Gegevens invoeren

Toetsopgaven bij hoofdstuk 4
Opgave 1
In figuur 1 is een hoefijzermagneet getekend. Tussen de verdikte polen ervan
heerst een homogeen magnetisch veld. Door punt P is een magnetische veldlijn
getekend.
Figuur 1
a Teken in figuur 1 vier veldlijnen die het homogene magneetveld veld tussen
de polen aangeven.
b Teken in punt P met een pijl van 2,0 cm de vector voor de magnetische
inductie in P.
Opgave 2
Milou en Nadieh willen de sterkte van het magnetisch veld tussen de polen van
een hoefijzermagneet bepalen. Milou begint daartoe een opstelling te bouwen
zoals die in figuur 2 is getekend. Nadieh vindt echter dat de magneet moet
staan zoals getekend is in figuur 3.
Figuur 2
Figuur 3
HAVO 5 TOETSOPGAVEN HOOFDSTUK 4
1 van 3
a Leg uit waarom in de opstelling van figuur 3 de lorentzkracht naar links of
naar rechts gericht zal zijn.
Milou en Nadieh bouwen de opstelling van figuur 2. Zij sluiten vervolgens de
schakelaar en zien dat de veerunster een kleinere kracht aan gaat geven. De
lorentzkracht is dus omhoog gericht.
b Noem twee manieren waarop Milou en Nadieh ervoor kunnen zorgen dat de
lorentzkracht omlaag gericht zal zijn.
Ze maken nu een opstelling waarbij de lorentzkracht omlaag is gericht. Om de
magnetische inductie tussen de polen van de hoefijzermagneet te kunnen
bepalen doen ze een aantal metingen. De resultaten van die metingen zijn:
– lengte staafje = 15,0 cm
– zwaartekracht = 0,123 N
– stroomsterkte = 7,5 A
– breedte magneet = 2,0 cm
– totale kracht = 0,135 N
c Bereken met behulp van deze meetresultaten de grootte van de magnetische
inductie.
d Zou de grootte van de magnetische inductie ook te bepalen zijn geweest als
de lorentzkracht omhoog gericht was? Licht je antwoord toe.
Opgave 3
Figuur 4 is een sterk vereenvoudigde tekening van een elektromotor. Tussen de
noordpool en de zuidpool is een homogeen magneetveld aanwezig.
Figuur 4
Met de enkele winding ABCD is de spoel schematisch aangegeven. In
werkelijkheid heeft de spoel 50 windingen. Doordat er een gelijkspanning op
de collector staat draait de elektromotor. De draairichting is zodanig dat het
blokje omhoog gehesen wordt.
a Loopt de stroom in de spoel in de richting ABCD of in de richting DCBA?
Licht je antwoord toe.
Bij een bepaalde stroomsterkte door de spoel van de elektromotor is de
lorentzkracht op de zijde CD van de spoel in de getekende stand gelijk aan
1,6 N. Zijde CD is 3,8 cm lang en zijde BC is 3,0 cm. De grootte van de
magnetische inductie is 0,27 T.
b Bereken de grootte van de stroomsterkte door de spoel.
HAVO 5 TOETSOPGAVEN HOOFDSTUK 4
2 van 3
Tijdens het ophijsen is de draaisnelheid van de spoel constant. De
omwentelingstijd is 1,0 s. Neem aan dat de windingen van de spoel in één vlak
liggen. Telkens als de spoel dan in de verticale stand komt schuiven de
koolborstels over de isolatielaag tussen de collectorhelften.
c Teken in figuur 5 de grafiek van de lorentzkracht op zijde CD gedurende
een volledige omwenteling van de spoel. Houd hierbij ook rekening met de
richting van de lorentzkracht. Het tijdstip waarop de spoel zich in de situatie
bevindt die in figuur 4 is getekend, noem je t = 0 s. De lorentzkracht is op
dat moment 1,6 N en is in figuur 5 aangegeven met de stip op de verticale
as.
Figuur 5
HAVO 5 TOETSOPGAVEN HOOFDSTUK 4
3 van 3