magneet die door een spoel valt

Nadine stelde deze vraag op 11 juni 2024 om 15:59.

Ik zit met een vraagje over wanneer een magneet met de noordpool of een zuidpool, door een spoel valt.

> Ik weet dat er een fluxtoename zal zijn wanneer een magneet een spoel benadert of als men een magneet laat vallen door een spoel. 

> In het midden is er geen fluxtoename.

> De magneet valt en is er een fluxafname.

Waarom creëert een noordpool (witte bergparabool) altijd een positieve inductiespanning (aan het begin) en hoe komt dit? 

Waarom creëert een zuidpool (rode dalparabool) altijd een negatieve inductiespanning (aan het begin) en hoe komt dit? 

Je zou denken dat ze allebei aan het begin een positieve inductiespanning creëeren..

In het boek wordt het niet uitgelegd en ik heb verschillende video's op youtube bekeken en kom de uitleg nergens tegen en ik wil graag snappen waarom het zo is.

Reacties

Nadine op 11 juni 2024 om 18:23

Dag Jan en Theo :)

Ik ben ook bekend met de richting van de inductiestroom volgens de wet van Lenz, die de spoel creëert als in dit geval een noordpool door een spoel valt of een spoel nadert; inductiestroom loopt tegen de wijzers van de klok in. Want aan de linkerkant van de spoel onstaat een noordpool.

 

De linkerkant van de spoel wordt nu een zuidpool en probeert de magneet weg te duwen.

 

Nu nog de link met de grafiek..

 

Jan van de Velde op 11 juni 2024 om 20:07

Dag Nadine,

wat positief is of negatief in zo'n plaatje hangt af van hoe je de voltmeter aan de spoel bevestigt, of zo je wil, hoe je de spoel wikkelt. 

Hier de bovenste situatie uit de afbeelding van je tweede bericht, naderende noordpool, en ik heb de spoel eronder even andersom gewikkeld voor je :) . 

zelfde beweging omgekeerd effect.

Waar het nu op aankomt is, zou jij in de bovenstaande twee plaatjes zelf die stroomrichting hebben kunnen afleiden? 

Groet, Jan vld

Nadine op 11 juni 2024 om 20:22

Dag Jan,

Ik zie aan de galvanometer waar de min en pluspool is. In de afbeelding van het bericht van 20.07 is links de minpool en rechts de pluspool. Onder: rechts is de minpool en links de pluspool.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Het probleem zit hem in de zuidpool van de magneet. Dus wanneer een magneet met de noordpool of een zuidpool, door een spoel valt.

Waarom creëert een noordpool (witte bergparabool) altijd een positieve inductiespanning (aan het begin) en hoe komt dit? 

Waarom creëert een zuidpool (rode dalparabool) altijd een negatieve inductiespanning (aan het begin) en hoe komt dit? 

Jan van de Velde op 11 juni 2024 om 21:34

Nadine

Waarom creëert een noordpool (witte bergparabool) altijd een positieve inductiespanning (aan het begin) en hoe komt dit? 

Waarom creëert een zuidpool (rode dalparabool) altijd een negatieve inductiespanning (aan het begin) en hoe komt dit? 

dat is dus mijn punt: dat is niet zo. Het hangt er helemaal van af hoe de spoel is gewikkeld en hoe de galvanometer is aangesloten.

Kun je beredeneren, bijvoorbeeld met rechterhandregel, dat de stroomrichting in de drie gevallen hieronder juist is aangeduid?

 

Alles hangt af van hoe ik de spoel wikkel, of de galvanometer aansluit.

Groet, Jan

Nadine op 14 juni 2024 om 14:33

Ik snap het nog steeds niet aan de hand van de bovenstaande uitleg :( 

1. Er nadert een noordpool, de bovenkant van de spoel wordt nu een noordpool.

De stroom binnen de spoel loopt van - naar + 

De stroom buiten de spoel loopt van + naar -

Dit is ook apart terwijl we eerder hebben geleerd dat de stroom bij een spoel altijd via de pluspool binnenkomt zie onderstaande afbeelding.

Een vergelijkbaar voorbeeld is het onderstaande

Ik wil heel graag snappen hoe ik de grafiek van de inductiespanning moet tekenen..dus begin ik met een postieve of negatieve inductiespanning, want dat maakt voor de grafiek bij een vraag een groot verschil uit!

2. Bij deze loop ik ook vast. Er nadert een noordpool, de rechterkant van de spoel wordt nu een noordpool.

De stroom binnen de spoel loopt van - naar + 

De stroom buiten de spoel loopt van + naar -

Theo de Klerk op 14 juni 2024 om 15:44

De tekening met de stroom door een spoel is correct: die spiraliseert tegen de klok in van boven naar beneden. Zoals altijd beweegt de stroom van + naar -. De + zit aan de bovenkant.

Als we de spoel als een "zwarte doos" zien met alleen maar 2 aansluitingen, een + en een - , dan zou het ook een batterij kunnen zijn: de + pool boven en de - pool beneden.

Sluit er iets op aan en de stroom meter zal de stroomrichting als van de boven + naar de beneden - laten zien, buiten de spoel of zwarte doos om.

En daar zit het verwarrende van het geheel: boven is de spanning het hoogst, onder het laagst. De stroom loopt door de spoel maar ook buiten de spoel om van + naar -. Alsof een riviertje langs twee verschillende wegen van boven naar beneden gaat. Het gaat in elk geval niet in een cirkeltje rond (valt alleen van + naar -  en niet van + naar - naar +).

Een bijkomende verwarring is dat een inductie spanning  altijd een inductie stroom geeft. Dat hoeft niet. Door een spanning worden (negatieve/positieve) ladingdragers wel naar de kant met de passende (hoogste/laagste) spanning geduwd of getrokken, maar daarna kunnen ze niet verder want er is geen gesloten stroomkring. Pas als buitenom met bijv. een lampje de kring gesloten is, kan er een (inductie)stroom gaan lopen. Die gaat dan van + naar - , zoals altijd.

Nadine op 14 juni 2024 om 16:35

Beste Theo, enorm bedankt voor alle uitleg en de afbeeldingen en ja het is ook deels verwarrend! wat houd ik aan, de stroomrichting binnen de spoel om de inductiespanning te tekenen? Dus de minpool? En niet de pluspool zoals we de stroomrichting kennen?

Dan kom ik bij beide voorbeelden op een negatieve inductiespanning uit..terwijl de eerste met een postieve inductiespanning begint. Ik vind dit heel lastig

 

Jan van de Velde op 14 juni 2024 om 16:39

dag Nadine,

VERGEET plussen en minnen, dat geeft alleen maar zinloos gemodder. Ik weet niet wie je dat heeft geleerd maar dan heb je dat verkeerd geleerd, of verkeerd begrepen. En zo lang je daarin blijft hangen ga je dit nooit snappen. 

Zoals ik je hierboven al vertelde, op dat gebied is er niks gedefinieerd, alles hangt af van bewegingsrichting, noord-zuid, de wijze van wikkelen van de spoel, en manier van aansluiten op een meetapparaat. 

Zijn intussen die vermaledijde plussen en minnen vergeten? 

OK, dan beginnen we fris en leeg opnieuw.
1) je kijkt hoe het veld in een spoel verandert
2) je past de algemene rechterhandregel toe om te zien welke consequenties dat heeft voor de richting van de inductiestroom

goed gezien dat de spoel boven een noordpool wil vormen om de verandering, dat sterker wordende naar beneden gerichte veld,  tegen te gaan. 

De algemene rechterhandregel toepassen:

  • gestrekte duim = stroomrichting
  • vingers = richting magneetveld a.g.v. stroom in de draad

Grijp een wikkeling vast zó dat de vingers IN de spoel naar boven wijzen. 

De duim vertelt ons dat de stroomrichting aan de kant van de spoel waar we tegenaan kijken steeds naar rechts loopt. 

Gezien hoe de spoel is gewikkeld betekent dat dat de inductiestroom in de spoel van boven naar beneden loopt. 

Afhankelijk van hoe ik mijn oscilloscoop op de spoel aansluit zie ik nu een bultje naar boven, of naar beneden. In jouw afbeelding is dat een bultje naar boven, wat we in een grafiek vaak positief noemen.

MAAR DAT IS DUS GEEN NATUURWET. Ik kan die spoel andersom wikkelen, of ik kan hem andersom aansluiten. In beide gevallen krijg ik een eerste bultje naar beneden. 

Ik kan ook andersom wikkelen EN andersom aansluiten, beide. En dan staat dat bultje weer naar boven. 

 

Valt de magneet verder, en verlaat hij de spoel weer, dan veroorzaakt die val een steeds zwakker wordend, naar beneden wijzend magneetveld in de spoel

De spoel wil die verandering tegengaan met een naar beneden wijzend geïnduceerd magneetveld

algemene rechterhandregel om een wikkelingsdraad, vingers IN de spoel naar beneden:

de stroom loopt nu andersom door de spoel. Had ik daarnet een bultje naar boven op de oscilloscoop, dan heb ik nu een bult naar beneden. Ean andersom. 

Dus, dat had er in dat boek allemaal net zo verdedigbaar zó uit kunnen zien: 

Nadine

Dit is ook apart terwijl we eerder hebben geleerd dat de stroom bij een spoel altijd via de pluspool binnenkomt zie onderstaande afbeelding.

dat zijn we dus intussen gelukkig helemaal vergeten hè? 

 

Kijken we naar dit plaatje:We zien een spoel die aan de bvoenkant is aangesloten op de pluspool van een spanningsbron, en aan de onderkant op een minpool. Stroom loopt per defintie van plus naar min. 

Algemene rechterhandregel, pak een draad vast zo dat de duimmet de stroomrichting meewijst, IN de spoel wijzen de vingers dan naar boven. De spoel geeft een naar boven gericht magneetveld.

Afbeelding klopt. 

 

en dan bovenstaande: De magneet is juist de as van de spoel voorbij, een naar beneden gerichte flux in de spoel  wordt dus zwakker.

De spoel wil die verandering tegengaan door zelf een naar beneden gericht veld te maken. 

Algemene rechterhandregel toepassen, vingers IN de spoel naar beneden gericht, de gestrekte duim geeft de geïnduceerde stroomrichting aan. 

En hoe dat dan in de grafiek daarnaast terechtkomt hangt er weer helemaal van af hoe die galvanometer is aangesloten. Was de galvanometer een lamp dan zou de inductiestroom er van linksonder naar rechtsboven door willen op dit moment van tekenen. Dat is alles wat we weten. En dan kan dat boek er een fraaie grafiek naast tekenen, maar een galvanometer heefft niet voor niks een plus- en een minaansluiting:
 

Steek de plus van een schakeling in het rode busje en de min in het zwarte, en het metertje slaat naar rechts uit. Draai je draadjes om, en het metertje slaat naar links uit.

Ik kan in die afbeelding uit je boek niet zien waar die aansluitingen zitten, en ik kan dus ook niks zeggen over of die grafiek eerst naar beneden moet, of eerst naar boven. 

Leer, zoals ik je hierboven probeer voor te doen, te redeneren met die algemene rechterhandregel. Die werkt altijd.

 Maar er zijn GEEN algemene regels voor plussen of minnen behalve dat de stroom van plus naar min door een verbruiker zal stromen) , Er zijn ook GEEN algemene regels voor noordpolen en bovenkanten of zo. 

 

Groet, Jan

Theo de Klerk op 14 juni 2024 om 16:42

De spanning is bij + het hoogst en - het laagst. Bij inductiespanning (die eventjes tot een stroompje leidt om geladen deeltjes naar de ene of andere kant van de draaduiteinden te duwen) geldt ook weer: de stroom door ladingsverplaatsing gaat van + naar - en de rechterhandregel voor stroom/poolrichting blijft van toepassing. (spiraalsgewijs naar beneden lopend)

We kunnen eindeloos in je cirkeltje blijven ronddraaien, maar je - en + in de tekening staan verkeerd om. De + zit boven, de inductie geeft een spanning hoger boven dan beneden. Als gevolg daarvan een geinduceerde (tijdelijke) noordpool boven.

En of zo'n spanningspiek op een oscilloscoop zich naar boven of beneden uit: dat hangt af van hoe de draden aangesloten zitten. Draai ze om en het beeld inverteert ook.

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)