De Lorentzkracht bepalen
Jelle stelde deze vraag op 28 oktober 2012 om 16:31.Hoi.
Ik vroeg me af hoe ik de Lorentzkracht kan meten.
Ik moet net als Nick
(http://www.natuurkunde.nl/vraagbaak/view.do?request.requestId=33485)
Een proef doen met de Lorentzkracht. Hier heb ik de onderzoeksvraag en een gedeelte van de inleiding overgetypt:
Lorentzkracht - VWO
Onderzoeksvraag; Kies er een:
1. Hoe hangt de grootte van de Lorentzkracht af van de magnetische veldsterkte B,
2. Hoe hangt de grootte van de Lorentzkracht af van de stroomsterkte I
3. Hoe hangt de grootte van de Lorentzkracht af van de lengte van de stroomdraad in het magneetveld L
Inleiding: Met de vraag ‘hoe iets van iets anders afhangt' bedoelen we dat we willen weten wat voor soort verband er is tussen twee grootheden, Bijvoorbeeld; Als ik het magneetveld 2x zo groot maak wordt de Lorentzkracht dan ook 2x zo groot (lineair verband)? Of 4x zo groot (kwadratisch verband)
---------------------
Als onderzoeksvraag heb ik de 2e uitgekozen: Hoe hangt de grootte van de Lorentzkracht af van de stroomsterkte I
aangezien deze makkelijk te veranderen is door middel van een stroomkastje met meerdere voltages.
Hiervoor moet ik mijn eigen opstelling/een opstelling van het internet af, gebruiken.
Dit is op zich niet zo heel erg moeilijk en ik vertrouw er ook wel op dat dat gaat lukken. Het probleem waar ik nu tegen aan loop is hoe ik de lorentzkracht kan meten.
De leraar heeft ons verteld dat een newton meter (krachtmeter) hem waarschijnlijk niet gaat worden omdat de kracht nou eenmaal te klein is.
Het idee wat ik tot nu toe heb is een stroomkring door een hoefijzer magneet te laten lopen, dan is de B wel onbekend maar dat is niet zo van belang aangezien hij niet variabel is.
Door de stroomkring aan te sluiten aan het stroomkastje kan ik de I variëren. Verder verandert de lengte van de stroomdraad natuurlijk ook niet.
Zodra ik bedacht heb hoe ik de Lorentzkracht te meten is is het natuurlijk makkelijk. Door de I te variëren van 1/2/4/8/(16) Volt en vervolgens de Lorentzkracht uit te zetten in een grafiek is te zien of er een kwadratisch of lineair verband tussen zit.
Maar hiervoor moet ik dus wel weten hoe ik de Lorentzkracht bepaal.
Alvast bedankt,
Jelle
V6
Reacties
Dag Jelle,
In die topic van Nick waarheen je hierboven verwijst suggereerde ik een stroombalans (afbeelding uit mijn eigen, ouwe getrouwe natuurkundeboek uit een grijs verleden van Schweers en Van Vianen voegde ik ergens als bijlage toe).
Die gezien?
Groet, Jan
Mijn idee heeft of te veel last van wrijving,
Wanneer je de lorentzkracht uit de magneet plaatst.
_ _
|
| ------->
L___
Horizontaal dus, want dan ligt het koperdraad waarschijnlijk op de magneet zelf.
Óf is het niet te doen doordat de energiebehoefte gewoon té groot is voor het draadje. In het geval dat je het draadje gaat proberen te laten zweven.
Gelukkig heeft mijn partner, (we doen dit met z'n tweeën) wel een goed idee bedacht.
Dag Jelle,
De schets die je probeert te maken met de streepjes is onbegrijpelijk. (Tip: Afbeeldingen in gif, jpg of png tot 200 kB kun je als bijlage toevoegen)
Het bijbehorend verhaal is dus ook niet echt te begrijpen.
en dat briljante idee van je partner is leuk om te vermelden, maar zolang we niet weten wat dat idee is heeft het ook weinig zin om dat te vermelden :S
Groet, Jan
Hier dan een kleine bijlage met uitleg.
Dag Jelle,
Op zich een leuk idee van Fabian, en jullie denkwerk is prijzenswaardig.
Jullie zien echter iets theoretisch en ook iets praktisch over het hoofd:
theoretisch:
dit lijkt op een gebruik van een systeem wat ook wel als "railgun" bekend staat en inderdaad werkelijk gebruikt wordt om projectielen af te schieten. Probleem is dat de kracht op wat jullie "cilinder" noemen niet alleen bepaald wordt door de lengte van het stroomvoerende deel van de cilinder, maar tevens door de stroomvoerende lengte van de rails op enig moment: die stukken draad hebben ook hun eigen magnetisch veld, dat afstotend werkt op het veld veroorzaakt door je cilinder en zo de cilinder wegduwt (in jullie ontwerp dus extra naar onder). Door hier ook nog eens een permanente magneet bij te gaan halen maak je dit theoretisch hopeloos ingewikkeld.
praktisch:
1) ik zie jullie nooit die permanente magneet zó te gaan opstellen dat je inderdaad tot een stabiel evenwicht komt. Dit wordt allemaal zó afhankelijk van de exácte plaats van de draad t.o.v. de magneet dat je op zijn best een fractie van een seconde een zeer labiel evenwicht vindt, en het geheel wordt dus op zijn best een Dokter Bibberspel op vwo-6 niveau als ik dit even vlug doordenk.
2) het zal je niet lukken om voor elke meting die je gaat doen je cilinder precies op de zelfde plaats tussen de permanente-magneetpolen (en dus in een steeds even sterk magnetisch veld) te krijgen en te houden. Nog afgezien van het feit dat je dat railguneffect nog moet gaan inrekenen.
3) Het contactoppervlak tussen je rails en je cilinder is zéér klein. Op dat contactoppervlak wordt dus ook al bij kleine stromen je stroomdichtheid(stroomsterkte per m² doorstroomde doorsnede) zéér groot. ik acht de kans niet ondenkbeeldig dat je daardoor al bij nog zeer beschaafde stroomsterktes de cilinder op je rails gaat puntlassen. Verder, als dat vastlassen niet optreedt, de weerstand op die contactpunten gaat (t.o.v. de rest) zeer groot zijn, en bovendien door onregelmatigheden (krasjes e.d.) niet altijd gelijk, waardoor je stroomsterkte en dus het mageneetveld rond je cilinder wel eens ongecontroleerd zou kunnen gaan variëren.
Dus, sorry voor deze plons koud water, maar het idee heeft teveel euvels om te kunnen werken denk ik.
Idee 1 is nog steeds het beste, maar jullie keuren het af vanwege het gewicht van dat draadje. Dat is helemaal geen probleem in het ontwerp stroombalans waarheen ik eerst nick en later jou hierboven verwees, want daar schakel je de factor gewicht van de draad uit door een contragewichtje. Kun je deze proef desgewenst uitvoeren met een hoogspanningskabel.
Die ideeën uit je bijlage met de bijbehorende discussie moet je zeker niet uit je PWS verwijderen, een hoofdstukje mislukte ideeën (voorzien van discussie ove de oorzaken van de mislukking) kan heel waardevol zijn, je toont te denken..... Maar overleg dat even met jullie begeleider.
Goed bezig,
Groet, Jan