Icon up Overzicht

Scheepsaandrijving zonder schroef (HAVO 1999)

Onderwerp: Elektrische stroom, Elektrisch veld en magnetisch veld, Inductie en wisselstromen, Rechtlijnige beweging

Scheepsaandrijving zonder schroef (Natuurkunde Havo 1999-I, oude stijl, opg. 3)

Uitwerking ontbreekt

Opgave

De Yamato 1 is een zeeschip zonder schroef. Het schip wordt voortgestuwd door de lorentzkracht. In figuur 1 is een doorsnede van het schip afgebeeld.

• Figuur 1: Doorsnede van de boot. • Figuur 2: Een stuwmotor

De aandrijfmotor van het schip bevat zes stuwbuizen. Figuur 2 is een opengewerkte tekening van zo'n stuwbuis. De stuwbuizen zijn aan de voor- en achterkant open. Het zeewater kan vrij in en uit de stuwbuis stromen. In elke buis zitten twee identieke metalen platen A en B. Er bevindt zich dus zeewater tussen de platen in de buis.

Figuur 3: De binnenkant van de stuwmotor

Op de platen A en B is een spanningsbron aangesloten die een constante spanning levert. Zie figuur 3. In deze figuur zijn tevens enige afmetingen aangegeven.
Omdat zeewater een (matige) geleider is, gaat er een stroom lopen tussen plaat A en plaat B. De soortelijke weerstand van zeewater is 0,23 Ώm. Van plaat A naar plaat B gaat een stroom lopen van 4,0 kA.

a) Bereken de spanning tussen de platen A en B.

In de hele ruimte tussen de platen wordt een homogeen magnetisch veld aangelegd. Het veld is van boven naar beneden gericht. Dit is in figuur 4 met grote pijlen aangegeven.

Figuur 4: De richting van het magnetisch veld

Een deel van figuur 3 is vergroot op de bijlage weergegeven. In die figuur is tussen de platen een punt P getekend.

b) Teken in punt P in de figuur op de bijlage de vectoren die de richting aangeven van het magnetisch veld, van de elektrische stroom en van de lorentzkracht op het zeewater.

c) Leg uit of de boot in de richting van de lorentzkracht gaat bewegen of juist de andere kant op.

De grootte van de magnetische inductie is 3,9 T.

d) Bereken de grootte van de lorentzkracht die opgewekt wordt in één buis.

Een nadeel van deze boot is dat dit type aandrijfmotor slecht werkt wanneer de boot op een rivier vaart.

e) Geef daarvoor een verklaring.

Bijlage bij vraag (b)

Uitwerkingen

...ontbreken...