Samenvatting

Elektromotor en dynamo 8 Elektromotor en dynamo Elektromagnetisch veld | vwo | Samenvatting Het magnetisch veld Een permanente magneet is een magneet waarvan de magnetische werking niet verandert. Een draaibare kompasnaald draait met zijn noordpool naar het noorden, het andere uiteinde is de zuidpool. Gelijknamige polen stoten elkaar af, ongelijknamige polen trekken elkaar aan. Stoffen die gemakkelijk magnetisch te maken zijn: ijzer, nikkel en kobalt. Figuur 1 Figuur 2

Elektromotor en dynamo 8 Elektromotor en dynamo Elektromagnetisch veld | vwo | Samenvatting Magnetische veldlijnen In de omgeving van een magneet ondervinden andere magneten een krachtwerking: een magneet heeft een magnetisch veld om zich heen. Een magnetisch veld kan worden weergegeven door magnetische veldlijnen: • in elk punt van de ruimte geeft de raaklijn aan een veldlijn de richting aan waarin de noordpool van een draaibare magneetnaald wijst als hij in dat punt staat. • de magnetische veldsterkte is omgekeerd evenredig met de onderlinge afstand tussen de magnetische veldlijnen. veldlijnen snijden elkaar nooit. Magnetische veldlijnen lopen buiten de magneet van de noord- naar de zuidpool. In een homogeen magnetisch veld is de richting en ook de sterkte overal gelijk. Figuur 3 Figuur 4 Figuur 5

Elektromotor en dynamo 8 Elektromotor en dynamo Elektromagnetisch veld | vwo | Samenvatting Magnetische veldsterkte De sterkte van een magneetveld wordt weergegeven door de magnetische veldsterkte B. De magnetische veldsterkte B heeft een grootte en een richting: het is een vectorgrootheid. De richting van de raaklijn aan de veldlijn geeft de richting van de magnetische veldsterkte B aan. De eenheid van magnetische veldsterkte is de tesla (T). Hoe groter de veldlijnendichtheid in een punt van een magnetisch veld, des te groter is daar de B. Figuur 6

Elektromotor en dynamo 8 Elektromotor en dynamo Elektromagnetisch veld | vwo | Samenvatting Aardmagnetisch veld Het aardmagnetisch veld heeft een veldlijnpatroon dat veel lijkt op dat van een staafmagneet. De magnetische zuidpool ligt in het noorden van Canada en de ligging verschuift langzaam in de loop van de tijd. Figuur 7

Elektromotor en dynamo 8 Elektromotor en dynamo Elektromagnetisch veld | vwo | Samenvatting Elektromagnetisme - stroomspoel Een stroomspoel heeft een magnetische werking: elektromagnetisme. De richting van het magnetisch veld in de spoel vind je met behulp van de rechterhandregel. De gekromde vingers wijzen in de richting van de stroom, de uitgestoken duim in de richting van de veldlijnen binnen de spoel. Waar de magnetische veldlijnen uit de spoel komen is de noordpool van de spoel als elektromagneet, waar de veldlijnen naar binnen gaan is de zuidpool. Figuur 8

Elektromotor en dynamo 8 Elektromotor en dynamo Elektromagnetisch veld | vwo | Samenvatting Elektromagnetisme – stroomdraad Een rechte stroomdraad heeft een magneetveld rondom de draad. De richting bepaal je met een rechterhandregel: de duim is in de richting van de stroom en de gebogen vingers geven de richting van de magnetische veldlijnen. De magnetische veldsterkte B hangt af van de stroomsterkte I en de afstand r tot de draad. I groter dan B groter r groter dan B kleiner Figuur 9 Figuur 10

Elektromotor en dynamo 8 Elektromotor en dynamo Elektromagnetisch veld | vwo | Samenvatting Lorentzkracht Een stroomdraad in een magnetisch veld ondervindt een magnetische kracht: de lorentzkracht FL. De richting van de lorentzkracht vind je met een rechterhandregel (gebruik de component van B ⊥ I ). De grootte van de lorentzkracht bereken je met: 𝑭 𝐋 = 𝑩 ⊥ ∙𝑰∙𝒍 B⊥ is de sterkte van het magneetveld loodrecht op de stroomrichting (in T). I is de stroomsterkte (in A). ℓ is de lengte van de draad in het magneetveld (in m). FL is de lorentzkracht (in N). Figuur 11

Elektromotor en dynamo 8 Elektromotor en dynamo Elektromagnetisch veld | vwo | Samenvatting Elektromotor Een elektromotor bestaat uit een draaiend gedeelte, de rotor, met een aantal spoelen en een stilstaand gedeelte, de stator, bestaande uit een permanente magneet (of elektromagneet). De lorentzkrachten op de stroomdraden van de rotorspoelen zorgt voor de draaibeweging van de motor. De rotorspoelen worden tijdens het draaien door de commutator na elkaar op de spanningsbron aangesloten, waardoor voortdurend die spoel is ingeschakeld die in de gunstigste positie is voor de draaiing. Figuur 12

Elektromotor en dynamo 8 Elektromotor en dynamo Elektromagnetisch veld | vwo | Samenvatting Magnetische flux De magnetische flux Φ door een spoel is te zien als het aantal magnetische veldlijnen dat door de opening van een spoel gaat. Een verandering van de magnetische flux (ΔΦ) binnen een spoel veroorzaakt een inductiespanning Uind over die spoel. Dat kan door een magneet naar een spoel toe te bewegen of er vanaf of door de magneet te draaien. Als de magneet niet beweegt, de verandering van de flux is dan nul, dan is de inductiespanning nul. Figuur 13

Elektromotor en dynamo 8 Elektromotor en dynamo Elektromagnetisch veld | vwo | Samenvatting Magnetische flux en inductiespanning De grootte van de magnetische flux Φ door een oppervlak hangt af van de magnetische veldsterkte B, van de oppervlakte A en van de richting van de magnetische veldsterkte. 𝜱= 𝑩  ∙𝑨 Hierin is 𝐵  de component van de magnetische veldsterkte loodrecht op het oppervlak A. De inductiespanning in een spoel is evenredig met het aantal windingen van de spoel en de snelheid waarmee de flux verandert. 𝑼 𝐢𝐧𝐝 ∝𝑵· 𝐝𝜱 𝐝𝒕 Figuur 14

Elektromotor en dynamo 8 Elektromotor en dynamo Elektromagnetisch veld | vwo | Samenvatting Wet van Lenz Als een magneet een spoel nadert, is er een toename van de flux. De inductiestroom in de kortgesloten spoel veroorzaakt, volgens de wet van Lenz, een flux in tegengestelde richting. Het naderen van de magneet wordt tegengewerkt: de spoel en de magneten stoten elkaar af. Wanneer de magneet van de spoel af beweegt, is er een afname van de flux. De inductiestroom in de kortgesloten spoel veroorzaakt dan een flux in dezelfde richting. De stroomrichting is omgekeerd. De spoel en de magneet trekken elkaar nu aan. De spoel werkt als een spanningsbron. De kant waar de stroom uit de spoel komt is de pluspool van de bron. De stroomrichting door de spoel vind je met de rechterhandregel: duim in de richting van de flux van de spoel en de vingers geven de rondgang van de inductiestroom. Figuur 15