Inductiespanning

Adinda stelde deze vraag op 05 december 2016 om 16:41.

 Stel je hebt twee spoelen, een van 600 windingen en een van 1200. Je schakelt deze in serie en voegt een voltmeter toe. Je gaat dan met een magneet inductiespanning opwekken bij beide spoelen tegelijkertijd en kijkt wanneer er meer spanning gemeten wordt: 600 eerst of 1200 eerst. Mijn vraag: wanneer wordt er dan de meeste spanning opgewekt en waarom?

Reacties

Jan van de Velde op 05 december 2016 om 16:53
dag Adinda,

Je mag elke winding van een spoel beschouwen als een mini-spanningsbronnetje. In een spoel staan die uiteraard seriegeschakeld.

Als je al eens naar de transformator gekeken hebt geldt daar iets vergelijkbaars: primaire spoel bijv 230 V, 100 windingen, dus 2,3 V per winding. Zitten er aan de secundaire kant maar 20 windingen, dan is de spanning daar 20 keer diezelfde 2,3 V = 46 V . 
Door beide spoelen gaat immers dankzij de gezamenlijke weekijzerkern dezelfde magnetische flux(verandering).

Groet, Jan 
Theo de Klerk op 05 december 2016 om 16:53
>met een magneet inductiespanning opwekken bij beide spoelen tegelijkertijd 

Dat gaat dus niet. Als ze in serie staan en je gaat met een magneet richting spoelen dan zal de flux veranderen (in elke winding ietsje anders omdat die verder van de magneet verwijderd is, de 2e magneet is voor alle windingen verder weg dan de eerste) en dit zal een grotere inductie bij de eerste spoel geven dan de tweede.

Het maakt niet uit of je een 1800 windingen spoel of 600+1200 in serie hebt: het gaat om het omvatten van de fluxverandering door de winding en aangezien elke winding van 600+1200 of 1200+600 of 1800 op dezelfde (voor elke winding unieke) positie tov de magneet ligt, zal de inductie(verandering) ook hetzelfde zijn.

Het is een beetje als gewicht meten: 600 kg en 1200 kg een voor een erbij zetten of in een keer 1800 kg... gewicht zal hetzelfde zijn.
Adinda op 05 december 2016 om 17:06
Bedankt voor jullie reacties tot nu toe. Ik merk dat ik mijn vraag iets moet verduidelijken. Je hebt twee losse magneten en twee losse spoelen. (De spoelen vormen dus geen transformator en zijn alleen verbonden dmv een draad.) Je beweegt door elke spoel één magneet. Dit doe je bij beide spoelen tegelijkertijd en met gelijke snelheid.
Theo de Klerk op 05 december 2016 om 17:14
Ahh... Een soort U-constructie met op de uiteinden een magneet die voor elk been van de U een andere magneet binnengaat...

Dan zal de fluxverandering dezelfde zijn voor beide spoelen. En voor elke wikkeling van zo'n spoel. Dan zal de spoel met de meeste wikkelingen de grootste inductiespanning geven omdat U = N. U1 wikkeling.  Voor de eerste 600 wikkelingen zal die spanning in beide spoelen hetzelfde zijn. De langere spoel heeft nog 600 wikkelingen waar een (kleinere) inductieverandering zal zijn.
De inductieverandering is voor elke winding ietsje anders omdat verder van de magneet verwijderde wikkelingen een kleinere fluxverandering ervaren.

Als beide spoelen toch aan elkaar verbonden zijn (in serie) dan zal de spanning, net als bij 2 batterijen, optellen. De 600 wikkelingen spoel zal een spanning U600 leveren en de 1200 wikkelingen een spanning U600 + U601-1200 waarbij de laatste spanning de inductie over de meerdere wikkelingen (wikkeling 601 t/m 1200) is.
Het maakt niet uit of je de ene links en andere rechts plaatst of omgekeerd, zo weinig als het uitmaakt of je twee batterijen in serie in volgorde verwisselt.
Adinda op 05 december 2016 om 17:17
@Theo de Klerk Conclusie: Ik heb dus gewoon een heel vreemd practicum gekregen van mijn Natuurkunde docent.
Theo de Klerk op 05 december 2016 om 17:23
Nee, dat denk ik niet. Misschien wil die wel laten ontdekken dat het niets uitmaakt. Een praktikum moet niet altijd iets nieuws of anders opleveren: soms komt er hetzelfde uit en dan moet je je afvragen "waarom, want dat had ik niet verwacht?"
Jan van de Velde op 05 december 2016 om 17:24

Theo de Klerk plaatste:

Voor de eerste 600 wikkelingen zal die spanning in beide spoelen hetzelfde zijn. De langere spoel heeft nog 600 wikkelingen waar een (kleinere) inductieverandering zal zijn.
De inductieverandering is voor elke winding ietsje anders omdat verder van de magneet verwijderde wikkelingen een kleinere fluxverandering ervaren.

een spoel met meer windingen hoeft niet per se langer te zijn: Ik heb in de kast op school verscheidene sets practicumspoelen met aansluitingen voor bijv 200, 400 resp 600 windingen: gezien de draaddikte en aantal zichtbare windingen aan de buitenkant schat ik dat er 12 lagen windingen over elkaar liggen

Adinda plaatste:

 Conclusie: Ik heb dus gewoon een heel vreemd practicum gekregen van mijn Natuurkunde docent.
welnee, wel eentje waar mogelijk méér aan vastzit dan op het eerste gezicht lijkt. Heb je een afbeelding van je meetopstelling? 

Groet, Jan
Adinda op 05 december 2016 om 17:28
In de bijlage.

Bijlagen:

Theo de Klerk op 05 december 2016 om 17:32
>een spoel met meer windingen hoeft niet per se langer te zijn

Geheel mee eens. Maar als je beide in serie zet en de spanning over de beide spoelen of elk afzonderlijk meet, dan maar het niet uit of ze AB of BA geschakeld zijn. Elke spoel heeft zijn eigen inductiespanning.
Jan van de Velde op 05 december 2016 om 17:58

Adinda plaatste:

In de bijlage.
da's een schakelschema, dat zegt niks over de lengte van de spoelen, de ruimtelijke opstelling van de spoelen t.o.v. elkaar en de bewegende magneten, het gebruikte systeem om even sterke permanente magneten even snel richting elke spoel te laten gaan, etc. 

Theo de Klerk plaatste:

>een spoel met meer windingen hoeft niet per se langer te zijn

Geheel mee eens. Maar als je beide in serie zet en de spanning over de beide spoelen of elk afzonderlijk meet, dan maakt het niet uit of ze AB of BA geschakeld zijn. 
als de keus AB of BA niks verandert aan windingsrichtingen én fluxveranderingsrichtingen, inderdaad. Maar ik ben en blijf dus nog steeds heel benieuwd naar de gebruikte opstelling en zelfs de gehele letterlijke practicumopdracht.

én naar de reden dat Adinda deze vraag überhaupt stelde: stuit je op een probleem met je resultaten of zo? Zo ja, welk? 

Groet, Jan


Adinda op 05 december 2016 om 18:37
Probleem: Mijn hele natuurkunde klas heeft dit deel van onze practicum opdracht niet uitgevoerd, omdat we het opdrachtenblad niet goed begrepen. Aangezien het verslag hierover morgen ingeleverd moet worden, dacht ik dat het handig was om op z'n minst te achterhalen wat in theorie had moeten gebeuren. Hieruit kun je misschien al wel opmaken dat ik nog op de middelbare zit. Hoewel het leuk zou zijn, is dit geen 'rocket science'.
Jan van de Velde op 05 december 2016 om 18:49

Adinda plaatste:

Hieruit kun je misschien al wel opmaken dat ik nog op de middelbare zit. 
Juist voor jullie is natuurkunde.nl in hoofdzaak bedoeld :)

kun je hier dat opdrachtenblad (of een fatsoenlijke foto ervan) uploaden ?
Adinda op 05 december 2016 om 18:52
Wederom zie bijlage en ik hoop dat het leesbaar is.
Jan van de Velde op 05 december 2016 om 19:46
Is dat alles?? 
Kun je dus alle kanten mee op



Dit is een vrij eenvoudige opdracht, en mag in principe geen problemen leveren: een voor een de aangeduide parameters veranderen en zien wat de gevolgen zijn voor de stroom in de kring. Je waarnemingen komen neer op: 
  • meer snelheid grotere stroomsterkte
  • sterkere magneet grotere stroomsterkte
  • meer wikkelingen grotere stroomsterkte

Maar deze

kan ik niet plaatsen; in het kader van wat je moet onderzoeken zie ik daar totaal de bedoeling niet van, en deze: 

Adinda plaatste:

Je gaat dan met een magneet inductiespanning opwekken bij beide spoelen tegelijkertijd 

zie ik daar nergens terug. 

We krijgen nou allerlei mogelijke combinaties van spoelen die elkaar kunnen meehelpen of tegenwerken: bijvoorbeeld in één spoel die magneet bewegen, daarmee een stroom opwekken, maar in de andere spoel waar de stroom nu ook door gaat wordt die stroomverandering tegengewerkt.

Ook als je kans ziet om even sterke magneten even snel en tegelijkertijd in beide spoelen te steken zijn er meerdere opties, bijvoorbeeld (en verre van uitputtend):


Hier zijn dan alle spoelen even groot, en zul je in het ene geval wel stroom zien lopen, in het andere geval weer niet. Gebruik je zo spoelen met verschillende aantallen wikkelingen, dan zie je afhankelijk van de schakel- en of draaiwijze grotere of kleinere stromen lopen, de ene kant op of de andere....

Maar als het leerdoel is 

dan schiet dat in mijn ogen ruim dat doel voorbij, sterker, dan wordt dat doel met al deze opties alleen maar in een dikke mist gehuld.

groet, Jan



Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Roos heeft dertig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)