a)
Bereken de stroomsterkte die nodig is om een koperdraad te kunnen laten zweven in het magnetisch veld van de aarde.
De diameter van de draad is 2,0 mm en het aardmagnetisch veld heeft een sterkte van .
Ga ervan uit dat veld en stroom zodanig loodrecht op elkaar staan, dat de lorentzkracht qua richting precies tegengesteld is aan de zwaartekracht.
Antwoord vraag (a)
De formule voor Lorentzkracht is . Die moet in dit geval gelijk zijn aan de zwaartekracht: , dus: .
De massa van de draad kun je berekenen door de dichtheid (van koper) te vermenigvuldigen met het volume . Voor het volume van een cilinder geldt: ,
dus de massa is .
Invullen in de vergelijking geeft: .
Versimpelen (lengte valt weg) en naar links halen geeft een uitdrukking voor de stroomsterkte:
.
De straal is 1.0 mm, de dichtheid van koper is ,
en .
Invullen geeft .
Deze opgave komt uit de vwo-module 'Elektrische en magnetische velden' van het project NiNa, die de auteurs voor de pilot van het NiNa-examenprogramma hebben ontwikkeld. Via het menu hieronder kom je in de e-versie van die module op natuurkunde.nl.
| Vorige opgave | Terug naar: 4.1 Lorentzkracht op een stroomvoerende draad | Overzicht opgaven De lorentzkracht | Volgende opgave |
