Flux en stroom grafiek?

Karolien stelde deze vraag op 01 februari 2015 om 23:45.

Met als volgende opgave;
Een winding beweegt met een constante snelheid zoals aangegeven in de figuur. 
a)Maak de ϕ(x) grafiek
b)Maak de Ii(x) grafiek


Ik vermoed dat het begin en het einde en max waarde zal krijgen en in het midden niet omdat de flux constant is.
Maar ik heb geen idee hoek ik de stroom moet tekenen? (tips)

Reacties

Jan van de Velde op 02 februari 2015 om 00:18
dag Karolien,

als dat draadraam het veld binnengaat zal er in dat draadraam een inductiestroom gaan lopen die die toename van flux juist probeert tegen te gaan. 
Zoals ik de figuur interpreteer is er een homogeen veld het papier in. (check de legenda).
Dat betekent dat er in het draadraam een inductiestroom zal gaan lopen die (rechterhandregel) juist een veld het papier uit veroorzaakt. 

Als het draadraam het magneetveld weer verlaat gelden dezelfde regels, maar is de situatie precies andersom (afname van flux dus de inductiestroom probeert de flux juist op peil te houden, en dus loopt er een inductiestroom die een veld veroorzaakt die dezelfde richting als het externe magneetveld).

Voldoende "(tips)" ?

Groet, Jan
Theo op 02 februari 2015 om 00:23
De inductiespanning is afhankelijk van de flux verandering, grof gezegd het veranderend aantal magneetveldlijnen binnen de draadlus. Als er rechts evenveel bijkomen als links erafgaan verandert de flux niet en is de inductiespanning nul. 
De inductiestroom is altijd nul als de uiteinden van de draadlus (of meerdere lussen indien als spoel gewikkeld) niet via een weerstand met elkaar verbonden zijn.
De spanning-tijd grafiek zal eerst een (negatieve) spanning tonen die toeneemt als de flux toeneemt. Daarna nul als de flux gelijk blijft en vervolgens (positief) spanning als de flux weer afneemt en weer nul als er geen flux is (da's ook constant, maar nul). Het flux Φ,t diagram en U,t diagram zijn dus goed te tekenen en tegengesteld (U = - Δφ/Δt) al willen sommige schoolboeken de min nog wel eens weglaten
Karolien op 02 februari 2015 om 18:44
Bedankt! Theo en Jan

Maar ik zit met een paar puntjes dat ik niet goed begrijp:

@Jan, je spreekt over "Dat betekent dat er in het draadraam een inductiestroom zal gaan lopen die (rechterhandregel) juist een veld het papier uit veroorzaakt. " dat zie ik even niet kan je dat even voorstellen op mijn figuur, aub
@Jan, "dus de inductiestroom probeert de flux juist op peil te houden, en dus loopt er een inductiestroom die een veld veroorzaakt die dezelfde richting als het externe magneetveld)." kan je dat even voorstellen op mijn figuur, aub
@Theo, je spreekt van spanning-tijd grafiek maar dat zal wel hetzelfde zijn als spanning-afstand grafiek?
@Theo, "Het flux Φ,t diagram en U,t diagram zijn dus goed te tekenen en tegengesteld (U = - Δφ/Δt) " wat bedoel je met tegengesteld?

zie figuur wat ik momenteel heb.



Jan van de Velde op 02 februari 2015 om 19:29

Karolien plaatste:

@Jan, je spreekt over "Dat betekent dat er in het draadraam een inductiestroom zal gaan lopen die (rechterhandregel) juist een veld het papier uit veroorzaakt. " dat zie ik even niet kan je dat even voorstellen op mijn figuur, aub.


niet in jouw figuur, wel in een andere:


in situaties 1, 3 en 5 geen fluxVERANDERING en dus geen inductiespanning of -stroom.

in situatie 2 zou het draadraam graag zijn fluxloze situatie behouden. De inductiestroom die in het draadraam rond gaat lopen veroorzaakt een eigen veld dat de fluxverandering tegengaat. Omdat de flux het papier in steeds groter wordt ontstaat er een tegenwerkend veld het papier uit, in de hoop de flux onveranderd te houden. 
Bij dit rode veld hoort een stroomrichting in dat draadraam. Met behulp van de rechterhandtregel kun je bepalen of die stroom met de klok mee of tegen de klok in door dat draadraam gaat lopen:



Of je daardoor die stroom op dat moment boven onder je as moet tekenen is mij niet duidelijk, als er daarvoor afspraken/conventies zijn ken ik die niet.

Bij het verlaten van het veld is een tegengestelde situatie aan de hand. 
Karolien op 02 februari 2015 om 21:10

Bedankt Jan!

Ik ga afwachten wat Theo op mijn ander vragen een antwoord heeft.

Dus zou mijn bovenstaande tekening dan kloppen? (grafiek)

Theo de Klerk op 02 februari 2015 om 21:13
> @Theo, je spreekt van spanning-tijd grafiek maar dat zal wel hetzelfde zijn als spanning-afstand grafiek?

Ja en nee. Als het raamwerk met vaste snelheid beweegt, dan is x = v.t en of je dan x of t op de as zet maakt niet veel uit. Als v=0 (raam staat stil) dan zal x=constant blijven en t doorlopen en op de grafiek een waarde 0 geven.

> @Theo, "Het flux Φ,t diagram en U,t diagram zijn dus goed te tekenen en tegengesteld (U = - Δφ/Δt) " wat bedoel je met tegengesteld?

Zoals "tegengesteld" inhoudt: fluxverandering omhoog, spanning naar beneden, fluxverandering omlaag, spanning omhoog
Jan van de Velde op 02 februari 2015 om 21:33
En als je dan eenmaal weet of je de spanning negatief of positief tekent, dan lijkt me de grafiek voor de stroom ook redelijk voor de hand te liggen.....
Karolien op 02 februari 2015 om 22:42
Als het goed is zou het dit moeten zijn. (zie figuur)
De stroom wordt toch nul? dus waarom zou ik naar de spanning zien? of ben ik verkeerd
Theo de Klerk op 02 februari 2015 om 23:01
Het flux plaatje klopt niet. Dat zou meer een trapezium moeten zijn want de flux neemt toe tot een maximum en wordt later langzaam kleiner.
De fluxverandering is vrij constant en positief tijdens de toename van de flux , daarna nul en dan vrij constant en negatief tijdens de afname van de flux.
Karolien op 03 februari 2015 om 09:48
Theo, 
Ik snap niet wat je bedoelt met dit:
"daarna nul en dan vrij constant en negatief tijdens de afname van de flux."

In het middel van de stijgende en dalende flux is dat toch niet nul? (want je zei dat moet een trapezium zijn)
En wat bedoel je met "negatief". De flux zakt wanneer de draadraam eruit gaat.
En blijft toch in de positieve zone van de ordinaat.

Ik ben toch even aan het twijfelen waarom de inductiestroom nul is. Dat is gewoon omdat het niet via een weerstand met elkaar verbonden is.



Theo de Klerk op 03 februari 2015 om 10:05

>"daarna nul en dan vrij constant en negatief tijdens de afname van de flux."
Je tekent dit trouwens wel goed in de onderste figuur. Als het je wat zegt, dan is figuur 3 de (negatieve) tijdsafgeleide (bij jou: afstandsafgeleide) van figuur 1. Of anders gezegd: figuur 3 geeft de (negatieve) richtingscoefficient aan van elk lijnstuk in figuur 1.

Ik blijf bezwaar houden tegen de afstand langs de X-as in de onderste twee figuren. Dat moet echt de tijdsas zijn (die door de snelheid v daaraan wel is gekoppeld: t = s/v) want de grafiek van Φ neemt toe/af zoals je tekent alleen als het raamwerk met snelheid v door het magneetveld beweegt. Als het op afstand x1 blijft staan verandert de flux niet meer en is er geen sprake van inductie.

De onderste grafiek geeft aan hoe -ΔΦ/Δt eruit ziet en daarmee een indicatie van de inductiespanning die je tussen de uiteinden van de draad van het draadraam kunt verwachten. Zolang er geen stroom wordt afgenomen omdat de uiteinden niet verbonden zijn via een of andere weerstand of apparaat, d.w.z. geen energie wordt afgenomen, dan zal de inductie spanning er zijn maar geen inductiestroom: er "loopt" geen lading door de draad die energie vervoert.

> En wat bedoel je met "negatief". De flux zakt wanneer de draadraam eruit gaat. En blijft toch in de positieve zone van de ordinaat.
De flux zakt terug naar nul. De ΔΦ/Δt is dan negatief tot Φ=0 en daarna zo blijft (en ook ΔΦ/Δt = 0).  Precies zoals je tekende.

Karolien op 04 februari 2015 om 16:25
Ok, goed ik snap het ;-)

Ohja moest die uiteinden van de draad van het draadraam verbonden zijn met een weerstande is de grafiek hetzelfde als de spanning (negatieve stroom en positieve)? (maar iets smaller)
Theo de Klerk op 04 februari 2015 om 16:53
Net als een kleine schakeling met een batterij met + en - pool zal de stroom van + naar - gaan (en elektronen andersom) en als de spanning omdraait zodat de + en - pool van positie wisselen, dan zal de stroomrichting dat ook doen.
Wouter op 04 december 2020 om 09:57
Ik snap niet hoe jullie aan die Ui grafiek zijn gekomen.
Volgens deze video (https://m.youtube.com/watch?v=fgCwxybqxUo) moet hij eerst positief zijn, dan 0 en daarna pas negatief
Theo de Klerk op 04 december 2020 om 10:46
Plus en min hangt af van waarover je meet. Tussen A en B 4V dan is tussen B en A -4V.
Duke op 24 juni 2023 om 16:27
de geinduceerde spanning (emf) is de tijds afgeleide van de flux of wel de fluxverandering, dus de grafiek van "U" gaat niet echt over dat soort spanning de emf is namelijk altijd positief dus de grafiek zou 2 staven omhoog moeten hebben, verder I = emf/R dus de grafiek van I zou de grafiek moeten zijn waar nu "UI" staat want I is op die 2 plekken gelijk alleen wel omgedraaid vandaar de min.
Jan van de Velde op 24 juni 2023 om 21:15
Dag Duke,

commentaar als hierboven is welkom, maar zonder te vertellen op welke van de bovenstaande grafieken je commentaar betrekking heeft komen we niet verder. 

In die grafiek lijk je ergens te lezen "UI" en dat te interpreteren als spanning x stroomsterkte. Is dat zo? Er staat in alle grafieken echter Ui oftewel een tikje mislukte Ui , oftewel inductiespanning. 

Waarom je er hier een emf bij haalt is me niet helemaal duidelijk: ja, zowel bij het ingaan van het veld als bij het uittreden zal een kracht die beweging tegenwerken. 

groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Ariane heeft twee appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)