Practicum Lorentzkracht bepalen door middel van stroomsterkte

Karel stelde deze vraag op 23 december 2016 om 15:38.

 Hallo allemaal,

Ik ben Karel en zit in vwo 5. Nu heb ik een practicum over de lorentzkracht gedaan. Met een stroomkast, stroomdraden , een spoel, en een triple beam balance zijn we aan de slag geweest. Nu hebben we de gegevens op geschreven. We weten alleen niet hoe verder.
De onderzoeksvraag is wat voor invloed heeft de stroomsterkte op de lorentzkracht?

Ik weet alleen niet hoe nu verder. Moet ik gebruik gaan maken van F= B x I x l of moet ik juist Fl(lorentzkracht) = Ftotaal min Fz(zwaartekracht)? Of juist hier beide gebruik van maken?

inhet geval als ik de eerste gebruik, hoe reken ik de tesla uit dan?



Bij voorbaat heel erg veel dank!!
Karel

Reacties

Theo de Klerk op 23 december 2016 om 16:09
De lorentzkracht wordt bepaald door F = l I x B . Maar als een andere kracht als zwaartekracht er tegenin werkt, dan is de resulterende kracht de vectoriele som (of verschil als ze tegengesteld werken) van beide.
Dus Fres = Florentz - Fzwaartekracht.
Als je de stroomsterkte I verandert, verandert ook Florentz en daarmee Fres
B = Florentz/(Il)  (alleen als F en l loodrecht op B staan, anders is er nog een sin α voor de hoek tussen Fen l van toepassing).  Als alles in SI eenheden (ampere, meter, newton) is uitgedrukt, is B vanzelf in tesla.
Jan van de Velde op 23 december 2016 om 16:14
zijdelingse opmerking:
ik neem niet aan dat er ergens in die stroombalans krachten van over de 500 N zijn opgetreden zoals je rekenblad meldt. Verreken massa's, tenzij anders aangegeven, in principe altijd in kilogrammen.

groet, Jan
Karel op 23 december 2016 om 16:26
Bedankt voor de reactie!
Weet iemand misschien ook waarom de Lorentzkracht dan negatief is?

groetjes Karel
Jan van de Velde op 23 december 2016 om 16:31
Is die mogelijk tegengesteld gericht aan een andere kracht die jij als positief bestempelde?
Theo de Klerk op 23 december 2016 om 16:32
Een kracht is nooit negatief: de grootte is een (absolute) waarde. Maar de afspraak m.b.t. een coordinatenstelsel waarbinnen de richting ook bepalend is, maakt dat sommige krachten positief en andere negatief zijn.
Als je aanneemt dat de zwaartekracht positief is (+ richting naar beneden) dan zal elke compenserende kracht negatief zijn (- richting naar boven).
Karel op 23 december 2016 om 16:33
Nog een vraagje.
Als ik de Lorentzkracht niet weet, hoe kan ik dan Fres = Flor - Fz doen?

groetjes Karel
Jan van de Velde op 23 december 2016 om 17:33
door Fres en Fz in te vullen, dan vind je vanzelf Flor

lukt je dat niet, wees dan eens iets duidelijker, vertel eens wat je probleem is?
Karel op 23 december 2016 om 19:48
Dat is een goeie! 
Alleen ons gegeven is Fz en Ftotaal
is Ftotaal dan gelijk aan Fres?

groetjes Karel
Jan van de Velde op 23 december 2016 om 19:56

Karel van Vlist plaatste:

is Ftotaal dan gelijk aan Fres?

Dat lijkt erop, maar eigenlijk heb ik geen idee wat jij wat noemde.
Hoe zag je opstelling eruit, en wat heb je waar gemeten eigenlijk?

Ik zie nu bijvoorbeeld in je rekenblad ook een lengte van 3,042 m? Lengte van wat? van een stroomvoerende draad? Maar die draad krijg je toch nooit over de volle lengte onder invloed van een homogeen magneetveld? 

Groet, Jan
Karel op 23 december 2016 om 20:13
Ik heb een foto van de opstelling bijgevoegd.



De 3,042 cm houd in de lengte van de draad in de spoel. 1 wenteling is 64 cm ongeveer en de draad heeft 117 wentelingen dus vermenigvuldigen.
We hebben eerst het gewicht van de magneet op de weegschaal gemeten. Deze hebbem we vermenigvuldigd met 9.8 en toen hadden we de zwaartekracht. Daarna hadden we de stroombron aamgezet en de stroomsterkte steeds verandert en de stroomsterkte aangepast. Het gewicht dat steeds bij die stroomsterkte hoorde hebben we vermenigvuldigd met 9.8 om vervolgens Ftotaal te krijgen. 
Alleen we weten niet precies hoe we hier de Lorentzkracht uit moeten berekenen. Is het Fres = Flor - Fz? Of Flor = Ftot - Fz? En in het 1e geval hoe kunmen we dan de Flor krijgen? En is deze dus misschien gelijk aan Fres? 
Groetjes Karel
Jan van de Velde op 23 december 2016 om 21:18

Karel van Vlist plaatste:

Ik heb een foto van de opstelling bijgevoegd. De 3,042 cm houd in de lengte van de draad in de spoel. 1 wenteling is 64 cm ongeveer en de draad heeft 117 wentelingen dus vermenigvuldigen.

met 64 x 117 kom ik aan 7488 cm, niet aan 3,042 cm
je rekenblad rekent zo te zien met 3,042 m (niet cm) 
afgemeten aan de bananenstekkertjes is je spoel zo te zien op zijn best 8 cm hoog (en een cm of 4 van voor naar achter op de foto) een een wikkeling dus op zijn best 4+8+4+8 = 32 cm . 

dus: ??????? geen idee wat je aan het doen bent daar.


dan de kracht:

Karel van Vlist plaatste:


We hebben eerst het gewicht van de magneet op de weegschaal gemeten. 
die massa was zo te zien 61 g. Ik neem aan uit de foto dat je "magneet" bestond uit twee platte magneten met een noordpool aan de ene platte kant, en een zuidpool aan de andere platte kant:



waardoor er tussen die twee magneten, waar zich de onderkant van de spoel bevindt, een redelijk homogeen magneetveld ontstaat? 

Dan is de horizontale draadlengte IN dat homogene veld dus alleen de onderkant van je spoel, 117 draadstukjes x een cm of vier? 

In dat geval is jouw Fz het gewicht (gewicht als in kracht, newton, in tegenstelling tot massa, in gram) van de spoel, jouw Ftot het gewicht dat de balans aangeeft als er stroom door de spoel loopt, oftewel de resultante kracht. De lorentzkracht is dan het verschil van die twee.
Fz omlaag, Flor omhoog, en wat de lorentzkracht tekort komt om de boel op zijn plek te houden compenseer je met de gewichtjes aan de rechterkant. Je berekening in kolom G is dus in orde, afgezien van de plaats van de komma natuurlijk

kolom C, wat ik denk dat moet betekenen "magneet in gram" zou ik er maar uit gooien, de massa van die magneet blijft gedurende heel de proef ongewijzigd. Alleen het gewicht in N verandert omdat 'ie door de lorentzkracht wordt opgetild.

ten slotte, als je een Fz noteert in 4 significante cijfers, werk dan niet met een zwaartekrachtversnelling van 9,8, in twee significante cijfers. 

Maar om nou de sterkte van dat mageetveld te gaan berekenen is er nog wel zéker een bevestiging nodig van welke lengte draad zich nou werkelijk (horizontaal) in dat magneetveld heeft bevonden.

Karel op 23 december 2016 om 21:32
Heel erg bedankt voor de hulp. Ik denk dat we zo wel op het goede spoor zitten.

groet, Karel

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)