elektromagnetische inductie. met dit pictogram maak je een foto van de pagina. door het pictogram...

Elektromagnetische Inductie


Met dit pictogram maak je een foto van de pagina. Door het pictogram aan te klikken komt de foto in je verslag te staan.

IntroductieWerkboek en foto’s

De foto-knop wordt gebruikt om het scherm vast te leggen.

Met de werkboek-knop worden foto’s en tekst vastgelegd in het werkboek van de Spark.

De keuze-knop wordt gebruikt om je verslag te exporteren of af te drukken.

Opmerking: je kan een foto maken van de eerste pagina van je werkboek en dit dan als voorblad van je verslag gebruiken.


VraagstellingJe kunt elektriciteit door een draad sturen om een magnetisch veld te maken. Is het omgekeerde ook mogelijk? Kun je een magneet en een stuk koperdraad gebruiken om elektriciteit te maken?


Achtergrond

Deze relatie staat bekend als de wet van Faraday. De verhouding wordt bepaald door 2 factoren: het aantal windingen in spoel N, en de verandering in de magnetische flux, Φ. De magnetische flux hangt af van de sterkte van het magnetische veld, het gebied dat ingesloten is in de lus van de koperdraad, en de hoek tussen deze twee. In deze proef kunnen we aannemen dat de magnetische flux evenredig is aan de kracht van het magnetisch veld.

Michael Faraday (1791 – 1867) heeft de relatie ontdekt tussen een verandering van de magnetische flux, Φ, en de potentiaal binnen een geleider ε:


VeiligheidWees voorzichtig met magneten. Sterke magneten kunnen elektronische apparaten beschadigen.


Materialen en benodigdhedenVerzamel deze materialen voordat je met je expiriment begint.

• stroomkabel• 3 magneten van verschillende sterkte • spoel met 200 windingen• spoel met 400 windingen• spoel met 800 windingen• statief (niet afgebeeld)• statiefklem (zie afbeelding)• papier, plakband en een pen• lazen buis (niet afgebeeld)• schuimrubber matje

Deze stappen maken deel uit van het practicum.Ze staan echter niet in de juiste volgorde. Geef de juiste volgorde aan en maak een foto van deze pagina

Wat is de juiste volgorde?

A) Verbind de stroomkabel met de volt ingang van de Spark.

B) Laat de magneet door de spoel vallen en stop dan met het verzamelen van meetgegevens. Tip: doe deze stap tweemaal.

C) Vergelijk de gemeten spanning van de spoel met 200 windingen met die van de spoel van 400 windingen in je grafiek.

D) Vervang de spoel van 200 windingen door de spoel van 400 windingen.


Deel 1In het eerste deel van dit practicum zullen we nagaan of het vallen van een magneet in een spoel een spanning veroorzaakt en of het aantal windingen van de spoel invloed heeft op de hoogte van de spanning zoals door de wet van Faraday voorspeld wordt.

Opmerking: voor het beste resultaat zorg je ervoor dat de richting van de magneet altijd dezelfde is als je hem door de spoel laat vallen.

VoorspellingProbeer de vorm van de grafiek van de spanning versus de tijd te voorspellen door gebruik te maken van het menu.* Maak tenslotte een foto.

*Een voorspelling tekenen1. Druk op om het palet te

openen.2. Druk op en gebruik je

vinger om je voorspelling in te tekenen.

3. Als je klaar bent druk dan op 4. Druk op om te wissen.


Opstelling1. Monteer de spoel van 200 windingen

met behulp van de klem aan het statief.

2. Verbind het meetsnoer met de spoel.

3. Verbind het meetsnoer met de Spark.

4. Als je een schuimrubber matje gebruikt, leg dit dan onder de spoel.

1. Hou de magneet boven de opening van de spoel.

2. Druk op om de meting te beginnen.3. Laat de magneet door de spoel vallen.

Druk op om de meting te stoppen.4. Verwissel de spoelen.5. Herhaal stap 1 tot en met 4 voor elke

spoel, begin telkens op dezelfde hoogte.

Meten

1. Pas de schaal zo aan dat je alle drie metingen tegelijk kunt zien. Geef in het tekstvlak aan welke meting bij welke spoel hoort. Maak tot slot een foto van deze

de pagina.

Analyseren

Analyseren2. Geef een korte omschrijving

van het belangrijkste verschil tussen de meetresultaten in het tekstvlak hieronder.

Electromagnetic InductionAnalyseren3. Beschrijf de relatie tussen het aantal windingen van de

spoel en de hoogste spanningen die je hebt waargenomen. Maak tenslotte een foto van deze pagina.


Deel 2Het tweede deel van de wet van Faraday gaat over de snelheid van de verandering van de magnetische flux. Magneten van verschillend materiaal geven verschillende magnetische veldsterkten. Voer het experiment uit met tenminste twee in sterkte verschillende magneten. Gebruik slechts één spoel en houd de magneten steeds op dezelfde hoogte boven de spoel.


Het verwijderen van gegevens1.Druk op om het palet te openen.2. Druk op MANAGE RUNS.3. Druk op DELETE ALL RUNS. 4. Wanneer er gevraagd wordt het wissen te bevestigen, druk op YES.5.Druk op OK om terug te keren naar je experiment.

Deel 2Voordat je je meting gaat doen, wis dan eerst je vorige meetgegevens in de Spark. Zorg ervoor dat je foto’s hebt gemaakt van de meetgegevens op pagina 12 en 13 voordat je gaat wissen.

Meten1. Houd de magneet boven de

opening van de spoel.2. Druk op om de meting te

starten.3. Laat de magneet door de

spoel vallen en druk na ca. 1 seconde op . De meting stopt nu.

4. Verwissel de magneten.5. Herhaal stap 1 tot en met 4.

Houd de magneet steeds op dezelfde hoogte.

Analyseren4. Pas de schaal aan om alle

drie metingen te tonen. Geef in het tekstvlak aan welke meting bij welke magneet hoort.


van het belangrijkste verschil tussen de meetresultaten in het tekstvlak hieronder.


Analyseren6. Beschrijf het verband tussen de sterkte van de gebruikte

magneten en de hoogste spanningen die je hebt waargenomen. Maak een foto van deze pagina nadat je je antwoord hebt ingevoerd.


Deel 3Als de sterkte van de magneet invloed heeft op de verandering van de magnetische flux, hoe zit het dan met de snelheid waarmee de magneet zich door de spoel beweegt.

De wet van de zwaartekracht zegt dat (in een vacuum) een voorwerp steeds sneller valt naarmate het van grotere hoogte valt. Als een magneet sneller door een spoel gaat, zou het logisch zijn dat de magnetische stroom in de spoel sneller verandert. Gebruik hier één van de spoelen om uit te vinden of dit zo is.


Verwijderen van meetgegevens:1. Druk op om het palet openen. 2. Druk op MANAGE RUNS.3. Druk op DELETE ALL RUNS. 4.Wanneer gevraagd wordt het wissen te bevestigen druk op YES.5. Druk op OK om terug te keren naar je experiment.

Voordat je de volgende set metingen gaat doen, wis dan eerst de vorige meetgegevens in de Spark. Zorg ervoor dat je foto’s hebt gemaakt van je meetgegevens op pagina 18 en 19, voordat je gaat wissen.

Deel3


OpstellingRol een stuk papier op en steek dit in een glazen buis. Bevestig het met plakband. De buis moet wijd genoeg zijn om de magneet er vrij door te laten vallen. Maar smal genoeg om goed in de spoel te passen. Geef op gelijke afstanden 4 punten op de buis aan. Klem de buis bij het onderste merkteken vast en laat de magneet door de buis vallen. Schuif de buis 1 punt verder en herhaal dit (totaal 4 keer).

Meten1. Houd de magneet boven de

opening van de buis.2. Druk op om de meting te

starten.3. Laat de magneet door de

buis vallen en druk na ca. 1 seconde op .

4. Plaats de buis in de volgende positie.

5. Herhaal stap 1 tot en met 4 voor alle hoogtes. Waarbij je telkens de magneet vanaf de opening van de buis laat vallen.

Analyseren7. Pas de schaal aan om alle

vier metingen te tonen. Geef in het tekstvlak aan welke meting correspondeert met welke hoogte.


van het belangrijkste verschil tussen de vier meetseries in het tekstvlak hieronder.


Analyseren9. Beschrijf de relatie tussen de hoogte waarvan de magneet viel en

de hoogste spanningen die je hebt waargenomen. Maak tenslotte een foto van deze pagina.


Analyseren10. Komt je voorspelling overeen met de gemeten waarden in je grafiek van spanning

versus tijd? Geef je antwoord hieronder en maak dan een foto.

Elektromagnetische InductieSamenvatting1. Hoe zou je een generator kunnen maken die er een zo groot mogelijk

elektromechanisch vermogen oplevert, gebaseerd op je waarnemingen van dit experiment?

Geef je antwoord hieronder en maak een foto.


Samenvatting2. Het is je misschien opgevallen dat de tweede top van de spanningscurve altijd in de

tegengestelde richting is van de eerste top, maar misschien is je niet opgevallen dat deze top ook iets hoger is. Wat zou hiervan de oorzaak kunnen zijn?

Meerkeuzevraag1. Een vallende magneet door een spoel is een

vorm van energie omzetting. Welke vorm van omzetting is dit?

a) Thermische energie wordt omgezet in elektrische energie.

b) Mechanische energie wordt omgezet in thermische energie.

c) Kinetische energie wordt omgezet

elektrische energie.

d) Elektrische energie wordt omgezet

in thermische energie.

Vul het juiste antwoord hieronder in en maak een foto van deze pagina.

Meerkeuzevraag2. Als een generator met een spoel van 200

windingen 120 volt opwekt, hoeveel volt is dit als deze vervangen wordt door één van 800 windingen ?

a) 40 V

b) 480 V

c) 220 V

d) Er is niet genoeg informatie om een

conclusie te trekken.

Vul het juiste anwoord hieronder in en maak een foto van deze pagina.

Meerkeuzevraag3. De wet van Faraday heeft een minteken aan één kant

van de vergelijking. Wat betekent dit?

a) Magnetisme op zichzelf is een negatieve kracht.

b) Tegenpolen trekken elkaar aan.

c) De opgewekte elektromagnetische kracht versterkt de verandering in het magnetisch veld.

d) De opgewekte elektromagnetische

kracht probeert de verandering in het

magnetisch veld tegen te gaan.

Maak je keuze en maak dan een foto.


GefeliciteerdHet experiment is voltooid.Vergeet niet de instructies van je leraar op te volgen bij het schoonmaken en opruimen.


NaslagAlle illustraties zijn afkomstig van Pasco uitgaven, clipart uit het publieke domein of wikimedia:

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lightning_on_Wageningen.JPGhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Michael_Faraday_-_Project_Gutenberg_eText_13103.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:SGR_1806-20_108536main_NeutronStar-Print1.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:D-W015_Warnung_vor_Absturzgefahr_ty.svghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dipole_field.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:DIN_4844-2_Warnung_vor_magnetischem_Feld_D-W013.svghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:ForceLorentz.svghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:NSRW_Direct_Connected_Dynamo_and_Engine.pnghttp://www.freeclipartnow.com/office/paper-shredder.jpg.html

elektromagnetische inductie. met dit pictogram maak je een foto van de pagina. door het pictogram...

Documents