Een staafmagneet valt, met de zuidpool naar beneden, vanaf een hoogte van ongeveer 0,5 m omlaag door een spoel met een groot aantal windingen. Op de uiteinden van de spoel is een stroommeter aangesloten. Zie de figuur hier rechts.
In de figuur hiernaast is de vallende magneet getekend op een tijdstip t1 waarop zijn onderkant al een stukje in de spoel is gekomen. Op dat tijdstip ondervindt de magneet een kracht van de spoel.
10. Leg uit waardoor de magneet een kracht ondervindt op dat tijdstip. (T2-2p)
11. Leg uit dat de magneet in de spoel een tegenwerkende kracht ondervindt. (I-2p)
12. Bepaal de richting van de elektrische stroom in de draad PQ. (T2-2p)
Slide 6 - Diapositive
Vallende magneet
De spoel gaat zich gedragen als een spanningsbron met een aansluitpunt aan de P-kant en aan de Q-kant. Hierop wordt een lampje aangesloten. Zie de figuur rechts.
13. Leg uit welke van de aansluitpunten de pluspool van de spanningsbron is. (T2-2p)
We laten de magneet opnieuw vallen van een grotere hoogte. Op een tijdstip t2 is de positie van de vallende magneet ten opzichte van de verplaatste spoel.
Zie de figuur rechts.
14. Leg uit of de kracht die de spoel en de magneet op elkaar uitoefenen in de positie op tijdstip t2groter dan / gelijk is aan / kleiner dan bij de eerste val. (I-2p)
Slide 7 - Diapositive
Antwoord vraag 10 t/m 14
10. De magneet veroorzaakt een fluxverandering waardoor er een inductiestroom door de spoel loopt. (1) Deze stroom veroorzaakt een magneetveld dat een kracht uitoefent op de magneet. (1)
11. Kinetische energie wordt omgezet in elektrische energie. (1) Kinetische energie neemt dus af en dan moet de snelheid afnemen. (1)
12. Z(uidpool) moet aan de bovenkant om de beweging tegen te werken (1), dan loopt de stroom van P naar Q door de spoel. (1)
13. De stroom loopt van P naar Q door de spoel. Maar deze dient als spanningsbron voor het lampje (1). Door het lampje loopt de stroom van Q naar P. Q is hier dus de pluspool en P is de minpool. (1)
14. De snelheid is groter, dus de flux verandert sneller. (1) De inductiestroom is groter en de tegenwerkende kracht ook. (1)
Slide 8 - Diapositive
Flux en inductiespanning
Binnen een spoel met 400 windingen verandert de magnetische flux ϕ als functie van de tijd t zoals weergegeven in de figuur hiernaast. Tussen t = 0 en t = 2,0 s bedraagt de inductiespanning over de spoel 2,6 V.
15. Bepaal de inductiespanning over de spoel tussen t = 2,0 en t = 3,0 s. (T2-2p)
16. Bepaal de inductiespanning over de spoel tussen t = 3,0 en t = 4,0 s. (T2-2p)
De spoel wordt vervangen door een spoel met 700 windingen.
17. Wat is nu de inductiespanning tussen t = 0,0 en t = 2,0 s? Leg uit hoe je aan je antwoord komt. (I-2p)
Slide 9 - Diapositive
Antwoord vraag 15 t/m 17
15. De flux is constant, dus de inductiespanning is nul.
16. De fluxverandering is hier 6,0 mWb/s, en in het eerste deel 2,0 mWb/s.
De inductiespanning is dus 3,0 keer zo groot. Uind = 7,8 V
17. Er geldt:
Als er 700/400 = 7/4 x zoveel windingen zijn dan is de spanning ook 7/4 x zo groot.