magnetische flux en inductie

Toepassingen op magnetische flux en elektromagnetische inductie
1.
Een solenoïde van 40 cm lang met een doorsnede-oppervlakte van 8
cm2 heeft 300 windingen en wordt doorlopen door 1,2 A stroom.
De kern bestaat uit ijzer, waarvan mr = 600. Zoek:
a) B in een punt binnen in de solenoïde
b) De magnetische flux door de spoel
BA
(B = 0,68 T)
(F = 5,43.104
Wb)
2.
De magnetische flux in een solenoïde verandert van 0,65 mWb tot
0,91 mWb als de lucht erbinnen door een ander materiaal wordt
vervangen. Welk is de relatieve en de absolute permeabiliteit van
dat onbekende materiaal ?
BA
(mr = 1,4 ;
m = 1,76.106
Tm/A)
3.
BA
In de Fe-kern van een solenoïde wordt 9.10-4 Wb flux opgewekt.
Als men het Fe verwijdert is de overblijvende flux in lucht (met
dezelfde stroom) 5.10-7 Wb. Hoe groot is de relatieve permeabiliteit
van ijzer ?
(mr = 800)
4.
Een kwart van een cirkeloppervlak (van een winding) heeft 15 cm2
oppervlakte. Er staat een magnetisch veld B = 0,16 T in de +Xrichting. Hoe groot is de magnetische flux in de drie getekende
gevallen (zie figuur) ?
EX
(2,4.10-4 Wb
;
2,26.10-4 Wb
;
8,2.10-5 Wb)
SU
(0 ;
0;
0;
1,8 mWb ;
0,8 mWb ;
1 mWb)
B
B
B
B
X
X
20°
B
20°
20°
X
20°
B
5.
In bijgevoegde figuur (zie figuur) is er een magnetisch veld B = 0,2
T in de + X-richting. Bereken de magnetische flux door elk van de
zes begrenzende oppervlakken.
4. 1
5.
Y
30°
10cm
4cm
X
9cm 60°
Z
6.
Een solenoïde van 60 cm lang bezit 5000 windingen die gewikkeld
zijn op een ijzeren staaf van 0,75 cm straal. Hoe groot is de
magnetische flux doorheen de solenoïde als de stroom 3 A is en de
mr van Fe 300 ?
BA
(1,67 mWb)
7.
De muren van een kamer zijn exact gericht volgens de vier
windstreken. De noordmuur is 15 m2 groot, de oostermuur is 12 m2
groot en de vloeroppervlakte is 35 m2 . Op die plaats heeft het
aardveld een waarde van 0,60.10-4 T en is het gericht 50° onder de
horizontale en 7° ten oosten van het noorden. Bereken de
magnetische flux doorheen de noordermuur, de oostermuur en de
vloer.
EX
(FN =
5,74.10-4 Wb
;
FO =
5,64.10-5 Wb
;
FV = 1,6
mWb)
8.
Een spoel met 50 wikkelingen heeft 3 cm straal. Ze is zodanig
gericht dat de veldlijnen van een uitwendig magnetisch veld
evenwijdig zijn aan de aslijn van de spoel. We veranderen nu in 2
milliseconden de veldwaarde van 0,10 T tot 0,35 T. Bereken de
gemiddelde e.m.s. opgewekt in de spoel.
EX
( U = 17,7
V).
9.
Zie gegevens vraagstuk 6. Als de flux op 0,05 s tijd wordt
verminderd tot 1 mWb, hoe groot is dan de geïnduceerde e.m.s. ?
EX
(U = 67 V)
10.
Een platte spoel met 8 mm straal bevat 50 windingen. We plaatsen
ze in een magnetisch veld B = 0,30 T zodat een maximale
magnetische flux door de wikkelingen gaat. Daarna draaien we op
0,02 s het spoeltje zodanig dat er geen magnetische veldlijnen meer
doorheen lopen. Zoek de gemiddelde opgewekte e.m.s.
EX
(U = 0,151
V)
11.
a) De magneet in deze figuur (zie figuur) wekt in de spoelen een
e.m.s. op als ze naar rechts of naar links horizontaal beweegt. Zoek
in welke richting er een stroom door de getekende weerstanden gaat
vloeien als de magneet naar rechts - naar links beweegt.
b) Zelfde vraag als de magneet in tegenwijzerzin gaat ronddraaien
rond een centrale as loodrecht op het blad. Welk is de zin van de
BA
4. 2
5.
stroom in AB en in CD ?
a)
N
Z
b)
A
12.
B
C
D
SU
In deze figuur (zie figuur) is er een veld in de +X-richting met B =
2
0,20 T . De winding heeft 5 cm oppervlakte en draait rond CD als
as. A beweegt naar positieve X-waarden toe. Als de lijn AE 50°
verderdraait dan de aangegeven positie (tot A'E') in een tijdsduur
van 0,2 s zoek dan:
a) de fluxverandering in de spoel
b) de gemiddelde geïnduceerde e.m.s.
c) of de geïnduceerde stroom van A naar C of van C naar A vloeit in
het bovenste gedeelte van de winding. (A naar C)
B
D
A
B
50°
(0,36.10-4
Wb)
(0,18 V)
A
50°
A’
X
E
C
E
E
13.
Een spoel met 50 windingen wordt in 0,02 s van tussen de polen
van een magneet getrokken. De magnetische flux verandert
hierdoor van 3,1.10-4 Wb tot 0,1.10-4 Wb. Welk is de gemiddelde
e.m.s. in de spoel opgewekt ?
BA
(U = 0,75 V)
14.
We plaatsen een spoel met 100 windingen, 6 cm doormeter en een
weerstand van 5tussen de polen van een magneet zodat er een
maximale F doorheen gaat. Als we de spoel plots verwijderen
vloeit er 10-4 C lading door een galvanometer met inwendige
weerstand 595die met de uiteinden van de spoel verbonden is.
Bereken de veldsterkte B tussen de polen van de magneet.
SU
(B = 0,212
T)
15.
Een koperen staaf van 30 cm lang wordt loodrecht gehouden op een
veld van B = 0,8 T en beweegt verder loodrecht t.o.v. de veldlijnen
met een snelheid van 0,5 m/s. Bereken de e.m.s. die in de staaf
wordt opgewekt.
EX
(U = 0,12 V)
16.
Hoeveel lading zal er door een galvanometer vloeien (Rinw = 200)
die verbonden is met een spoel van 1000 windingen en
SU
(Q = 5,9
mC)
4. 3
5.
400weerstand (de windingen zijn gemaakt op een houten stok
van 2 cm doormeter) als het veld B = 0,0113 T evenwijdig aan de
stok plots wordt uitgeschakeld ?
17.
De vierkante spoel in deze figuur (zie figuur) heeft 20 cm zijde en
15 windingen. Ze beweegt naar rechts aan 3 m/s. Zoek de
geïnduceerde e.m.s. (grootte en richting):
a) op het ogenblik van de tekening (3,6 V)
b) als de spoel volledig in het veld gekomen is als je weet dat het
veld een waarde heeft van 0,4 T.
EX
(0 V)
BA
(U =
6,48.10-4 V
en + in O).
20cm
V=3m/s
20cm
B=0 T
18.
B=0,14 T
Als een trein aan 10 m/s naar het zuiden rijdt en de neerwaarts
gerichte verticale component van het aardmagnetisch veld 0,54.10-4
T is , bereken dan de grootte en de richting van de e.m.s. die
ontstaat in een as van een wagon die 1,2 m lang is.