Icon up Overzicht

Magnetisme

Onderwerp: Inductie en wisselstromen, Kracht en beweging, Signaalverwerking

vwo, inductie en wisselstromen, examenniveau, 20 min

Opgave

Aan een spaak van een fietswiel is een magneetje bevestigd. Als het wiel ronddraait, passeert het magneetje een spoel die op de voorvork is bevestigd. Zie de afgedrukte foto.
In de tekening eronder is dit schematisch weergegeven.

Foto

Tekening

Als het magneetje de spoel passeert, wordt een inductiespanning opgewekt. Terwijl een fietser met constante snelheid rijdt, wordt deze inductiespanning als functie van de tijd gemeten. Het resultaat is weergegeven in de grafiek.
De diameter van het fietswiel is 71 cm.

a) Bepaal de snelheid van de fietser.

De fietser gaat sneller fietsen. Opnieuw wordt een (U ind,f)-diagram gemaakt. Dit nieuwe diagram heeft een aantal verschillen met de weergegeven grafiek.

(U,f)-driagram

b) Noem deze verschillen en leg van ieder verschil uit waardoor het ontstaat.

Of je als eerste een neerwaartse piek te zien krijgt, zoals in de gegeven grafiek, of een opwaartse, hangt af van de aansluitingen. In de schematische tekening verwijdert het magneetje zich van de spoel die zich aan onze kant van het magneetje bevindt.

c) Leg uit of in die situatie de boven- of onderkant van de Voltmeter positief is t.o.v. de ander kant.

Het magneetje heeft een massa van 20 gram en bevindt zich 7,1 cm van het middelpunt van het wiel.

d) Bereken de grootte van de vereiste middelpuntzoekende kracht op het magneetje als de fietser een constante snelheid heeft van 18 km/h.