Magneet door een spoel (inductiestroom en snelheid)
Lonneke stelde deze vraag op 13 maart 2022 om 17:30. Goedemiddag,
Ik moet onderstaande vraag beantwoorden:
Een staafmagneet valt door een spoel waarvan de uiteinden met een milliampèremeter zijn verbonden.
a. Heeft de aanwezigheid van de spoel invloed op de snelheid waarmee de magneet de grond bereikt? Verklaar uw antwoord.
b. Wat gebeurt tijdens het vallen van de magneet met de aanwijzing van de meter? Hoe valt dit te verklaren?
Ik begrijp dit niet. Kunt u mij uitleggen wat precies de relatie is tussen de beweging van de magneet door de spoel (wat denk ik een inductiespanning opwekt) en de snelheid waarmee de magneet beweegt?
En hoe verandert precies de magnetische flux wanneer de magneet door de spoel beweegt? Neemt deze dan toe?
b. Bij b doelen ze natuurlijk op de inductiestroom, maar verder kom ik niet.
Dank u wel alvast.
Reacties
Jaap
op
13 maart 2022 om 17:46
Dag Lonneke,
Vraag a: we onderscheiden drie delen van de beweging.
Terwijl de staafmagneet de spoel binnengaat, neemt de flux in de spoel toe en ontstaat er een inductiespanning. Nu de uiteinden van de spoel zijn verbonden door een milli-ampèremeter, is er een gesloten stroomkring en ontstaat er een inductiestroom. Wat zegt de wet van Lenz hierover? Wordt de staafmagneet nu in zijn val geremd of juist versneld of geen van beide?
Terwijl de staafmagneet geheel in de spoel is en valt, verandert de flux in de spoel niet. Wordt de staafmagneet nu in zijn val geremd of juist versneld of geen van beide?
Terwijl de staafmagneet de spoel onderaan uit de spoel komt, verandert de flux in de spoel. Wordt de staafmagneet nu in zijn val geremd of juist versneld of geen van beide?
Alles bij elkaar: is de snelheid waarmee de staafmagneet de grond onder de spoel bereikt groter of kleiner dan zonder aanwezigheid van de spoel, of even groot?
Groet, Jaap
Vraag a: we onderscheiden drie delen van de beweging.
Terwijl de staafmagneet de spoel binnengaat, neemt de flux in de spoel toe en ontstaat er een inductiespanning. Nu de uiteinden van de spoel zijn verbonden door een milli-ampèremeter, is er een gesloten stroomkring en ontstaat er een inductiestroom. Wat zegt de wet van Lenz hierover? Wordt de staafmagneet nu in zijn val geremd of juist versneld of geen van beide?
Terwijl de staafmagneet geheel in de spoel is en valt, verandert de flux in de spoel niet. Wordt de staafmagneet nu in zijn val geremd of juist versneld of geen van beide?
Terwijl de staafmagneet de spoel onderaan uit de spoel komt, verandert de flux in de spoel. Wordt de staafmagneet nu in zijn val geremd of juist versneld of geen van beide?
Alles bij elkaar: is de snelheid waarmee de staafmagneet de grond onder de spoel bereikt groter of kleiner dan zonder aanwezigheid van de spoel, of even groot?
Groet, Jaap
Theo de Klerk
op
14 maart 2022 om 09:10
Lonneke
op
14 maart 2022 om 22:03
Bedankt voor de reactie.
Wanneer de magneet de spoel binnengaat, ontstaat een tegenflux. De magneet wordt dan toch geremd? (Want er treedt afstoting van de magneet op.)
Wanneer de magneet zich volledig in de spoel bevindt, is er geen fluxverandering en dus ook geen inductiestroom. De snelheid van de magneet wordt nu dus niet beïnvloed.
Wanneer de magneet de spoel uitkomt, ontstaat er een meeflux en wordt de magneet dus versneld (als ik de invloed van een inductiestroom op de snelheid tenminste goed begrijp).
Alles bij elkaar is de snelheid dan dus even groot?
Wanneer de magneet de spoel binnengaat, ontstaat een tegenflux. De magneet wordt dan toch geremd? (Want er treedt afstoting van de magneet op.)
Wanneer de magneet zich volledig in de spoel bevindt, is er geen fluxverandering en dus ook geen inductiestroom. De snelheid van de magneet wordt nu dus niet beïnvloed.
Wanneer de magneet de spoel uitkomt, ontstaat er een meeflux en wordt de magneet dus versneld (als ik de invloed van een inductiestroom op de snelheid tenminste goed begrijp).
Alles bij elkaar is de snelheid dan dus even groot?
Jan van de Velde
op
14 maart 2022 om 22:09
nee
Lonneke
op
14 maart 2022 om 22:16
Waarom niet?
De snelheid neemt natuurlijk toe als gevolg van de zwaartekracht, maar waarom beïnvloedt de spoel de snelheid?
De snelheid neemt natuurlijk toe als gevolg van de zwaartekracht, maar waarom beïnvloedt de spoel de snelheid?
Jan van de Velde
op
14 maart 2022 om 22:17
Lonneke
Wanneer de magneet de spoel uitkomt, ontstaat er een meefluxJa
en wordt de magneet dus versneld
Nee.
Teken eens een staafmagneet die nèt uit de spoel is gezakt en een paar van zijn veldlijnen.
Teken ook een paar "meeflux" veldlijnen uit die spoel
Teken dan twee straafmagneten (met elke een paar veldlijnen) in afstotende respectievelijk aantrekkende toestand.
Vergelijk en trek conclusies
groet, Jan
Jaap
op
14 maart 2022 om 22:18
Dag Lonneke,
Je redenering voor het eerste en tweede deel van de beweging is juist.
Als de staafmagneet de spoel verlaat, wekt de spoel inderdaad een meeflux op. Die remt de valbeweging van de staafmagneet. Stel dat de noordpool van de staafmagneet onderaan zit en de zuidpool bovenaan. Dan maakt de staafmagneet veldlijnen naar onder. De veldlijnen van de door de spoel opgewekte meeflux zijn ook gericht naar onder en komen aan de onderkant uit de spoel. Dat wil zeggen dat de onderkant van een spoel op dit moment een noordpool is (en de bovenkant van de spoel een zuidpool). De noordpool onderaan de spoel trekt de zuidpool bovenaan de staafmagneet aan en remt de valbeweging.
In de drie delen van de beweging voelt de staafmagneet afremming-niks-afremming, zodat de staafmagneet de grond onder de spoel bereikt met een kleinere snelheid dan zonder aanwezigheid van de spoel.
Groet, Jaap
Je redenering voor het eerste en tweede deel van de beweging is juist.
Als de staafmagneet de spoel verlaat, wekt de spoel inderdaad een meeflux op. Die remt de valbeweging van de staafmagneet. Stel dat de noordpool van de staafmagneet onderaan zit en de zuidpool bovenaan. Dan maakt de staafmagneet veldlijnen naar onder. De veldlijnen van de door de spoel opgewekte meeflux zijn ook gericht naar onder en komen aan de onderkant uit de spoel. Dat wil zeggen dat de onderkant van een spoel op dit moment een noordpool is (en de bovenkant van de spoel een zuidpool). De noordpool onderaan de spoel trekt de zuidpool bovenaan de staafmagneet aan en remt de valbeweging.
In de drie delen van de beweging voelt de staafmagneet afremming-niks-afremming, zodat de staafmagneet de grond onder de spoel bereikt met een kleinere snelheid dan zonder aanwezigheid van de spoel.
Groet, Jaap
Lonneke
op
14 maart 2022 om 22:26
Oh natuurlijk. Daar vergiste ik me in. Bedankt voor de duidelijke uitleg!
Jaap
op
14 maart 2022 om 22:29
Dag Lonneke,
Tekeningen maken, zoals Jan aanraadt, helpt echt!
Terwijl je tekent, krijg je drie nieuwe creatieve inzichten.
Groet, Jaap
Tekeningen maken, zoals Jan aanraadt, helpt echt!
Terwijl je tekent, krijg je drie nieuwe creatieve inzichten.
Groet, Jaap
Jaap
op
14 maart 2022 om 22:49
Dag Lonneke,
Bij dit onderwerp komen nogal wat 'omkeringen' voor. Wees je ervan bewust, zodat je geen vergissingen maakt.
a. Als een elektrische stroom ontstaat doordat negatieve deeltjes (elektronen, ionen) bewegen, is de richting van de stroomsterkte I tegengesteld aan de bewegingsrichting van de deeltjes.
b. De pijl in een magnetische veldlijn wijst buiten een stroomspoel van de noord- naar de zuidpool, en wijst in de stroomspoel van de zuidpool naar de noordpool.
c. De elektrische stroom gaat buiten een spanningsbron van de pluspool naar de minpool, en gaat in de spanningsbron van de minpool naar de pluspool. Voorbeeld: als in een winding een inductiespanning wordt opgewekt en de stroomkring gesloten is, gaat de inductiestroom in de winding van de minpool naar de pluspool. De winding is nu zelf een spanningsbron.
d. Als de door een winding omvatte magnetische flux Φ toeneemt, zodat ΔΦ/Δt groter is dan nul, is de opgewekte inductiespanning Uind kleiner dan nul. Want Uind=–N·ΔΦ/Δt
e. Wet van Lenz: de polariteit van een opgewekte inductiespanning is zo, dat de inductiestroom de oorzaak van zijn ontstaan tegenwerkt. (Polariteit: 'wat is de positieve en de negatieve pool'.)
Goede oefeningen hiervoor zijn vraag 12 en 13 van de opgave 'Pompaccumulatiecentrale'
https://nvon.nl/examen/examen-1997-2-vwo-natuurkunde
Lees 'hogere potentiaal heeft' als 'de pluspool is.'
Groet, Jaap
Bij dit onderwerp komen nogal wat 'omkeringen' voor. Wees je ervan bewust, zodat je geen vergissingen maakt.
a. Als een elektrische stroom ontstaat doordat negatieve deeltjes (elektronen, ionen) bewegen, is de richting van de stroomsterkte I tegengesteld aan de bewegingsrichting van de deeltjes.
b. De pijl in een magnetische veldlijn wijst buiten een stroomspoel van de noord- naar de zuidpool, en wijst in de stroomspoel van de zuidpool naar de noordpool.
c. De elektrische stroom gaat buiten een spanningsbron van de pluspool naar de minpool, en gaat in de spanningsbron van de minpool naar de pluspool. Voorbeeld: als in een winding een inductiespanning wordt opgewekt en de stroomkring gesloten is, gaat de inductiestroom in de winding van de minpool naar de pluspool. De winding is nu zelf een spanningsbron.
d. Als de door een winding omvatte magnetische flux Φ toeneemt, zodat ΔΦ/Δt groter is dan nul, is de opgewekte inductiespanning Uind kleiner dan nul. Want Uind=–N·ΔΦ/Δt
e. Wet van Lenz: de polariteit van een opgewekte inductiespanning is zo, dat de inductiestroom de oorzaak van zijn ontstaan tegenwerkt. (Polariteit: 'wat is de positieve en de negatieve pool'.)
Goede oefeningen hiervoor zijn vraag 12 en 13 van de opgave 'Pompaccumulatiecentrale'
https://nvon.nl/examen/examen-1997-2-vwo-natuurkunde
Lees 'hogere potentiaal heeft' als 'de pluspool is.'
Groet, Jaap
