MD Magnetische velden - Les3 - Kernen

Magnetische velden
ELE1C Hoofdstuk 2
Kernen
1 / 25
volgende
Slide 1: Tekstslide
ElectronicaMBOStudiejaar 1

In deze les zitten 25 slides, met tekstslides.

time-iconLesduur is: 50 min

Onderdelen in deze les

Magnetische velden
ELE1C Hoofdstuk 2
Kernen

Slide 1 - Tekstslide

Lesdoelen voor deze les
  1. Je kunt vertellen wat de invloed van een kern in een spoel is.
  2. Je kent de begrippen permeabiliteit, absolute en relatieve permeabiliteit.
  3. Je kunt uitleggen wat dia-, para- en ferromagnetische materialen voor eigenschap hebben.
  4. Je kunt uitleggen wat er gebeurt in de hysteresislus.
  5. Je kunt uitleggen wat de begrippen remanent magnetisme en coërcitieve veldsterkte is.
  6. Je kent het verschil tussen magnetisch harde en zachte metalen.

Slide 2 - Tekstslide

Relatie tussen fluxdichtheid en de veldsterkte
Wanneer we een luchtspoel op een regelbare gelijkspanningsbron aansluiten en de spanning vanaf 0V langzaam laten toenemen, dan zal de stroom recht evenredig toenemen met de spanning.

Dit is de wet van Ohm. (U=IxR)

Slide 3 - Tekstslide

Relatie tussen fluxdichtheid en de veldsterkte
Uit de vorige les hebben we geleerd dat de veldsterkte H recht evenredig is met de stroom. Dit blijkt uit de volgende formule:

H=NlspoelI
Dit is overigens de wet van Maxwell

Slide 4 - Tekstslide

Relatie tussen fluxdichtheid en de veldsterkte
Wanneer we de fluxdichtheid (B) meten neemt deze eveneens recht evenredig met H (en dus I) toe. B geeft aan hoe sterk de magneet is (hoe groter hoe sterker).

Slide 5 - Tekstslide

Relatie tussen fluxdichtheid en de veldsterkte
Wanneer we nu een zachtstalen kern in de spoel aanbrengen (bijvoorbeeld een stalen spijker)

Slide 6 - Tekstslide

Relatie tussen fluxdichtheid en de veldsterkte
De fluxdichtheid krijgt een versterking/vergroting mee. Wat gebeurt hier nu precies?

Het materiaal wat we gebruikt hebben
noemen we een ferromagnetisch materiaal.

Slide 7 - Tekstslide

Ferromagnetisch materiaal
Een ferromagnetisch materiaal is opgebouwd uit allemaal dipolen. Dit zijn op moleculair niveau allemaal kleine kompasnaaldjes (en dus magneten). De dipolen hebben allemaal een veldrichting
(net als een magneet).

Slide 8 - Tekstslide

Ferromagnetisch materiaal
Dipolen verzamelen zich altijd in groepjes of gebiedjes die allemaal dezelfde veldrichting hebben. Deze gebiedjes noemen we Weissgebiedjes. Een Weiss-
gebiedje heeft in zijn geheel dus
een veldrichting.

Slide 9 - Tekstslide

Ferromagnetisch materiaal
In ons materiaal zijn miljoenen weissgebiedjes aanwezig. Deze zijn zo gepositioneerd dat het materiaal zelf niet magnetisch is. De magnetische velden van de gebiedjes heffen elkaar op. 


dit heet maagdelijk materiaal

Slide 10 - Tekstslide

Ferromagnetisch materiaal
Wanneer we het materiaal gaan magnetiseren draaien de dipolen en daarmee de weissgebiedjes zich stuk voor stuk in dezelfde richting als ons opgewekte magnetische veld. De dipolen gaan dus meewerken met het opgewekte magnetische veld.

Slide 11 - Tekstslide

Ferromagnetisch materiaal
Wanneer we het magnetisch veld zo sterk maken dat alle weissgebiedjes in dezelfde richting staan als het opgewekte magnetische veld, zal de fluxdichtheid (B) nauwelijks nog toenemen (situatie c). Het materiaal treed in de verzadiging

Slide 12 - Tekstslide

Relatie tussen fluxdichtheid en de veldsterkte
In een ferromagnetisch materiaal wordt het magnetische veld dus versterkt door de dipolen in het materiaal.

Deze versterking noemen we permeabiliteit

We geven permeabiliteit aan met de grootheid 
De eenheid die bij permeabiliteit hoort is [H/m]
μ

Slide 13 - Tekstslide

Permeabiliteit
Als je naar de grafiek kijkt zal je misschien opvallen dat de permeabiliteit (versterking) niet constant is. Anders zou de grafiek lineair lopen.

Slide 14 - Tekstslide

Absolute en relatieve permeabiliteit
Meestal rekenen we met een relatieve permeabiliteit. Hier hebben we een nulpunt voor nodig. Logischerwijs is hier gekozen voor de permeabiliteit van vacuüm. Dit noemen we de absolute permeabiliteit. We geven de absolute permeabiliteit aan met de grootheid         en deze heeft de constante waarde van                         H/m.
4π107
μ0

Slide 15 - Tekstslide

Absolute en relatieve permeabiliteit
Relatieve permeabiliteit geven we aan met de grootheid        . Deze grootheid is dimensie loos en heeft dus geen eenheid.

De relatieve permeabiliteit geeft aan hoeveel keer groter de permeabiliteit (versterking) van een bepaald materiaal is ten opzichte van vacuüm.
μr

Slide 16 - Tekstslide

Absolute en relatieve permeabiliteit
De relatieve permeabiliteit kunnen we berekenen met:
μr=μ0μ
[geen eenheid]

Slide 17 - Tekstslide

Permeabiliteit
Een stuk dynamostaal heeft een relatieve permeabiliteit van 1000. Hoe groot is de permeabiliteit van het dynamostaal?
                                        H/m
μ0=4π107

Slide 18 - Tekstslide

Permeabiliteit
Een stuk dynamostaal heeft een relatieve permeabiliteit van 1000. Hoe groot is de permeabiliteit van het dynamostaal?
μ=μrμ0=10004π107=4π104
H/m
μ0=4π107
μr=1000
[H/m]

Slide 19 - Tekstslide

Ferromagnetisch materiaal
We hebben net gezien dat een kern, gemaakt van ferromagnetisch materiaal, gemagnetiseerd kan worden door hem in een magnetisch veld te brengen. Wat zou er gebeuren als de spanning van de spoel afgehaald wordt?

Slide 20 - Tekstslide

Ferromagnetisch materiaal
De magnetische veldsterkte van het opgewekte veld (H) wordt volledig afgebouwd. Het magnetisch veld aan de polen (B) blijft gedeeltelijk behouden. De kern blijft dus een beetje magnetisch. 

Slide 21 - Tekstslide

Ferromagnetisch materiaal
Niet alle dipolen vallen terug in hun oorspronkelijke positie.

Dit noemen we remanent magnetisme (Br). Het materiaal is niet maagdelijk meer.

Slide 22 - Tekstslide

Ferromagnetisch materiaal
Om het remanente magnetisme uit het materiaal te halen zal een tegen magnetisch veld opgewekt moeten worden. De grootte van de veldsterkte die daarvoor nodig is heet coërcitieve veldsterkte (Hc)

Slide 23 - Tekstslide

Hysteresislus
De kern in een spoel met wisselspanning.

Slide 24 - Tekstslide

Opgaven
Lezen 2.1 t/m 2.3
Maken blz 133 t/m 140

Slide 25 - Tekstslide