Natuurkunde Hoofdstuk 7 Elektromagnetisme 1 Een wisselspanning

Natuurkunde Hoofdstuk 7 Elektromagnetisme
1 Een wisselspanning opwekken
Een generator wekt een wisselspanning op door middel van inductie. Om door middel van inductie een elektrisch
signaal te kunnen maken, heb je twee dingen nodig: een (staaf)magneet en een spoel. Je kunt spanning opwekken
door de magneet bij de spoel heen en weer te (laten) bewegen (zie afbeelding 2 in je tekstboek).
Je ziet: als het magnestisch veld in de spoel verandert, ontstaat er een spanning tussen de uiteinden van de spoel.
Dit verschijnsel heeft elektromagnetische inductie, of kortweg inductie. De opgewekte spanning noem je een
inductiespanning. Als het magnetisme in de spoel niet verandert, wordt er geen inducitespanning opgewekt.
De magneet in de dynamo maakt door magnetische influentie het ijzer van het juk magnetisch. Doordat het ijzer
magnetisch geladen wordt gaan de meeste Weissgebiedjes (kun je zien als kleine magneetjes) dezelfde kant op
staan. Als het ijzer niet magnetisch is geladen staan de gebiedjes een willekeurige kant op. Doordat de magneet
elke keer anders wordt gedraaid is hier wederom een inductiespanning tussen de twee uiteinden van de spoel.
Een dynamo levert een spanning die in de tijd verandert, op een regelmatige manier. Zo’n spanning wordt een
wisselspanning genoemd.
Een microfoon zet de opgevangen geluidstrillingen om in een spanning. Als het een zuivere toon is krijg je een
mooir sinusvormige wisselspanning, maar vaak is het een zeer ongelijk. Er zijn allerlei soorten microfoons, zoals de
dynamische microfoon en de condensatormicrofoon.
De belangrijkste onderdelen zijn:
- Magneet
- Spoel
- Membraan
Werking dynamische microfoon:
Als er geluidstrillingen bij de microfoon aankomen, begint het membraan mee te trillen. De spoel trilt mee 
Doordat de spoel heen en weer beweegt rond de magneet verandert het magnetisch veld de hele tijd  Door dit
veranderende veld wordt er een steeds wisselende spanning opgewekt tussen de uiteinden van de spoel.
In een condensatormicrofoon zit een vaak gebruikt componet uit de elektrioncia, de condensator.
2 Elektrische energie transporteren
Eletriciteitscentrale
10 à 20 kV
Hoogspanning
Max. 380 kV
Transformatorstation
230kV  10 kV
Transformatorhuisje in wijk
10 kv  230 V
Hiernaast zie je een eenvoudige transformator. De transformator (of
trafo) bestaat uit een primaire spoel en een secundaire spoel. Beide
spoelen zijn om een ijzeren juk gewikkeld. De spanning waarop de
primaire spoel wordt aangesloten, noem je de primaire spanning Up. De
spanning die de secundaire spoel levert, noem de de secundaire
spanning Us. Met een transformator kun je dus de spanning omhoog
transformeren (zie de bovenste afbeelding) of omlaag transformaeren
(zie onderste afbeelding). Of de spanning hoger of lager wordt hangt af
van het aantal windingen (zie ‘Formules’).
Transformatoren hebben een zeer hoog rendement. Bij het maken van
berekeningen wordt vaak aangenomen dat een transformator een
rendement heeft van 100%. Voor zo’n ideale transformator geldt:
Door de primaire spoel per seconde opgenomen elektrische energie =
door de secundaire spoel per seconde afgestane elektrische energie.
Woning
230 V
3 Elektrische signalen
Geluid kan op verschillende manieren worden vastgelegd:
1. als een groef in het oppervlak van een grammofoonplaat;
2. als een serie magnetische gebiedjes op een geluidsband (cassette);
3. als een serie puntjes in het oppervlak van een cd of dvd;
4. als een serie magnetische gebiedjes op een harde schijf;
5. als een serie spanninkjes in het geheugen van een mp3-speler.
Geluidsdragers (staat vast)
Grammofoonplaten
Geluidsbanden
Cd’s
Kun je zelf opnames op vastleggen
Harde schijf
Mp3-geheugen
Op een harde schijf kun je beelden vastleggen en enorme hoeveelheden digitale gegevens. Als er informatie op
eenharde schijf wordt weggeschreven, draait de schijf lang de schrijf-leeskop. In de schrijf-leeskop zit een spoeltje,
dat is gemaakt van dun (geïsoleerd) koperdraad. In het spoeltje zit een kern van metaal (ferriet). Op de schijf is een
laagje materiaal aangebracht dat magnetisch kan worden gemaakt. Dit materiaal:
- wordt magnetisch als er stroom door de spoel loopt;
- blijft niet-magnetisch als er geen stroom door de spoel loopt.
Op deze manier heb je dus verschillende gebiedjes die magnetisch zijn of niet.
Als de magnetische gebiedjes bewegen lang de leeskop , en het gevolg is dan dat het magnetsich veld in de spoel
steeds verandert. Door inductie ontstaat een serie zwakke eletrische pulsjes tussen de uiteinden van de spoel.
Het signaal op een harde schijf wordt ook wel een digitaal signaal genoemd.
Werking luidspreker
Het onderdeel dat de lucht in trilling brengt, wordt de conus genoemd. De luidspreker wordt aangesloten op de
uitgang van een versterker. De versterker laat een wisselstroom door de spoel lopen. De spoel wordt een
electromagneet met steeds wisselende polen. De spoel begint in het magnetisch veld van de magneet te trillen, de
conus tril mee en brengt de lucht rond de luidspreker in trilling.
Hoe natuurgetrouw een luidspreker het geluid weergeeft, kun je zien aan de frequentiekarakteristiek. Een mens
hoort alle tonen tussen 20 Hz en 20 000 Hz. Vaak zitten er in een box verschillende luidsprekers. Zie afbeelding 16
in je tekst boek voor de frequentiekarakteristiek grafieken.
Het elektrische signaal dat een microfoon produceert, is een analoog signaal. Dat wil zeggen dat de spanning
(binnen grenzen) iedere waarde kan aannemen. Het signaal wordt bemonsterd.
Om de ‘nulletjes en eentjes’ te onthouden hieronder een korte uitleg.
Je moet de cijfers van 1 tot 7 uit je hoofd kennen in het binaire systeem.
1
2
3
4
5
6
7
4
1
001
010
011
100
101
110
111
2
0
1
1
Stel je wil het getal 5 hebben. Dan is dat 4 + 1. Dus dan heb je dus 4 en
1 nodig. En als je dat dan invult zoals deze tabel klopt het altijd!
4 Telecommunicatie
Gewoon een keer doorlezen en dan lukt het wel 
Formules
Formule
F = 1/T
Up/Us = Np/Ns
Wat reken je uit?
Hertz
Hoeveel spanning erop staat /
het aantal windingen.
Pp = Ps
Elektrische vermogen spoel.
P=U∙I
Up ∙ Ip = Us ∙ Is
= Pnut / Pop ∙ 100%
E=P∙t
R=U/I
Vermogen
Vermogen
Rendement
kWh
Ohm
Eenheden
F = Hz, T = sec.
Up = spanning primaire spoel,
Us = spanning secundaire spoel,
Np = aantal windingen primaire
spoel, Ns = aantal windingen
secundaire spoel.
Door de primaire spoel
opgenomen elektrische energie
= door de secundaire afgestane
elektrische energie.
P = W, U = V, I = A
U = V, I = A
P = W, %
E = kWh, P = kW, t = uur
R = Ohm, U = V, I = A