Magnetische inductie = De sterkte van een

V5
Natuurkunde H9
Hoofdstuk 9 Elektromotor
H9.2 Magnetisch veld
Permanente magneet =
Een magneet waarvan de magnetische werking niet verandert, de
magnetische polen zijn geordend
Weekijzer =
Een stuk ijzer waarvan de magnetische polen ongeordend zijn
Magnetische influentie =
Het verschijnsel dat een stuk weekijzer, magnetisch wordt doordat
een permanente magneet trekt aan de polen in het weekijzer
Een magneet heeft een noord- en een zuidpool, door de magneet heen
lopen zogenaamde ‘veldlijnen’ van zuid naar noord, waardoor er gesloten
krommen gevormd worden. In de afbeelding hiernaast zie je een
zogenaamd ‘veldlijnenpatroon’.
Magnetische inductie =
De sterkte van een magnetisch veld (B)
De magnetische inductie B heeft niet alleen een grootte, maar ook een richting (het is een
vectoreenheid  getekend als een pijl). De magnetische inductie wordt opgegeven in de eenheid
tesla (T)
Elektromagnetisme =
Het verschijnsel dat een stroomspoel en een stroomdraad ook een
magnetische werking hebben, die aan en uit te zetten is door in- en
uitschakelen van de stroom
Stroomspoel:
Magnetisch veld
Om te weten te komen hoe de veldlijnen van een spoel lopen,
gebruiken we de rechterhandregel:
De gekromde vingers van de rechterhand wijzen in de draairichting
van de stroom door de windingen. De uitgestoken duim geeft dan
de richting van de magnetische veldlijnen binnen de spoel.
Magnetische inductie
Bij een stroomspoel hangt de magnetische inductie in elk punt van het magnetisch veld af van de
stroomsterkte in de spoel en het aantal windingen per meter spoellengte. Hoe groter de
stroomsterkte (I) en het aantal windingen (N/l), des te groter is de magnetische inductie.
Het verband tussen de magnetische inductie binnen een spoel, de stroomsterkte, het aantal
windingen en de lengte van de spoel wordt gegeven door de volgende formule:
𝐵 = 𝜇0 ∗
𝑁∗𝐼
𝑙
In deze formule is B de magnetische inductie (in T), N het aantal windingen van de spoel, I de
stroomsterkte (in A) en l de spoellengte (in M), μ0 de magnetische permeabiliteit (van lucht =
1,25664*10-6 Tm/A)
1
V5
Natuurkunde H9
Stroomdraad:
Magnetisch veld
Om te weten te komen hoe de veldlijnen van een draad lopen,
gebruiken we de rechterhandregel:
De uitgestoken duim van de rechterhand wijst in de richting van de
stroom in de draad. De gekromde vingers geven dan de richting van
de magnetische veldlijnen rond de draad.
Magnetische inductie
Bij een stroomdraad hangt de magnetische inductie B in elk punt van het magnetisch veld af van de
stroomsterkte in de draad en van de afstand tot de draad. Hoe groter de stroomsterkte in de draad
en hoe kleiner de afstand tot de draad, des te groter is de magnetische inductie B.
H9.3 Lorentzkracht
Stroomdraad in een magnetisch veld
Op een rechte stroomdraad in het magnetisch veld van een andere magneet wordt ook een
magnetische kracht uitgeoefend, dit is de Lorentzkracht.
De Lorentzkracht FL op een stroomdraad in een magnetisch veld staat altijd loodrecht op de stroom I
in de draad én loodrecht op de magnetische inductie B van het magnetische veld. Bij gegeven
richtingen van de stroom en het magnetische veld is de richting van de Lorentzkracht te vinden met
de rechterhandregel:
De gestrekte vingers van de rechterhand wijzen in de richting van het
magnetisch veld en de gestrekte duim wijst in de richting van de stroom
in de draad. De Lorentzkracht komt dan loodrecht uit de handpalm.
De grootte van de Lorentzkracht FL hangt af van de magnetische inductie B, de stroomsterkte I en
de lengte l van de stroomdraad die zich in het magnetisch veld bevindt. Hoe groter de magnetische
inductie, de stroomsterkte en de lengte van de stroomdraad, des te groter is de Lorentzkracht, die
grootte wordt gegeven door de volgende formule:
FL = 𝐵 ∗ 𝐼 ∗ 𝑙
In deze formule is FL de Lorentzkracht, B de magnetische inductie (in T), I de stroomsterkte (in A) en l
de stroomdraad (in M) die zich in het magnetisch veld bevindt.
Stroomspoel in een magnetisch veld
Een rechte stroomdraad in een magnetisch veld ondervindt een lorentzkracht. Datzelfde geld voor
een opgerolde stroomdraad: een stroomspoel.
De totale Lorentzkracht wordt bij een stroomspoel bijna hetzelfde berekend als bij een stroomdraad,
alleen is het aantal windingen (N) er in verwerkt:
𝐹𝐿 = 𝐵 ∗ 𝐼 ∗ 𝑙 ∗ 𝑁
2
V5
Natuurkunde H9
Motorrendement
Een elektromotor is een energieomzetter. Het rendement η van een energieomzetter geeft aan welk
deel van de omgezette energie Ein wordt geleverd in de vorm van nuttige (of: gewenste) energie Enuttig:
𝜂=
𝐸𝑛𝑢𝑡𝑡𝑖𝑔
𝑊
(=
)
𝐸𝑖𝑛
𝐸𝑒
In deze formule is η het rendement (zonder eenheid), Enuttig de geleverde nuttige energie (in J) en Ein
de omgezette energie (in J).
De hoeveelheid omgezette elektrische energie Ee (ook wel Ein, in J) hangt af van het elektrisch
vermogen Pe (in W) van de elektromotor en de tijdsduur t (in s)  Ee = Pe * t
Het elektrisch vermogen Pe (in W) volgt uit de spanning U (in V) over en de stroomsterkte I (in A) in de
motor  Pe = U * I
De geleverde hoeveelheid arbeid W (in J) volgt uit de kracht F (in N) die de motor uitoefent op een
voorwerp en de verplaatsing s (in m) van dat voorwerp  W = F * s
𝜂=
𝑃𝑛𝑢𝑡𝑡𝑖𝑔
𝑃𝑚
(=
)
𝑃𝑖𝑛
𝑃𝑒
In deze formule is η het rendement (zonder eenheid), Pnuttig het geleverde nuttige vermogen (in W)
en Ein het omgezette vermogen (in W).
Pm is het mechanisch vermogen, dat is de geleverde hoeveelheid arbeid per seconde  Pm = W/t = F * s/t
3