magneetveld van de aarde

Niben stelde deze vraag op 14 mei 2015 om 21:00.

 Hallo,

Ik maakte vandaag een examen, en kwam tot mijn verbazing een aantal rare zaken tegen, waarvan ik hoop dat ze eigenlijk heel logisch zijn.
In de bijlage zit een overzicht van de vragen met het correctiemodel ernaast.

Vraag 16:

De berekening moet worden gedaan moet de formule P=I^2*R. Maar kun je ditzelfde niet oplossen met de formule P=U*I? Je weet dat U=9,0 volt en P=0,11. Maar als je dit gaat oplossen, klopt het niet, het komt niet uit op I=0,11. Wat doe ik fout?

Vraag 17:

Ik kom tot het moment dat je moet gaan kiezen welke variabele weerstand te gebruiken. Ik snap dat de weerstand van de variabele bij de maximale stroomsterkte van 0,11 A moet zijn: 67 Ohm. Maar dan komt de keuze. Want ik dacht aan RD, die met het grootste bereik. Als je namelijk deze formule gebruikt: I=U/R, en je vult voor U 9 in, en je vult voor R in 15 (de spoel) + 67, dan komt daar inderdaad uit I=0,11. Vul je nu een grotere waarde in waar eerst de 67 stond, dan gaat de I omlaag. En dit is toch precies wat je wilt hebben? Je kan dan regelen hoeveel stroom er door het circuit gaat. En als je een waarde aan de weerstand geeft lager dan 67 Ohm, dan gaat er te veel stroom doorheen. Dit in het achterhoofd houdende, waarom zou je dan ooit voor RB kiezen? Die heeft relatief een groter gebied van de draaiknop onder de 67 ohm hebben, waarbij de stroom te hoog is. Bij RD heb je een relatief kleiner gebied van de draaiknop onder de 67 ohm zitten, dus dan heb je toch nauwkeuriger afstelmogelijkheid voor je I per X aantal graden draaien als je boven de 67 ohm zit?

Vraag 18:

Buiten de aarde gaan de lijnen "uit" de noordpool van de aarde en "in" de zuidpool toch? En het kompas draait met zijn rode wijzer tegen die lijnen in, toch? Dus dan zou je denken dat Baarde omlaag wijst? Dit is echter niet het geval bij de uitwerkbijlage. Maar hierdoor had ik ook de horizontale Bspoel naar links getekend met de noordpool van de spoel dus rechts. Hierbij raakte ik in verwarring, want het kompas bevindt zich ín de spoel, dus dan zou je eigenlijk denken dat de rode naald naar de zuidpool zou wijzen, aangezien magneetlijnen in een spoel van zuid naar noord gaan. Maar dan zou de resultante van de twee magneetvelden net een kwartslag de andere kant op zijn, van linksboven naar rechtsonder. Dus dat kon niet. Dus ik nam maar aan dat de noordpool van de spoel rechts was. En dan zou het veld naar links lopen in de spoel. Met de rechterhandregel is vervolgens de stroomrichting in de spoel te bepalen, die zou dan naar boven zijn. Maar dit klopte ook niet. Dus toen snapte ik nergens iets meer van. Help!

Ontzettend bedankt alvast!

Groeten, Niben

Bijlagen:

Reacties

Theo de Klerk op 14 mei 2015 om 21:42
16:  P = U.I   maar als de weerstand waarvan dit vermogen wordt bepaald een Ohmse weerstand is, dan geldt ook U = I.R (I en R veranderen bij gelijkblijvende U) of I = U/R (U en R veranderen bij gelijkblijvende I). Beide kun je ook invullen in de vermogensformule en dan krijg je resp. P = I2R = U2/R
Je gebruikt dus de P=I2R als je weet dat U constant is (en bekend). Ditto als I bekend is en constant: dan gebruik je P=U2/R

In de vraag wordt gebruik gemaakt van een variabele weerstand: daarvan kan dus de spanning veranderen (afhankelijk van hoe je de weerstand instelt). Daarnaast is er een vaste weerstand van de spoel, 15Ω.

Als de variabele weerstand op 0 Ω wordt gezet (verbindend draadje) dan valt de hele spanning van 9V over de 15Ω weerstand van de spoel.

De spanning over de spoel is dan 9 V en constant. Je gebruikt dan P = I2R  waaruit I zich laat oplossen:  I2 = P/R = 0,18/15 = 0,012 of I = 0,1095 = 0,11 A  (2 sign cijfers)




Theo de Klerk op 14 mei 2015 om 21:51
17: Uit 16 heb je al bepaald/bewezen dat I <= 0,11 A moet zijn en dat bij een maximale spanning van 9 V waarbij de variabele weerstand 0Ω is.
De maximale stroomsterkte van 0,11 A wordt bij 9V bereikt door een weerstand van R = U/I = 9,0/0,11 = 82 Ω  . De spoel heeft al vast 15Ω en staat in serie met de variabele weerstand. Die hoeft dus slechts het restant te leveren: 82 - 15 = 67 Ω

Je zoekt nu naar een variabele weerstand die in elk geval als 67 Ω kan worden ingesteld en de gevoeligheid het grootst als die 67Ω ook maar net bij die variabele weerstand past, dwz de weerstand zo veel mogelijk gebruikt.
A: 0 - 30 Ω : onvoldoende
B: 0 - 300 Ω : zou kunnen
C: 0 - 3000 Ω: kan ook, maar dan gebruik je minder van de variabele weerstand dan B
D: 0 - 30 000 Ω: kan ook, maar dan gebruik je nog minder van de weerstand dan C

B is dus de meest geschikte.
Theo de Klerk op 14 mei 2015 om 22:02
18: gebruikelijk fout. De aarde heeft een magnetische zuidpool aan de geografische noordpool. De veldlijnen lopen van geografische zuidpool naar noordpool (en alle kompasjes wijzen met hun magnetische noorden naar het magnetische zuiden dat bij het geografische noorden zit).
Kun je dan wel de redenering opzetten?
Niben op 17 mei 2015 om 14:59
Hallo Theo,

Allereerst bedankt voor de reacties!
Ik blijf in de knoop zitten met 17, want als je bijvoorbeeld de grootste weerstand kiest, dan kun je toch door de weerstand op 3000 te zetten een klein stroompje door het geheel laten gaan? Maar je kunt de weerstand ook op 67 zetten, en dan gaat het precies goed.

De redenering bij 18:
De magnetische noordpool zit op antarctica, dus de pijl van het aardmagnetisch veld gaat naar boven.
Dan moet de magnetische noordpool van de spoel rechts zitten, want in een spoel gaat de richting van zuid naar noord, buiten de spoel van noord naar zuid. En de richting van de naald wijst met de richting van het veld mee (klopt dat?). Dus de rechterhandregel leert ons dan dat de stroom door de draden naar beneden loopt. Check! Dat klinkt beter inderdaad, ontzettend bedankt!

Groeten,

Niben
Theo de Klerk op 17 mei 2015 om 15:50
17: gevraagd wordt de gevoeligste weerstand te gebruiken. Zowel B,C als D voldoen aan de eis dat ze 67 ohm kunnen weergeven. Maar als je even voorstelt dat de knop van de variabele weerstand precies 1 rotatie kan maken om van 0 tot maximum te komen, dan zal bij B je de knop 67/300-ste rond moeten draaien. Bij C maar 67/3000-ste en bij D nog minder. Een heel kleine wijziging in draaiing bij C en D geeft al veel eerder een foute instelling dan bij B waar je de meeste tolerantie hebt: je kunt over een vrij grote hoek draaien en vrij precies  67 ohm instellen. Bij C en D heb je veel minder vrijheid in de hoek en zit je er eerder naast. Daarom is B de gevoeligste instelling ("gevoelig" als in grote verandering in de draaiknop doet de weerstand weinig veranderen)

18: inderdaad
Niben op 17 mei 2015 om 16:02
Ik begrijp dat, maar het gaat toch juist om het gebied boven de 67 ohm? Als ik namelijk een grotere weerstand neem, loopt er minder stroom. In het geval van knop B heb ik dan juist (300-67)/300 gebied hebben om het in te stellen, terwijl ik bij D (30000-67)/30000 van de knop heb?

Ik voel me schuldig dat ik zo lang door vraag, maar ik begijp het niet goed.
Sorry!
Theo de Klerk op 17 mei 2015 om 16:08
Je geeft het goed aan. Bij B heb je (300-67)/300 gebied om in te stellen, bij de anderen meer.
Het grotere instelgebied (0 - max weerstand) blijft in 1 omdraaien van de knop zitten. Bij C en D zal je door een even grote draaiing een veel groter weerstandsbereik doorlopen dan bij B.  Bij B kun je dus het nauwkeurigst instellen.  Dat je maar tot 300 ohm kan maakt niet uit: 67 is voldoende EN is een redelijke draai van de knop. Als je nog een graadje meer zou draaien dan zou je op misschien op 70 ohm uitkomen. Zou je dat doen bij C en D dan zit je meteen op 100 of 200 ohm. Daar is niet zo nauwkeurig mee te werken.

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Roos heeft negenentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)