Herhaling 2e SE Natuurkunde 2

Herhaling 2e SE Natuurkunde 2
Elektrische en Magnetische Velden
A Electrische velden
1)
a) Wat verstaan we onder elektrische veldsterkte?
b) Wat is de eenheid van elektrische veldsterkte?
c) Wat is een homogeen elektrisch veld?
d) Geef aan hoe je een homogeen elektrisch veld kan maken.
e) Toon aan dat 1 (V/m) gelijk is aan 1 (N/C).
2)
a) Wat zijn elektrische veldlijnen?
b) Geef 4 eigenschappen van elektrische veldlijnen.
c) Leg duidelijk uit waarom elektrische veldlijnen altijd loodrecht op een geleider moeten
staan.
d) Hoe zie je aan het veldlijnenpatroon als het veld homogeen is?
e) Waarom kan een transitorradio in een auto niet werken als er geen antenne aan de
buitenkant zit?
3)
Aan een massaloos koord hangt een geladen bolletje met een lading van –30
(nC). De massa van het bolletje bedraagt 20 (mg). Het bolletje bevindt zich in
een homogeen elektrisch veld waarvan de veldlijnen horizontaal lopen.
Daardoor maakt het koord een hoek van 40° met de verticale lijn (zie
tekening).
a) Leg uit of de elektrische veldlijnen van links naar rechts of juist andersom
gericht zijn.
b) Bereken de grootte van de elektrische veldsterkte.
We maken nu de veldsterkte 3000 (N/C).
c) Bereken hoe groot de hoek tussen het koord en de verticale lijn nu wordt.
4)
a) Wat verstaan we onder de elektrische potentiaal
b) Streep het foute antwoord door:
Langs een elektrische veldlijn, neemt de potentiaal toe / af.
c) Hoe kun je de arbeid van de elektrische kracht berekenen als je de potentialen in begin- en
eindpunt weet?
d) Bereken de elektrische energie als een electron zich bevindt op een plaats met V = 10 (V).
5)
Een elektron bevindt zich in een homogeen elektrisch veld met een veldsterkte van 4,0.102
(N/C).
a) Toon aan dat de zwaartekracht te verwaarlozen is t.o.v. de elektrische kracht.
Het elektron verplaatst zich langs een veldlijn, waarbij het punt A en B passeert (VA = 15 V en
VB = 45 V).
b) Gaan de veldlijnen van A naar B of van B naar A?
c) Toon aan dat het elektron versneld wordt van A naar B.
d) Bereken de elektrische energie van het elektron in A en B.
e) Bereken de arbeid die de elektrische kracht levert bij de beweging van A naar B.
6)
a) Wat is het verband tussen de elektrische veldsterkte en de potentiaal in een homogeen veld?
b) Hoe bepaal je uit een (E,x) diagram het potentiaalverschil tussen 2 punten?
c) Hoe bepaal je uit een (V,x) diagram de veldsterkte op een punt?
7)
Tussen 2 condensatorplaten A en B heerst een elektrische
veldsterkte van 2500 (V/m). De afstand tussen A en B bedraagt 5,0
(cm) en de afstand tussen A en P bedraagt 1,5 (cm). We noemen de
afstand tot plaat A x en we nemen de positieve richting naar rechts.
a) Bereken de potentiaal van plaat A.
b) Teken de grafiek van de potentiaal als functie van x voor x van
– 10 (cm) tot + 10 (cm) en licht je grafiek kort toe.
c) Bereken de potentiaal in punt P.
d) Bereken hoeveel arbeid de elektrische kracht verricht als een
lading van – 2,0 (nC) van P naar B wordt verplaatst.
8) Een vlierpitbolletje, waarvan de massa 5,6 (mg) is, hangt aan een dunne draad in een homogeen
elektrisch veld. De draad maakt daarbij een hoek van 70° met de veldlijnen (zie figuur). De
elektrische veldsterkte bedraagt 800 (V/m). De potentiaal in punt A is 36 (V).
a) Leg uit of het bolletje positief of negatief geladen is.
b) Bereken de lading van het bolletje.
Opeens raakt het bolletje los van de draad. Het bolletje gaat dan
eenparig versneld bewegen als we de invloed van de
luchtwrijving verwaarlozen langs de lijn AB.
c) Leg duidelijk uit waarom de beweging eenparig versneld moet
zijn.
De afstand AB is 4,4 (cm) (langs AB gemeten).
d) Bereken de potentiaal van punt B.
e) Bereken de snelheid van het bolletje in punt B.
f) Bereken de kinetische energie van het bolletje in B.
9)
Tussen twee condensator platen A en B heerst een spanning van 80 (V). Een
klein geladen bolletje met een massa van 3,0 (mg) zweeft in dit elektrisch
veld in punt P. De afstand tussen de platen bedraagt 2,5 (cm). De afstand
van punt A tot punt P bedraagt 1,0 (cm).
a) Bereken de elektrische lading van het bolletje.
b) Bereken de elektrische energie van het bolletje in punt P.
We verlagen nu de spanning tussen A en B tot 30 (V).
c) Bereken de versnelling die het bolletje dan krijgt.
d) Bereken de snelheid waarmee het bolletje een van de platen raakt.
e) Bereken hoeveel arbeid de elektrische kracht tijdens deze beweging heeft verricht.
10)
a) Wat verstaan we onder 1 (eV)?
b) Reken om 3,2 (eV) = ….. (J)
c) Reken om 6,7.10-18 (J) = …. (eV).
11)
In een beeldbuis van een oscilloscoop bevindt zich een elektronenkanon. De versnelspanning
is 450 (V). De beginsnelheid bij de kathode is verwaarloosbaar.
a) Bereken de snelheid waarmee de elektronen de opening van de anode passeren.
b) De elektronenbundel is te beschouwen als een elektrische stroom met een sterkte van 1,0
(µA). Bereken hieruit het aantal elektronen dat per seconde de beeldbuis treft.
12)
Een elektron heeft in P een snelheid van 6,0.106 (m/s). Het elektron wordt
versneld door de condensatorplaten AB. De afstand tussen A en B is 4,0 (cm).
De elektrische veldsterkte bedraagt 2,5.103 (N/C).
a) Bereken de kinetische energie van het elektron in P in (eV).
b) Bereken de potentiaal van plaat A.
c) Bereken de elektrische energie van het elektron in A.
d) Bereken de kinetische energie van het elektron in B.
e) Bereken de snelheid van het elektron in B.
13)
Een elektron komt met een horizontale snelheid van 2,0.107 (m/s) een homogeen elektrisch
veld binnen (condensator). De lengte van de condensator platen bedraagt 6,0 (cm). De
veldlijnen zijn verticaal omlaag gericht. De spanning over de platen bedraagt 40 (V) en de
afstand tussen de platen is 2,0 (cm). De zwaartekracht en luchtwrijving mag je verwaarlozen.
a) Bereken de elektrische kracht op het elektron in het veld.
b) Bereken de verticale afbuiging van het elektron in het veld.
c) Bereken de grootte en richting van de snelheid waarmee het elektron de condensator verlaat.
B Magnetische Velden
14)
a) Wat verstaan we onder magnetische influentie?
b) Wat verstaan we onder ferro-magnetische stoffen? Noem ze alle drie.
c) Geef vier eigenschappen van magnetische veldlijnen.
d) Geef de definitie van 1 (Tesla).
15)
a) Teken een rechte stroomdraad waardoor een stroom omhoog loopt en geef in je tekening 3
magnetische veldlijnen aan (met richting).
b) Teken een stroomspoel en geef in je tekening de stroomrichting en het magnetische
veldlijnenpatroon in en om de spoel aan.
16)
a) Met welke formule kun je de magnetische inductie van een spoel berekenen?
b) Druk de eenheid van de constante µ0 in de formule uit in grondeenheden van het S.I.
c) Bereken de magnetische inductie in een spoel van 1000 windingen met een lengte van 10
(cm) waardoor een stroom loopt van 2,0 (A).
17)
In een spoel met 1000 windingen met een lengte van 25 (cm) loopt
een stroom van 1,3 (A). Vlakbij de spoel bevindt zich een
stroomdraad waar een stroom van doorheen loopt van 2,0 (A) (zie
tekening).
a) Bereken de magnetische inductie in de spoel.
b) Leg uit waar de noordpool van de spoel zich bevindt
c) Leg uit hoe de lorentzkracht op de stroomdraad gericht is.
18)
In de figuur is een stroomspoel getekend met een aantal
veldlijnen. De spoel is 25 (cm) lang en heeft 1200 windingen.
Door de spoel loopt een stroom van 50 (mA). A en B zijn
aangesloten op een spanningsbron die niet getekend is.
a) Leg uit waar de noordpool van de spoel zich bevindt.
b) Bepaal of de potentiaal van A hoger of lager is dan de
potentiaal van B. Leg uit.
c) Bereken de magnetische inductie in de spoel.
d) Geef aan hoe de lorentzkracht op de stroomdraad in de buurt
werkt. Leg uit.
19)
Twee koperen staafjes KL en MN zijn evenwijdig aan elkaar opgesteld, waarbij ze een hoek van 25°
maken met het horizontale vlak (zie figuur). Er is een homogeen magneetveld van 50 (mT)
omlaaggericht. Een derde koperen staafje PQ heeft een massa van 10 (g) en rolt zonder wrijving over
naar beneden met een constante snelheid van 2,0 (m/s). L en N zijn verbonden met een spanningsbron,
zodat er door de drie staafjes een constante stroomsterkte loopt. De afstand KM bedraagt 10 (cm).
a) Teken het vooraanzicht over en geef de drie krachten aan in de tekening die op het staafje werken
in juiste verhouding (van grootte).
b) Bepaal de stroomrichting door PQ (dus leg uit of L of N verbonden zijn met de pluspool van de
bron)
c) Bereken de stroomsterkte door PQ.
d) Bepaal de versnelling (grootte en richting) die het staafje krijgt als de stroomrichting wordt
omgekeerd.
20)
Leg uit hoe een luidspreker werkt en vertel daarbij hoe het komt dat de conus heen en weer
gaat trillen.
21)
a) Leg het principe van een elektromotor uit die op gelijkstroom werkt.
b) Waarom moet bij een gelijkstroommotor de stroomrichting worden omgekeerd na een halve
omwenteling.
c) Leg uit hoe dat gebeurt.
22)
Een elektron wordt met behulp van een versnelspanning versneld. De
versnelspanning bedraagt 240 (V). De beginsnelheid mag je
verwaarlozen.
a) Bereken de snelheid waarmee het elektron het versnelgedeelte
verlaat.
Dit elektron komt een magneetveld binnen. De magnetische inductie
bedraagt 0,50 (mT). Voor richting: zie tekening.
b) Leg uit of het elektron naar boven of naar beneden af zal buigen
bij binnenkomst in het magneetveld.
c) Bereken de diameter van de cirkelbaan die het elektron zal gaan beschrijven.
d) Bereken in hoeveel tijd het elektron een halve cirkelbaan doorloopt.
23)
In een homogeen veld doorloopt een elektron een cirkelbaan met een straal
van 5,0 (cm) met de wijzers van de klok mee. De magnetische inductie
bedraagt 1,5 (mT). De magnetische veldlijnen staat loodrecht op het vlak van
de tekening.
a) Beredeneer of de veldlijnen het papier in of het papier uit gaan.
b) Bereken de snelheid van het elektron.
c) Bereken de versnelling van het elektron
d) Bereken de kinetische energie van het elektron in (eV).
24)
Leg het principe van een hallsensor uit.
25)
Een proton komt een ruimte binnen waarin een homogeen
magneetveld aanwezig is. De magnetische inductie bedraagt 25
(mT). In dezelfde ruimte is er ook een homogeen elektrisch veld
aangelegd. Door de spanning over de condensatorplaten te
variëren kan de grootte van dit elektrische veld worden
veranderd. Bij een veldsterkte van 8,0.104 (V/m) blijken de
protonen recht door te gaan (zie tekening).
a) Leg uit hoe het magneetveld gericht moet zijn.
b) Bereken de snelheid waarmee de protonen bewegen.
c) Bij onveranderde omstandigheden worden nu protonen met
een grotere snelheid het veld binnen gelaten. Beredeneer naar
welke plaat ze afbuigen.
d) Bij onveranderde omstandigheden worden nu elektronen met de snelheid die je bij b hebt
berekend het veld binnen gelaten. Worden deze elektronen dan ook afgebogen of bewegen ze
volgens een rechte lijn?