Antwoorden toetsH5-h4

Uitwerkingen toetsopgaven bij hoofdstuk 4
Opgave 1
a Zie figuur 1.
Het magnetisch veld is van noord naar zuid gericht.
De vier veldlijnen lopen daarom van noord naar zuid, ze lopen evenwijdig
aan elkaar en liggen op gelijke afstand van elkaar.
Figuur 1
b Zie figuur 1.
De veldlijn door P loopt van de noordpool naar de zuidpool. De richting van

de magnetische inductie B ligt langs de raaklijn aan de veldlijn in P. Het
voetpunt van de pijl ligt in punt P en de pijl wijst naar rechtsboven.

Opgave 2

a De lorentzkracht staat altijd loodrecht op het vlak door I en B . Het vlak


door I en B staat in figuur 3 van de opgaven loodrecht op het papier. Dus
is de lorentzkracht naar links of naar rechts gericht.
b De magneet omdraaien zodat de richting van het magnetisch veld wordt
omgedraaid.
De aansluitingen van de schakeldraden bij de spanningsbron (of bij de staaf)
verwisselen zodat de richting van de stroom in de staaf wordt omgedraaid.
c De grootte van de magnetische inductie wordt berekend met: Flor  B  I  l
De lorentzkracht bereken je uit de totale kracht en de zwaartekracht.
 Flor = 0,135 − 0,123 = 0,012 N
De stroomsterkte is gegeven. De lengte l is de lengte van de stroomdraad in
het magnetisch veld. Die lengte is dus gelijk aan de breedte van de magneet.
Dus l = 2,0 cm.
 0,012 = B  7,5  2,0 ∙ 10−2  B = 0,080 T.
d Ja. De richting van de lorentzkracht is dan tegengesteld aan de richting van
de zwaartekracht. De grootte van de lorentzkracht blijft hetzelfde. De totale
kracht is dan gelijk aan: 0,123 − 0,012 = 0,111 N
Opgave 3
a Het blokje gaat omhoog, dus de lorentzkracht op CD is omhoog gericht.
De magnetische inductie is van links naar rechts gericht.
Met de linkerhandregel vind je dan dat de stroom in zijde CD gericht is van
D naar C. De stroom loopt dus in de richting DCBA door de spoel.
b In de getekende situatie is Flor op de zijde CD van de spoel 1,6 N..
HAVO 5 UITW ERKINGEN TOETSOPGAVEN HOOFDSTUK 4
1 van 2
Op één draadstuk van de zijde CD is de lorentzkracht dan gelijk aan: Flor =
1, 6
= 0,032 N
50
Zo’n draadstuk heeft een lengte van 3,8 cm = 0,038 m.
Flor = B ∙ I ∙ l = 0,27  I  0,038 = 0,032 N
Dan is de stroomsterkte door de spoel:
0, 032
I =
= 3,1 A
0, 27  0, 038
c Zie figuur 2.
Figuur 2
Toelichting
Als door het draaien zijde CD iets omhoog gekomen is, is de stroomsterkte
door CD niet veranderd. Ook is de richting van het magneetveld dan niet
veranderd en is de stand van CD ten opzichte van de magnetische veldlijnen
gelijk gebleven. De lorentzkracht blijft daarom verticaal omhoog staan. Dit
blijft zo tot de spoel bijna een kwart slag is gedraaid en DA en CB verticaal
staan.
Als de spoel een kwartslag is gedraaid komen de koolborstels op de isolerende
laag tussen de collectorschijven en valt de stroomsterkte door de spoel even
weg. Dan valt de lorentzkracht ook weg. In figuur 2 is dat getekend voor de tijd
tussen 2,4 en 2,6 s. Door de traagheid draait de spoel verder en zullen de
koolborstels op de volgende collectorschijf komen. De stroom loopt dan in de
richting ABCD door de spoel en is dus omgedraaid. De lorentzkracht op CD is
dan recht naar beneden gericht. De absolute waarde van de lorentzkracht is
gelijk gebleven, maar Flor,CD is nu negatief. Dan is Flor,CD = –1,6 N. In figuur 2
is dat in de tijd van t = 0,26 s tot t = 0,74 s.
Als de spoel vervolgens een halve slag is gedraaid bevindt CD zich geheel
beneden. Zodra de koolborstels weer op de isolerende laag tussen de
collectorschijven komen valt de stroomsterkte door de spoel even weg. Daarna
keert de richting van de stroom door de spoel om. De lorentzkracht op CD
wordt dan weer positief en dan is Flor,CD = +1,6 N in de tijd van t = 0,76 s tot
t = 1,0 s (einde van de te tekenen grafieklijn).
HAVO 5 UITW ERKINGEN TOETSOPGAVEN HOOFDSTUK 4
2 van 2