Lorentzkracht formule

d stelde deze vraag op 27 februari 2018 om 11:27.
Hallo,

ik zit in 5vwo en ben aan het rekenen met de formule Fl = B x I x l maar ik snap niet zo goed wat de l inhoudt. Gaat dit om de lengte van de draad of de afstand tussen de 2 magneetpolen?

De ene keer gebruiken ze l = 40m en bij een andere opgave breedte x aantal windingen.

Is dat hetzelfde?? 

Groetjes d

Reacties

Theo de Klerk op 27 februari 2018 om 12:15
Nee, dat is niet hetzelfde.

De magnetische inductie B in een spoel wordt gegeven door
Bspoel = μ N/L I  
waarbij N/L het aantal windingen per lengte-eenheid is. N is het totale aantal windingen van de spoel is en L de lengte (gemeten langs de as) van de spoel. Dus niet de lengte van de draad (die zou N windingen x omtrek spoel zijn). N/L is dus het aantal windingen per lengte-eenheid (meestal aantal/meter).

De Lorentzkracht FL wordt in grootte gegeven door FL = BIL bij een draad met lengte L waardoor een stroom gaat met sterkte I. Het veld B is veroorzaakt door een externe magneet, een elektromagneet of andere draad. In dit geval is de L de lengte van de draad.
(Die lengte van de draad moet je soms berekenen: bij N windingen van de spoel is de draadlengte L = N x lengte van een winding = N x omtrek spoel).

Je moet goed onderscheid maken tussen het veld B dat een spoel zelf ontwikkelt als er een stroom door zijn draad loopt (Bspoel = μ Nwikkelingen-van-spoel/Lspoel-lengte I ) en een extern B veld (veroorzaakt door iets anders dan de spoel) waar de spoel wel gevoelig voor is en een Lorentzkracht bij ondervindt.
Die kracht is FL = Bextern Istroom-in-spoel Llengte-van-draad-van-de-spoel
Een spoel is nooit gevoelig voor zijn eigen opgewekte magneetveld - alleen voor velden van een andere magneetbron.

Dus:
B-veld veroorzaakt door de spoel:  Bspoel = μ N/Lspoellengte I
Lorentzkracht op de spoel:  FL = Bextern I Lspoeldraad

Het gebruik van L voor enerzijds "lengte van de spoel" en anderzijds als "lengte van de draad waaruit de windingen zijn gemaakt" is wat ongelukkig. Maar ja, de "B" voor "breedte" is al in gebruik voor magnetische inductie, dus dat is ook geen goede keuze...
d op 27 februari 2018 om 13:21
dankjewel!
Jaap op 17 juni 2020 om 14:37
Hoi,

Ik heb een vraag naar aanleiding van deze stof. Zijn Bspoel en Bextern altijd gelijk aan elkaar? Of hebben die een andere waarde?

Mvg, Jaap
Theo de Klerk op 17 juni 2020 om 14:57
Nee. 
Bspoel wordt veroorzaakt door een stroom door de spoel. De formule berekent de veldsterkte IN de spoel. Daarbuiten is het veel complexer doordat de veldlijnen terugbuigen van N naar Z pool van de spoel en daar is geen simpele formule voor.

Bextern is het B-veld veroorzaakt door een andere spoel of magneet. Het is extern (buiten) de spoel.  Uit de discussie boven blijkt ook dat een spoel wel een invloed van Bextern kan hebben, maar niet van zijn eigen opgewekte veld. Dat zou zoiets zijn als jezelf aan je schoenveters optrekken.

Beide velden zijn dus niet aan elkaar gelijk. Ze hebben feitelijk niets met elkaar te maken.
R op 06 april 2024 om 15:45

Hey,

Het is toch zo dat de lengte die moet worden ingevuld in de formule de hele omtrek van de spoel is keer het aantal windingen?

Ik maak nu een examenopgave (elektromotor uit Examenbundel van dit jaar) waar ze slechts de lengte van een zijde vermenigvuldigen met het aantal windingen. Hoe kan dit?

Theo de Klerk op 06 april 2024 om 16:27
Als door elke wikkeling van een spoel een stroom loopt, dan is het alsof elke wikkeling een draad in een magneetveld is en elke draad dus een lorentzkracht ondervindt. De totale kracht op een spoel is dus de kracht op elke wikkeling x aantal wikkelingen. 

Omtrek x aantal wikkelingen geeft de totale lengte van de tot spoel gewikkelde draad.
De lorentzkracht op zo'n draad is  FL = BIL sin α (maar als α = 90º wordt dit FL = BIL) . 

De uitwerking van vraag 3 vraagt om de stroomsterkte. De totale  kracht is gegeven, het B veld is gegeven dus stroomsterkte I1 (de stroom die door de draad en dus door elke winding gaat) is te berekenen ( I1 = FL /(BL) ). Daarbij is FL = N . FL,1 winding.
Door N wikkelingen gaat telkens stroom I1 en dat is voor de lorentzkracht dus I = N.I1 omdat elke winding (met draadlengte CD) met zo'n stroomsterkte een lorentzkracht ondervindt. De kracht werkt alleen op de zijden CD en AB (even groot, krachtkoppel). En omdat je de stroom I1  in elke winding tegenkomt moet je ook de lengte nemen die bij 1 winding hoort. Je kunt ook zeggen "de totale lengte is N x CD" en door die  lengte draad gaat stroom I1.
Voor de formule maakt het niet uit:   I.L = (N.I1).LCD = I1 (N.LCD)



R op 07 april 2024 om 11:24
Dankuwel!

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Noortje heeft eenentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)