II. ELEKTROMAGNETISME

II.
ELEKTROMAGNETISME
Hfdst. 1
Magnetisch veld
§ 1 Permanente magneten
1) proefjes
2) verklaring magnetisme
3) sterkte van het magnetisch veld
§ 2 Magnetisme, opgewekt door elektrische stroom
1) proef van Oersted
2) B in een spoel
3) B rond een stroomvoerende draad
Hfdst. 2
Krachten op bewegende ladingen in een magnetisch veld
§ 1 Kracht van een magnetisch veld op een stuk draad waar stroom door vloeit
1) kwalitatieve proeven
2) kwantitatief experimenteel onderzoek
§ 2 Lorentzkracht FB en definitie magnetische veldsterkte B
1) grootte van de lorentzkracht
2) grootte van de magnetische veldsterkte B
3) vectorieel karakter van v , B en FB
§ 3 Vergelijking zwaarteveld, elektrisch veld en magnetisch veld
§ 4 Enkele toepassingen van lorentzkrachten
toep. 1: de elektrische motor
toep. 2: in circulaire versnellers zoals de Large Hadron Collider
toep. 3 krachten tussen twee stroomvoerende draden
toep. 4: halleffect (eventueel)
toep. 5 het ontstaan van poollichten
Hfdst. 3
Elektromagnetische inductie
§ 1 Het e.m. inductieverschijnsel: proeven
§ 2 Verklaring v/h optreden van elektromagnetische inductie m.b.v. de lorentzkracht
§ 3 Praktische beschrijving v/h elektromagnetisch inductieverschijnsel m.b.v.
fluxveranderingen: wet van Faraday-Lenz
1) flux en fluxverandering bij een spoel
2) grootte v/d inductiespanning: wet van Faraday
3) polariteit v/d inductiespanning en zin v/d inductiestroom: wet van Lenz
4) samenvatting: verband tussen inductiespanning en fluxverandering: wet van
Faraday- Lenz
§ 4 Toepassingen van elektromagnetische inductie
1) generator
2) transformator
3) fietscomputer
4) ......
1
Rita Van Peteghem
Centrum Nascholing Onderwijs - Universiteit Antwerpen
Hfdst. 2 Krachten op bewegende ladingen in een magnetisch veld
- Permanente magneten ondervinden krachten in een magneetveld.
- Bewegende ladingen blijken ook krachten te ondervinden in een magneetveld.
§1
Kracht van een magnetisch veld op een stuk draad waar stroom doorheen vloeit :
F B op draad
§2
Lorentzkracht
FB en definitie magnetische veldsterkte B
1) Grootte van de Lorentzkracht
2) Grootte van de magnetische veldsterkte
B
B 
definitieformule:
3) Vectorieel karakter van v , B en F B

De lorentzkracht FB is te schrijven als F B  Q  v  B
FB
Q  v

positief of negatief
voor een positieve lading:
voor een negatieve lading:
z
z
vB
v
Q (+)
v
x
FB
Q (-)
x
B
B
y
y
We werken met een 'rechtshandig' assenstelstel.
De x-as en v  liggen volgens de wijsvinger van de rechterhand.
De y-as en B liggen volgens de middelvinger van de rechterhand.
De z-as en v  B liggen volgens de duim van de rechterhand.
2
vB
Rita Van Peteghem
Centrum Nascholing Onderwijs - Universiteit Antwerpen
FB
F
DUS: - Houd de wijsvinger van je rechterhand volgens de loodrechte component van de
snelheidsvector v 
- Houd de middelvinger van je rechterhand volgens de vectoriële magnetische veldsterkte B
- De duim geeft dan de richting en de zin aan van het vectorieel product v  B
§4
Enkele toepassingen van lorentzkrachten
Toepassing 1: de elektrische motor
Toepassing 2: in circulaire versnellers zoals de Large Hadron Collider (LHC)
worden protonen op een cirkelvormige baan van 27 km omtrek
gehouden door de lorentzkracht die magneetvelden erop uitoefenen
Voorafgaande opmerking:
Hang eens een voorwerp aan een touw en zwaai het rond op een cirkelvormige baan. Je voelt dat je spierkracht
moet uitoefenen op het touw – en via het touw ook op het voorwerp.
De kracht die nodig is om het voorwerp op een cirkelvormige baan te laten bewegen is gericht
naar het middelpunt van die cirkel. We noemen die kracht een middelpuntzoekende of
centripetale kracht. Die centripetale kracht staat loodrecht op de snelheidsvector v die altijd op
de raaklijn aan de baan ligt. De centripetale kracht is nodig om de richting van de snelheidsvector
voortdurend te veranderen.
Telkens wanneer een voorwerp een kracht ondervindt die loodrecht
staat op de snelheidsvector van het voorwerp, zal het voorwerp een
cirkelvormige baan beschrijven.
In het 6de jaar studeer je bewegingsleer en zal je hierop
uitgebreid ingaan.
Verdere studieopdracht:
Bekijk http://www.phys.hawaii.edu/~teb/optics/java/partmagn/index.html
over het soort baan van een geladen deeltje dat beweegt met snelheid v in een magnetisch veld met veldlijnen die in
het scherm verdwijnen (voorgesteld door kruisjes)
Welke kracht levert bij de Large Hadron Collider de nodige centripetale kracht?
Analyseer samen met je leraar of lerares de situatie.
Lees het artikel dat je krijgt over de LHC, maak een
schematische samenvatting en voeg die bij je cursusnota's.
zie ook map leerlingenopdrachten !
3
Rita Van Peteghem
Centrum Nascholing Onderwijs - Universiteit Antwerpen