magnetisme en de lorentzkracht

De Lorentzkracht
Prof. H. A. Lorentz (1853 - 1928)
Het kompas.
N
Z
• De pijlpunt is een magn. noordpool: N
• De staart is een magn. zuidpool: Z
Het kompas.
N
• De N van het
Z
kompas wijst naar
de N P van de aarde.
• Tegengestelde polen
trekken elkaar aan . . .
• Op de NP van de
aarde zit dus een Z!
ZP
N
NP
Z
Het magnetisch veld van een
permanente magneet.
• Er werken 4 krachten op de
kompasnaald.
N
Z
• Deze krachten kun je samenstellen tot
twee (groene) krachten (evenwicht!)
Het magnetisch veld van een
permanente magneet.
• Magnetische veldlijnen lopen buiten de
magneet van N naar Z.
N
Z
• Magnetische veldlijnen lopen binnen de
magneet van Z naar N.
Het B-veld van een stroomspoel:
• Gebruik je rechter vuist.
I
B
I
B
Z
• Je vingers in de richting van I
• Je duim wijst dan de veldlijnen aan.
N
Het B-veld van een stroomspoel.
• Bepaal de richting van de veldlijnen in
de spoel:
Z
B
I
N
Het B-veld van een stroomspoel.
• Bepaal de richting van de veldlijnen in
de spoel:
N
B
I
Z
•Het B-veld van een rechte draad
• Maak een rechter vuist.
I
I
B
B
• Je duim moet I aanwijzen.
• De vingers geven de veldlijnen aan.
•Voor en achteraanzicht van een pijl:
• Zijaanzicht
:
• Vooraanzicht
:
• Achteraanzicht :

Het B-veld van een rechte stroomdraad
• De stroom I komt naar je toe (
)
• Maak een rechter vuist, je duim er uit.
• Wijs met je duim in de richting
van de stroomsterkte (I)
• Je gekromde vingers
I
geven de richting van de
B
veldlijnen aan (B).
• De veldlijnen zijn cirkelvormig en lopen
linksom (tegen de wijzers van een klok in)
Het B-veld van een rechte stroomdraad
• Teken de veldlijnen van de draad:
B
I

De lorentzkracht op een stroomdraad
in een magnetische veld
• Vang veldlijnen  op in je linker handpalm.
• Je vingers moeten I aanwijzen
• Je duim wijst dan de lorentzkracht FL aan.
I
FL
B

















I



FL

B







De lorentzkracht op een stroomdraad
in een magnetische veld.
• Bepaal de richting van de Lorentz-kracht:
B
FL
I
De lorentzkracht op een stroomdraad
in een magnetische veld.
• Bepaal de richting van de Lorentz-kracht:
I
Z
N
B
De lorentzkracht op een stroomdraad
in een magnetische veld.
• Bepaal de richting van de Lorentz-kracht:
I
B

FL
De grootte van de lorentzkracht op een
stroomdraad in een magnetisch veld
FL = B.I.l
(BINAS tabel 35.5)
• FL = lorentzkracht (N)
• B = magnetische inductie (T)
I
l
B
• I = stroomsterkte (A)
• l = lengte van de stroomdraad in het B-veld
• N.B.: De richting van FL is: 
Rekenvoorbeeld.
•Door draad AD van 10 cm lengte loopt 3,0 A.
Bij de draad houd je een magneet van 0,50 T
met breedte BC = 2,0 cm.
A
D
•Bereken de lorentzkracht
op de draad.
Opl.: FL = B.I.l
= 0,50 . 3,0 . 0,020
= 0,030 N
B C
De lorentzkracht op een bewegende lading
in een magnetisch veld
•Als er electronen naar rechts lopen dan loopt
de stroom I . . . . . . naar links.
I
e
v
Bewegend electron in een magnetisch veld.
•Het electron beweegt omhoog dus I is . . .
omlaag.
• De richting van FL is . . .  B
naar rechts.
•Teken weer I, B en FL.
v
FL
•De baan is een cirkel.
I
Bewegende lading beschrijft een cirkelbaan
in een magnetisch veld
• Fmpz = mv2/r
(BINAS tabel 35.2)
• FL = B.q.v
(BINAS tabel 35.6)
• Fmpz = FL
mv2/r = B.q.v
m = massa in kg
v
B
v = snelheid in m/s
I
r = straal in m
B= magn. inductie in Tesla (T)
q = lading in C (Coulomb)
FL = Fmpz
 B
Deeltje in aardmagnetisch veld
noordpool
v (+deeltje)
FL = Fmpz
Bqv = mv2/r
r = mv/Bq
B wordt steeds . . .
r wordt steeds . . .
De spoed (spiraalafstand) wordt steeds . . .
T wordt steeds . . .
Noorderlicht
Toepassing 7a. De elektromotor (bovenaanzicht).
• De spoel bevindt zich in een
homogeen magnetisch veld B.
• De stroom I loopt van de +pool via
koolborstel K en de collector C
rechtsom door de spoel.
FL
I
FL

lorentzkracht van je af gericht: 
lorentzkracht naar je toe gericht:
KC C K

• De spoel gaat draaien in de aangegeven richting:
B
I
B
• Op de linker zijde is de
• Op de rechter zijde is de

+ -
Toepassing 7b. De elektromotor (in perspectief).
• De spoel bevindt zich in een homogeen magnetisch veld B.
• De stroom I loopt van de +pool via koolborstel en de collector door de
spoel.
• Op de linker kant werkt
de lorentzkracht omlaag.
FL
I
• Op de rechter kant werkt
de lorentzkracht omlaag.
B
B
I
• De spoel gaat linksom
draaien.
• Op de voor- en achterkant
werkt geen lorentzkracht.
FL
+ -
Toepassing 7c. De elektromotor (vooraanzicht).
• In de linker figuur is de linker collectorhelft + en loopt I in de linker
spoeldraad van je af.
• In de middelste figuur is de spoel bijna 1/4 slag gedraaid.
• In de rechter figuur zijn + en - van de collector verwisseld. De richting van I
verandert en daardoor de richting van FL.
FL
I
I
FL
FL

I
FL
I
FL
+
-
+ -
 I
+
I
-
+ -

FL
+
-
+ -
Toepassing 8. De luidspreker.
• Een luidspreker bestaat uit een stroomspoel en een ringvormige magneet.
• In de spleet tussen noord- en zuidpool bevindt zich een stroomspoel waar een
lorentzkracht op werkt.
• Bij wisselstroom brengt FL de spoel en de conus C in trilling.
I
N
FL
N
I
I FL N

Z
N
C
C

I


N
N
+Vooraanzicht met magneet en spoel
Z
+
-
N
Magneet, spoel en conus C
Toepassing 9a. De beeldbuis van een T.V.
• De gloeidraad G wordt verhit door de 6 V spanningsbron.
• De kathode K wordt zo heet dat er thermische emissie op treedt.
• De vrij gemaakte elektronen e gaan versneld van K naar anode A.
• De elektronen schieten door de holle anode en gaan met constante snelheid
naar het scherm S.
K
6V
G
S
A
e
20 kV
e
Toepassing 9b. De beeldbuis van een T.V.
• Het magnetisch veld B  is afkomstig van twee spoelen.
• Elektronen e bewegen naar rechts dus I is naar links gericht.
• De lorentzkracht FL is omlaag gericht.
• De elektronen beschrijven een cirkelbaan met middelpunt M.
e
• Buiten het magnetisch veld
gaan ze in een rechte lijn naar
het scherm S.

FL
M
S
 B
e
Toepassing 9c. De beeldbuis van een T.V.
• Er loopt een wisselstroom door de spoelen die zaagtand-vormig is.
• De bundel wordt eerst omlaag afgebogen en daarna omhoog.
• In werkelijkheid is er ook een vertikaal magnetisch veld waardoor de bundel
tegelijkertijd van links naar rechts wordt afgebogen.
B
e
S
Het beeldscherm van een T.V.
• De bundel gaat 25 keer per s van C naar D.
• Er zijn 625 beeldlijnen.
• Eén keer
C
• En 625
• Vanaf D gaat de bundel weer naar C
D