Elektromagnetisme
saar stelde deze vraag op 23 mei 2022 om 14:33. Dag allen,
Is stap 1 bij gelijkaardige vragen bepalen hoe de magnetische veldlijnen liggen en dan kijken voor iedere zijde apart ? Dan pas de rechterhandregel toepassen? Als ik duim in de richting van de stroom I wijs, zijn de B magnetische veldlijnen in wijzerzin. Klopt dit dan?
Reacties
Gert Kiers
op
23 mei 2022 om 15:51
Als het kozijn van het raam geleidend is, zal dit een inductievraag zijn.
Deel 1
De flux van het magneetveld dat door de stroom in de draad is opgewekt verandert, omdat het magneetveld naar rechts (en links) toe kleiner wordt. De flux wordt dus steeds kleiner.
Er gaat dan een stroom door het kozijn lopen die de verandering van magneetveld teniet wil doen (Wet van Lenz). De elektronen in het kozijn gaan zodanig lopen dat er een magneetveld wordt gemaakt dat ook "het papier in gaat", want het magneetveld wordt immers zwakker; de compenstatie is dus om "extra" magneetveld bij te maken. Dit correspondeert met een stroom rechtsom door het kozijn. (Ik kijk tegen het plaatje aan).
Die inductiestroom loopt in het rechter verticale deel van het kozijn omlaag en in het linker verticale deel omhoog.
Deel 2
Op deze stromen werken ook weer lorentzkrachten. Volgens de regels die daarvoor gelden zal er op het rechter verticale deel (stroom naar beneden) een kracht naar rechts werken. Evenzo zal er op het linker verticale deel (stroom naar boven) een kracht naar links werken.
Is het kozijn van hout, dan vervalt de redenering en begrijp ik de vraag niet.
Theo de Klerk
op
23 mei 2022 om 16:01
Door de beweging van het draadraam weet je de beweging van de (negatief geladen) elektronen. De stroom gaat dan de andere kant op (dus tegengesteld aan de getekende snelheid v).
Je moet in alle gevallen kijken hoe die cirkel (en de richting van het veld in die cirkel - rechterhandregel) een zijde van het draadraam raakt.
Dan weet je aldaar de richting van B en van de stroom I en kun je met een handregel bepalen hoe de Lorentzkracht gericht is en aan het draadraam trekt.
Bij A t/m D : B veld tegen de klok in rondom de draad (bij linker en rechter vertikale draad wijst die dus in het scherm).
Dichter bij de draad is het veld sterker en zal de kracht groter zijn: dus de kracht op het linkse deel van de draad is groter. Daarmee valt C af. En ook D (krachten tegengesteld maar ook even groot)

De Lorentzkracht op de elektronen in de draad is naar beneden. Dat is in de rechter vertikale draad ook zo, maar minder. Netto dus een kracht die de elektronen tegen de klok in laat lopen. En dus de geinduceerde stroom kloksgewijs.
Daarmee is er een inductiestroom in de linker vertikale draad omhoog. Een B-veld in het scherm. Dat geeft samen een Lorentzkracht op die draadraamzijde die naar links gericht is.
In de rechter vertikale draad loopt de stroom naar beneden, de B richting is hetzelfde, de Lorentzkracht wijst dan naar rechts. Maar is kleiner omdat de sterkte van B kleiner is.
De krachten wijzen dus een andere kant op: daarmee valt optie B af.
Dus A is de goede oplossing.
Je moet in alle gevallen kijken hoe die cirkel (en de richting van het veld in die cirkel - rechterhandregel) een zijde van het draadraam raakt.
Dan weet je aldaar de richting van B en van de stroom I en kun je met een handregel bepalen hoe de Lorentzkracht gericht is en aan het draadraam trekt.
Bij A t/m D : B veld tegen de klok in rondom de draad (bij linker en rechter vertikale draad wijst die dus in het scherm).
Dichter bij de draad is het veld sterker en zal de kracht groter zijn: dus de kracht op het linkse deel van de draad is groter. Daarmee valt C af. En ook D (krachten tegengesteld maar ook even groot)

De Lorentzkracht op de elektronen in de draad is naar beneden. Dat is in de rechter vertikale draad ook zo, maar minder. Netto dus een kracht die de elektronen tegen de klok in laat lopen. En dus de geinduceerde stroom kloksgewijs.
Daarmee is er een inductiestroom in de linker vertikale draad omhoog. Een B-veld in het scherm. Dat geeft samen een Lorentzkracht op die draadraamzijde die naar links gericht is.
In de rechter vertikale draad loopt de stroom naar beneden, de B richting is hetzelfde, de Lorentzkracht wijst dan naar rechts. Maar is kleiner omdat de sterkte van B kleiner is.
De krachten wijzen dus een andere kant op: daarmee valt optie B af.
Dus A is de goede oplossing.
Jaap
op
23 mei 2022 om 19:00
Dag Saar,
a. Je vraagt: 'Is stap 1 bij gelijkaardige vragen bepalen hoe de magnetische veldlijnen liggen en dan kijken voor iedere zijde apart?'
Dat klinkt goed.
Je vraagt: 'Dan pas de rechterhandregel toepassen?'
Er zijn verschillende rechterhandregels voor verschillende situaties. Niet wetend wat je precies bedoelt, kan ik deze vraag niet beantwoorden.
Je vraagt: 'Als ik duim in de richting van de stroom I wijs, zijn de B magnetische veldlijnen in wijzerszin. Klopt dit dan?'
Welke stroom je bedoelt (in de rechte draad of in het draadraam?) en wat je precies bedoelt met 'in wijzerszin', weet ik niet. Daarom kan ik deze vraag niet beantwoorden.
b. Laten we beginnen met de rechte draad. Hierin loopt een elektrische stroom omhoog. Rond de rechte draad ontstaat een magnetisch veld waarvan de cirkelvormige veldlijnen rondom de rechte draad lopen. Volgens je favoriete richtingregel wijzen de magnetische veldlijnen (de magnetische inductie B) ter plaatse van het hele draadraam horizontaal, loodrecht op het papier, van je af. Bovendien is het magnetisch veld nabij de rechte draad sterker: de veldlijnen zijn dichter bij elkaar. De veldlijnen die zo worden opgewekt door de stroom I1 in de rechte draad, noem ik I1-veldlijnen, om latere verwarring te vermijden.
c. Elk draadraam bevindt zich rechts van de rechte draad. Door het vierkante oppervlak van het draadraam 'prikken' I1-veldlijnen.
d. Elk draadraam beweegt in het vlak van tekening naar rechts. In die richting neemt het aantal I1-veldlijnen af. Dus het aantal I1-veldlijnen dat door elk draadraam 'prikt', wordt kleiner.
e. Het draadraam reageert hierop door een elektrische inductiespanning Uind op te wekken. Vermits er een gesloten stroomkring (=draadraam) is, ontstaat er ook een elektrische inductiestroom Iind.
f. De inductiestroom loopt rond in het draadraam. In de linker verticale zijde van het draadraam loopt de inductiestroom dus tegengesteld aan de inductiestroom in de rechter verticale zijde. Daarom moet de lorentzkracht op deze twee zijden ook tegengesteld gericht zijn. (De I1-veldlijnen hebben immers dezelfde richting ter plaatse van de linker zijde en de rechter zijde.) Tekening B en C vallen af.
g. Volgens de wet van Lenz is de richting (+ en –) van Uind zodanig dat de oorzaak van haar ontstaan wordt tegengewerkt. Dat wil zeggen: de inductiestroom in het draadraam wekt een magnetisch veld op die de afnemende I1-veldlijnen vervangen. Dat noemen we een 'steunflux': een magnetische flux die het (afnemende) magnetisch I1-veld ondersteunt. Het draadraam maakt dus horizontale veldlijnen die loodrecht op het vlak van tekening staan en van je af wijzen, net als de I1-veldlijnen. Volgens je favoriete richtingregel loopt de inductiestroom Iind in het draadraam met de wijzers van de klok mee.
h. Bezie nu de linker verticale zijde van het draadraam. Iind loopt hierin omhoog. De I1-veldlijnen wijzen loodrecht op het vlak van tekening van je af. Volgens je favoriete richtingregel wijst de lorentzkracht op de linker zijde horizontaal, in het vlak van tekening, naar links. Dat is niet het geval in tekening D, die derhalve afvalt.
Tekening A is juist, ook wat betreft de rechter verticale zijde: Iind loopt omlaag enzovoort.
Zo duidelijk?
Groet, Jaap
a. Je vraagt: 'Is stap 1 bij gelijkaardige vragen bepalen hoe de magnetische veldlijnen liggen en dan kijken voor iedere zijde apart?'
Dat klinkt goed.
Je vraagt: 'Dan pas de rechterhandregel toepassen?'
Er zijn verschillende rechterhandregels voor verschillende situaties. Niet wetend wat je precies bedoelt, kan ik deze vraag niet beantwoorden.
Je vraagt: 'Als ik duim in de richting van de stroom I wijs, zijn de B magnetische veldlijnen in wijzerszin. Klopt dit dan?'
Welke stroom je bedoelt (in de rechte draad of in het draadraam?) en wat je precies bedoelt met 'in wijzerszin', weet ik niet. Daarom kan ik deze vraag niet beantwoorden.
b. Laten we beginnen met de rechte draad. Hierin loopt een elektrische stroom omhoog. Rond de rechte draad ontstaat een magnetisch veld waarvan de cirkelvormige veldlijnen rondom de rechte draad lopen. Volgens je favoriete richtingregel wijzen de magnetische veldlijnen (de magnetische inductie B) ter plaatse van het hele draadraam horizontaal, loodrecht op het papier, van je af. Bovendien is het magnetisch veld nabij de rechte draad sterker: de veldlijnen zijn dichter bij elkaar. De veldlijnen die zo worden opgewekt door de stroom I1 in de rechte draad, noem ik I1-veldlijnen, om latere verwarring te vermijden.
c. Elk draadraam bevindt zich rechts van de rechte draad. Door het vierkante oppervlak van het draadraam 'prikken' I1-veldlijnen.
d. Elk draadraam beweegt in het vlak van tekening naar rechts. In die richting neemt het aantal I1-veldlijnen af. Dus het aantal I1-veldlijnen dat door elk draadraam 'prikt', wordt kleiner.
e. Het draadraam reageert hierop door een elektrische inductiespanning Uind op te wekken. Vermits er een gesloten stroomkring (=draadraam) is, ontstaat er ook een elektrische inductiestroom Iind.
f. De inductiestroom loopt rond in het draadraam. In de linker verticale zijde van het draadraam loopt de inductiestroom dus tegengesteld aan de inductiestroom in de rechter verticale zijde. Daarom moet de lorentzkracht op deze twee zijden ook tegengesteld gericht zijn. (De I1-veldlijnen hebben immers dezelfde richting ter plaatse van de linker zijde en de rechter zijde.) Tekening B en C vallen af.
g. Volgens de wet van Lenz is de richting (+ en –) van Uind zodanig dat de oorzaak van haar ontstaan wordt tegengewerkt. Dat wil zeggen: de inductiestroom in het draadraam wekt een magnetisch veld op die de afnemende I1-veldlijnen vervangen. Dat noemen we een 'steunflux': een magnetische flux die het (afnemende) magnetisch I1-veld ondersteunt. Het draadraam maakt dus horizontale veldlijnen die loodrecht op het vlak van tekening staan en van je af wijzen, net als de I1-veldlijnen. Volgens je favoriete richtingregel loopt de inductiestroom Iind in het draadraam met de wijzers van de klok mee.
h. Bezie nu de linker verticale zijde van het draadraam. Iind loopt hierin omhoog. De I1-veldlijnen wijzen loodrecht op het vlak van tekening van je af. Volgens je favoriete richtingregel wijst de lorentzkracht op de linker zijde horizontaal, in het vlak van tekening, naar links. Dat is niet het geval in tekening D, die derhalve afvalt.
Tekening A is juist, ook wat betreft de rechter verticale zijde: Iind loopt omlaag enzovoort.
Zo duidelijk?
Groet, Jaap
Jaap
op
23 mei 2022 om 20:50
Dag Saar,
Er is een eenvoudiger reden om D af te keuren, ten faveure van A.
De inductiestroom is in de linker en rechter verticale zijde van het draadraam even groot: de stroom loopt rond. Het magnetisch veld opgewerkt door de rechte draad is ter plaatse van de linker zijde van het draadraam sterker dan bij de rechter zijde. Daarom is de lorentzkracht op de linker zijde groter dan op de rechter zijde. Dat is niet het geval in tekening D: de vectorpijlen van de lorentzkracht op de twee verticale zijden zijn even lang. Daarom valt D af.
De uitleg in stappen van 19.00 uur kan wel helpen om in te zien dat tekening A juist is.
Groet, Jaap
Er is een eenvoudiger reden om D af te keuren, ten faveure van A.
De inductiestroom is in de linker en rechter verticale zijde van het draadraam even groot: de stroom loopt rond. Het magnetisch veld opgewerkt door de rechte draad is ter plaatse van de linker zijde van het draadraam sterker dan bij de rechter zijde. Daarom is de lorentzkracht op de linker zijde groter dan op de rechter zijde. Dat is niet het geval in tekening D: de vectorpijlen van de lorentzkracht op de twee verticale zijden zijn even lang. Daarom valt D af.
De uitleg in stappen van 19.00 uur kan wel helpen om in te zien dat tekening A juist is.
Groet, Jaap
Jaap
op
24 mei 2022 om 15:10
Dag Saar,
Daar zit je dan, met vellen vol meerkeuzevragen bij een belangrijke toets. De tijd ontbreekt om een lang verhaal zoals het mijne te bedenken. Dat wordt ook niet gevraagd: de letter van de juiste figuur volstaat. Hoe pak je het korter aan, als je alleen de juiste figuur wilt aanwijzen?
• Bedenk dat het magnetisch veld verder van de rechte draad zwakker wordt.
• In het bewegende draadraam gaat een inductiestroom rondlopen, overal even groot.
• Wat is hetzelfde in figuur B en C? De lorentzkracht heeft links en rechts dezelfde richting. Dat kan niet, want de inductiestroom is links en rechts tegengesteld gericht. Dus B en C vallen af.
• In figuur D is de lorentzkracht links en rechts even groot. Dat kan niet, want de inductiestroom is overal gelijk, maar het magnetische veld van de rechte draad is links sterker. D valt af.
• Noteer A.
Meer is niet nodig bij zo'n vraag.
Groet, Jaap
Daar zit je dan, met vellen vol meerkeuzevragen bij een belangrijke toets. De tijd ontbreekt om een lang verhaal zoals het mijne te bedenken. Dat wordt ook niet gevraagd: de letter van de juiste figuur volstaat. Hoe pak je het korter aan, als je alleen de juiste figuur wilt aanwijzen?
• Bedenk dat het magnetisch veld verder van de rechte draad zwakker wordt.
• In het bewegende draadraam gaat een inductiestroom rondlopen, overal even groot.
• Wat is hetzelfde in figuur B en C? De lorentzkracht heeft links en rechts dezelfde richting. Dat kan niet, want de inductiestroom is links en rechts tegengesteld gericht. Dus B en C vallen af.
• In figuur D is de lorentzkracht links en rechts even groot. Dat kan niet, want de inductiestroom is overal gelijk, maar het magnetische veld van de rechte draad is links sterker. D valt af.
• Noteer A.
Meer is niet nodig bij zo'n vraag.
Groet, Jaap