) Vrijmaken en versnellen elektronen (2) Afbuigen door signaal (3) Lichtflits op scherm 1 2 3 4 Rekenen aan snelheid met E-omzetting: Rekenen aan hoek met theorie kogelbaan: Signaal met informatie over tv-programma Lijnen schrijven

POOLLICHT Het B-veld van de aarde is niet homogeen, het heeft net als een

POOLLICHT Het B-veld van de aarde is niet homogeen, het heeft net als een staafmagneet rare flaporen. Kosmische straling vanaf de zon kan in het veld ingevangen worden en urenlang spiegelen tussen de NP en de ZP van de aarde. Wat wij dan zien is poollicht, fraaie lichteffecten aan de hemel. Voor meer informatie: KLIK HIER

ELEKTROMAGNETISME 1 inleiding induktie * de ring * de spoel 2 Lenz wet en

ELEKTROMAGNETISME 1 inleiding induktie * de ring * de spoel 2 Lenz wet en flux: * de rail * magnetische wervels 3 afleiding wet van Faraday

INLEIDING VB 1: DE RING A Naderen = wegduwen B Verwijderen = meeslepen toen.

INLEIDING VB 1: DE RING A Naderen = wegduwen B Verwijderen = meeslepen toen. Veld afn. veld tegenveld meeveld Bex naar links Rechts NP rechts ZP Bin naar rechts Bin naar links RHR: Ivoor omlaag RHR: Ivoor omhoog

INLEIDING VB 2: DE SPOEL A Naderen Noordpool Bex Bin B Verwijderen Noordpool Bex

INLEIDING VB 2: DE SPOEL A Naderen Noordpool Bex Bin B Verwijderen Noordpool Bex Bin toenemend Bex rechts compenseren tegenveld Bin links RHR spoel: Ivoor omhoog A naar rechts afnemend Bex rechts compenseren meeveld Bin rechts RHR spoel: Ivoor omlaag A naar links GA NA Wat gebeurt er C als ZP nadert en D als ZP verwijdert.

INLEIDING VB 2: DE SPOEL C Naderen Zuidpool Bex Bin D Verwijderen Zuidpool Bex

INLEIDING VB 2: DE SPOEL C Naderen Zuidpool Bex Bin D Verwijderen Zuidpool Bex Bin toenemend Bex links compenseren tegenveld Bin rechts RHR spoel: Ivoor omlaag A naar links afnemend Bex links compenseren meeveld Bin links RHR spoel: Ivoor omhoog A naar rechts

3 WET VAN LENZ EN FLUX Wet van Lenz Als een magneet B beweegt

3 WET VAN LENZ EN FLUX Wet van Lenz Als een magneet B beweegt tov van een spoel S, dan gaat er een zodanige inductiestroom lopen dat de oorzaak van zijn ontstaan wordt tegen gewerkt. Ontdekking van Faraday Aantal veldlijnen dat door ‘t opperlak van spoel prikt is essentieel Begrip Flux De flux Ø van een magneet B tov van een spoel A is Ø=BL. A, waarin BL de loodrechte component van de magnetische veldsterkte.

Vbn 4: DRAAIENDE MAGNEET EN SPOEL Inductie: bewegende magneet voor spoel elektriciteit Ekin Eel

Vbn 4: DRAAIENDE MAGNEET EN SPOEL Inductie: bewegende magneet voor spoel elektriciteit Ekin Eel +Q A SNELLER BEWEGEN B MAGNEET OMDRAAIEN B omdraaien U klapt om oppervlak pieken constant t halveert U verdubbelt

LENZ EN FLUX , VB 5 DE RAIL NP Bex Bin FL I Fik

LENZ EN FLUX , VB 5 DE RAIL NP Bex Bin FL I Fik Bex NIVEAU 1: FLUX asje naar rechts NIVEAU 2: KRACHT toenemende flux omlaag asje naar rechts Lenz: tegenflux Fik wijst naar rechts Bin omhoog Lenz: FL naar links RHR spoel: Ias achteren LHR kracht: Ias achteren

6 AFLEIDING FARADAY UIT LENZ

6 AFLEIDING FARADAY UIT LENZ

LENZ EN FLUX, VB 7 WERVEL A VALLENDE MAGNEET ACHTER MAGNEET Afnemende flux meeflux

LENZ EN FLUX, VB 7 WERVEL A VALLENDE MAGNEET ACHTER MAGNEET Afnemende flux meeflux Remmen VOOR MAGNEET toenemende flux tegenflux OOK remmen B DRAAIENDE MAGNEET boven aluminium schijf (1) Tegenveld remmen (2)Meeveld OOK remmen

ELEKTRCITEIT IN NEDERLAND

ELEKTRCITEIT IN NEDERLAND

1 PRODUCTIE ELEKTRICITEIT DRAAIENDE MAGNEET Stoom in ketel blazen magneet gaat draaien Uind in

1 PRODUCTIE ELEKTRICITEIT DRAAIENDE MAGNEET Stoom in ketel blazen magneet gaat draaien Uind in spoelen 3 paren A, B en C (3 fasen). GENERATOR Gegeven zijn twee dingen: f = 50 Hz frequentie lichtnet veind = 300 m/s geluidsbarriere Hoe lang is de magneet?

2 WISSELSPANNING Wisselspanning Effectieve spanning generator

2 WISSELSPANNING Wisselspanning Effectieve spanning generator

3 TRANSFORMATOR KLIK HIER

3 TRANSFORMATOR KLIK HIER

3 TRANSFORMATOR N 1: N 2 Transformator veranderaar van spanning (en dus stroom) (1)

3 TRANSFORMATOR N 1: N 2 Transformator veranderaar van spanning (en dus stroom) (1) Optransformeren: U omhoog (TV 220 2. 000 (V)) (2) Aftransformeren: U omlaag (Motor Video 230 9, 0(V)) Transformator lijst van weekijzer die B~ doorgeeft (1) INGANG wisselspanning Uin wordt wisselveld B~ RHR-spoel (2) UITGANG wisselveld B~ wordt wisselspanning Uuit Wikkelverhouding Nin: Nuit bepaalt werking trafo Inductie

4 TRAFO: WIKKELVERHOUDING Ideale trafo heeft geen energieverlies, er geldt: Dit is ‘n theoretische

4 TRAFO: WIKKELVERHOUDING Ideale trafo heeft geen energieverlies, er geldt: Dit is ‘n theoretische formule, die nauwelijks voor echte trafo’s geldt, want daar is wel energieverlies (trafo’s worden loeiheet!). (1) 2 x zoveel uitgangswikkelingen 2 x zo hoge Uuit (serie!) (2) Geen energieverlies, betekent Pin=Puit, dus U 1 I 1=U 2 I 2, (3) Als U omhoog transformeert dan transformeert I omlaag. VB 1 VIDEO 230 9 V VB 2 TV 230 2000 V

5 TRANSPORT ELEKTRICITEIT hoogspanningskabels 10 Ω 1 : 100 verdeelstation 100 : 1 trafohuisje

5 TRANSPORT ELEKTRICITEIT hoogspanningskabels 10 Ω 1 : 100 verdeelstation 100 : 1 trafohuisje Hoogspanning Onderweg spanning 100 x zo hoog Stroom 100 x zo laag Vermogensverlies 1002 = 10. 000 x zo klein Acceptabel rendement (98% i. p. v. 0, 05%)

6 TRANSPORT (=) 10 Ω CENTRALE 30 km draad 10 Ω A Stroom in

6 TRANSPORT (=) 10 Ω CENTRALE 30 km draad 10 Ω A Stroom in de wijk B Vermogensverlies onderweg C Spanningsverlies onderweg D Rendement transport WIJK 230 V en 1, 0 MW

7 TRANSPORT (≈) hoogspanningskabels 10 Ω 1 : 100 verdeelstation A Stroom in de

7 TRANSPORT (≈) hoogspanningskabels 10 Ω 1 : 100 verdeelstation A Stroom in de wijk? B Stroom onderweg? C Vermogensverlies onderweg? D Rendement transport? 100 : 1 trafohuisje

SOMMEN Zie ook EXTRA VI SOM 1 t/m 6

SOMMEN Zie ook EXTRA VI SOM 1 t/m 6

SOM 1 EM KANON In een elektromagnetisch geschut springt er een vonk over van

SOM 1 EM KANON In een elektromagnetisch geschut springt er een vonk over van P naar Q, daarbij zorgt de ‘spoel’ APQB voor een B-veld het papier in (de kruisjes). Het gevolg is dat de vonk naar rechts beweegt en het projectiel van 0, 30 kg meeneemt. A Leg uit wat de pluspool is, A of B (Hint: RHR spoel gebruiken!) RHR-spoel: B achteren dus I met de klok mee, dan is A pluspool B Toon aan dat de vonk naar rechts beweegt (Hint: LHR-kracht gebruiken). LHR-kracht: B naar achteren en I omlaag, dus F naar rechts. Aan het eind van de loop na 0, 005 s heeft het projectiel een snelheid van 600 m/s. Bereken de lengte van de loop (hint: uit de gemiddelde snelheid). Bereken uit de versnelling de gemiddelde kracht op het projectiel.

SOM 2 BOOTJE Dit bootje dat in zout water drijft zou in principe moeten

SOM 2 BOOTJE Dit bootje dat in zout water drijft zou in principe moeten gaan varen, door zich af te zetten op de ionenstroom in het water. Via beide elektroden loopt er stroom tussen de polen van de magneet. A Waarom kan zo’n bootje in zoet water ook in theorie niet varen? NP Zoet water bevat geen ionen B Leg uit of de noordpool onder of boven zit. Stroom naar voren (+ naar -) Lorentzkracht naar achteren LHR: B omlaag Fboot Fionen Het water heeft een weerstand van 25 Ohm per cm. De afstand tussen de elektroden is 20 cm. De spanning van de accu 12 V en de sterkte van het magneetveld 0, 01 T. C Bereken de grootte van de Lorentzkracht die je hiermee krijgt. Stroom uit Ohm: Lorentzkracht:

SOM 3 KARRETJE A Waarom pulsen tegengesteld? 1 e puls: naderen tegenflux, 2 e

SOM 3 KARRETJE A Waarom pulsen tegengesteld? 1 e puls: naderen tegenflux, 2 e puls verwijderen meeflux B Waarom oppervlak pulsen even groot? Opp=VΔ=BΔA: bij naderen en verwijderen zijn die even groot C Was beweging versneld, vertraagd of eenparig? Vertraagd: verwijderen duurde 0, 04 sec, naderen 0, 02 sec! D Gemiddelde snelheid karretje? Aflezen uit de figuren en invullen: E Teken beeld in als magneet halve slag draait. De pieken klappen om!

SOM 4 VALLENDE MAGNEET De magneet valt door de spoel: leg met de wet

SOM 4 VALLENDE MAGNEET De magneet valt door de spoel: leg met de wet van Lenz uit in welke volgorde de LEDjes flitsen. Bex Intreden spoel. P Toenemende flux omlaag U tegenflux, omhoog dus! Wet van Lenz: RHR spoel: Ivoor naar rechts L aan ROOD eerst S Binin Bex Uittreden spoel Afnemende. Aflux omlaag Wet van Lenz: meeflux, omlaag dus! RHR spoel: RIvoor naar links daarna GROEN aan 17 Beredeneer in welke volgorde de LEDjes flitsen bij het omkeren van de 18 hele opstelling

SOM 5 SLINGERENDE LEDs Een spoel slingert van rechts naar links over een sterke

SOM 5 SLINGERENDE LEDs Een spoel slingert van rechts naar links over een sterke magneet. Op deze spoel zijn een rode (R) en een groene (G) LED parallel aangesloten. A Beredeneer in welke volgorde de LEDs zullen oplichten. Leg hierbij al je tussenstappen heel precies uit! Naderen Verwijderen toenemende flux omlaag Ivoor rechts tegenflux (omhoog) eerst groen aan afnemende flux omlaag Ivoor links meeflux (omlaag) dan rood aan B Leg ook uit hoe die volgorde is bij de volgende passage van de magneet. Dezelfde volgorde – eerst groen dan rood – want het gaat alleen om naderen en verwijderen, niet om de richting van waarin de spoel slingert.

SOM 6 SPOORRAILS A Hoeveel spanning staat er over de weerstand als B =

SOM 6 SPOORRAILS A Hoeveel spanning staat er over de weerstand als B = 0, 020 (T)? Invullen in de wet van Faraday B Wat is er gestileerd, theoretisch, aan deze opgave? Deze spoel heeft één wikkeling en dan is de spanning altijd zo laag dat er geen enkel apparaat op kan werken. In echte situaties is er altijd sprake van spoelen met 100 derden wikkelingen.

EINDE

EINDE