Practicum 20: Terugdrijvende kracht

Practicum 25: Vallende magneet
Doel:
Hoe bepaal je de grootte van de magnetisch inductie B aan de pool van een magneet
Benodigdheden:
- Meetcomputer
- Spoel met 700 windingen
- 2 staafmagneten
- Valbuis
- Stootkussen
- maatlat
Uitvoering:
1.Magneet 1:
Breedte: 0,9 cm
Lengte: 1,4 cm
Magneet 2:
Breedte: 0,9 cm
Lengte2,0 cm
2.3.–
4. Valhoogte: 107,2 cm
5. De waarde is zeer klein
6. Onder: -0,05001 Wb
Boven: 0,05001 Wb
7. Valhoogte: 99,5 cm
kleine magneet
8 Onder: -0,033944 Wb
Boven: 0,022146 Wb
9. Valhoogte: 99,5 cm grote magneet
Onder: -0,070652 Wb
Boven: 0,058959 Wb
Verwerking:
1. Verklaar kwalitatief de vorm van de grafiek die je bij ‘uitvoering 4’ hebt verkregen.
Let hierbij op de hoogte en de breedte van de positieve en negatieve pulsen, de oppervlakte
van de positieve en negatieve puls, het teken van de puls en de overgang tussen de positieve
en negatieve puls.
De vorm is als volgt te verklaren:
Zodra de magneet de spoel nadert zal de spoel deze beweging proberen tegen te gaan, de wet
van Lenz, door een magnetisch veld op te wekken aan de bovenkant dat de onderkant van de
magneet afstoot, hierdoor wordt een inductiestroom gecreëerd, een negatieve in dit geval.
Zodra de magneet zich daarna precies in het midden van de spoel bevind zal de verandering
van de flux 0 zijn, de overgang van – naar +, hier zal dus ook de inductiespanning 0 zijn. Als
de magneet daarna er weer uitvalt zal de spoel ook dit weer proberen tegen te gaan, om een
magnetisch veld op te wekken aan de onderkant dat de bovenkant van de magneet aantrekt,
hierdoor zal weer een inductiestroom worden gecreëerd, een positieve in dit geval.
Zodra de magneet daarna verder weggaat zal de inductiespanning weer richting 0 gaan.
De breedte van de grafiek is evenredig met de hoogte, als de magneet de spoel sneller passeert
zal de inductiespanning groter zijn, maar de tijd kleiner, dus een smallere grafiek, terwijl als
de magneet de spoel langzaam passeert de inductiespanning zeer laag is, maar de tijd zeer
groot. De oppervlakte van deze 2 pulsen is gelijk ongeacht de snelheid van de magneet.
De oppervlakte van de negatieve en positieve puls zouden dan ook gelijk moeten zijn, maar
omdat je met de computer moest bepalen van waar tot waar hij moest meten kwam je nooit
precies op het snijpunt met de x-as, en op een meting van 0,2 sec is een afwijking van 0,02 sec
al zeer groot.
2. Verklaar kwalitatief de verschillen en overeenkomsten tussen de twee grafieken die je
bij ‘uitvoering 7’ hebt afgedrukt.
Let hierbij op de hoogte en breedte van de positieve en negatieve pulsen, de oppervlakte van
de positieve en negatieve puls.
Een duidelijk verschil is de breedte en de hoogte, de puls van de val van 107,5 cm duurt
minder lang dan die van de val van 99,5 cm, de magneet heeft hier meer tijd om te versnellen
en zal dus met een grotere snelheid de spoel bereiken en deze ook sneller passeren. De puls
van deze meting is dan wel kleiner, maar de inductiespanning is groter, de magneet heeft hier
ook een grotere kinetische- en hoogte energie waarvan een deel wordt omgezet in elektrische
energie.
Zoals hierboven al beschreven is de hoogte evenredig met de breedte, als de breedte groter
wordt, wordt de hoogte kleiner, maar uiteindelijk blijft de opgewekte energie gelijk.
In de 2 metingen is de totaal opgewekte energie dan ook ongeveer gelijk.
3. Bepaal de totale flux aan de polen van de kleine en aan de polen de grote magneet (zie de
inleiding).
 = B·A.
Kleine magneet: 0,022434 * 0,000126 = 2,83*10^-6
Grote magneet: 0,003248 * 0,00018= 5,85*10^-7
4. Bepaal de magnetische inductie B aan de polen van de kleine en aan de polen van de grote
magneet (zie inleiding).
B1, min = 0,022146/1,26 = 0,017576 T
B1, max = 0,034388/1,26 = 0,027292 T
B2, min = 0,058959/1,8 = 0,032755 T
B2, max = 0,070652/1,8 = 0,039251 T
B1, gem= 0,022434 T ± 0,004858 T
B2, gem= 0,036003 T ± 0,003248 T