Herhaling PTA 1 - deel 2

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Toetstof &

Planning

H1 elektriciteit 

H5 straling en gezondheid

H7 trillingen en golven

H8 elektromotor

H10 cirkelbewegingen
         (in de context van H12)

H12 elektromagnetisme 

Datum	Lesstof	Maakwerk
do 28/10	H1	Meerkeuzevragen elektriciteit
vr 29/10	H7	Examenopgave Xylofoon
do 5/10	PO1 (8%)	Practicum uitvoeren
vr 6/10	§13.1	Verslag schrijven
do 12/10	H13 leerdoel 1	H13 leerdoel 1
vr 13/10	H5	Oefenopgave radon-219 Examen opg. inwendige bestraling
do 26/10	H8	Meerkeuzevragen elektr.magn.
vr 27/10		Examenopgave (H8, H10 en H12)

Voorbereiding

oefenen, oefenen, oefenen, ... 

Maar niet met examens 2021 en 2022. 

Die bewaren we voor de examentraining.

Herhaling PTA 1 - les 2
straling en gezondheid

Lesplanning:

1. Klassikaal herhaling H5 straling en gezondheid
   
2. Oefenopgave(n) straling en gezondheid
3. Schakeling elektriciteit

Herhaling H5 straling en gezondheid

Straling

Kernstraling

Kernstraling

vervalvergelijking

Gaat straling overal doorheen?

Halveringsdikte en 

dracht

Een stof laat 75% van de opvallende gammastraling door. De dikte van de stof is:

1. precies de halveringsdikte.
2. kleiner dan de halveringsdikte.
3. groter dan de halveringsdikte.
4. precies twee halveringsdiktes.

Halveringsdikte de formule

Bij het maken van een röntgenfoto wordt straling gebruikt met een intensiteit van 1,2 mW. De intensiteit van de straling die door het bot heen is gekomen is 1,4 * 10⁻⁴ W. De halveringsdikte van bot is 1,08 cm
Bereken de dikte van het bot.

Halveringstijd en activiteit:

De halveringstijd van een stof is 8 dagen. Bij het begin van de meting is de activiteit 80 Bq. Hoe groot is de activiteit van de stof 4 dagen na het begin van de meting?

1. 20 Bq
2. 60 Bq
3. Meer dan 60 Bq
4. Tussen de 20 en 60 Bq

Halveringstijd

en 
Activiteit

Welk soort straling is het schadelijkst?

De (equivalente)

dosis

D(Gy)=​m(kg)​​E​str​​(J)​​

Oefenopgave

In sommige granaten is wat uranium aanwezig. Deze stof wordt gebruikt vanwege zijn hoge dichtheid. Als een granaat op het slagveld ontploft, zal het aanwezige uranium verpulveren of verdampen en als stof of damp in de lucht aanwezig zijn. Veronderstel dat een soldaat een stofdeeltje inademt dat U-236 bevat. Dit stofdeeltje nestelt zich in een longblaasje.

1. Leg uit dat de activiteit van het U-236 tijdens een mensenleven nauwelijks afneemt.

Een stofdeeltje dat door een soldaat wordt ingeademd heeft een activiteit van 2,2 × 10⁻⁶ Bq. Bij het verval van één uraniumkern komt een energie van 6,7 × 10⁻¹³ J vrij. Deze vrijkomende energie wordt in 0,18 × 10⁻⁹ kg omringend weefsel geabsorbeerd.
  2. Bereken de equivalente dosis die het bestraalde weefsel in een jaar ontvangt.

A = 2,2 × 10 -6 Bq

E deeltje = 6,7 × 10 -13 J

❶

De massa van het weefsel is:

m = 0,18 μg = 0,18 × 10 -9 kg

Δt = 365 × 24 × 60 × 60 = 3,1536 × 10 7 s

❶

ΔN = A × Δt

ΔN = 2,2 × 10 -6 × 3,1536 × 10 7 = 69,379 deeltjes.

❶

E str = ΔN × E deeltje

E str = 69,379 × 6,7 × 10 -13 = 4,6484 × 10 -11 J

❶

D = E str / m

D = 4,6484 × 10 -11 / (0,18 × 10 -9 ) = 0,25824 Gy

Volgens BINAS zendt U-236 alfastraling uit. De stralingsweegfactor is dus gelijk aan 20.

H = w × D

❶ H = 20 × 0,25824 = 5,2 Sv

Oefenopgave

De kunstmatig gemaakte kobaltisotoop Co-60 wordt in de geneeskunde gebruikt voor bestraling. Een kern van Co-60 vervalt tot een kern van Ni-60 onder uitzending van een elektron. Behalve een elektron ontstaan bij het verval van een Co-60 kern ook twee γ-fotonen: één met een energie van 1,17 MeV en één met een energie van 1,33 MeV. De γ-straling van een Co-60 bron wordt gebruikt voor bestraling van een kankergezwel. Dit gezwel wordt gedurende 12 minuten bestraald met een Co-60 bron die een activiteit heeft van 45 MBq. Het gezwel heeft een massa van 36 g en absorbeert 15% van de energie van de uitgezonden γ-fotonen. 

Bereken de dosis die het kankergezwel in 12 minuten ontvangt. 

t = 12 min = 720 s
E_verval = 1,33 + 1,17 = 2,5 MeV = 4,005*10⁻¹³ J
A = 45 MBq

m = 36 g

absorptie = 15 %

E = A * t * E_verval = 45*10⁶ * 720 * 4,005*10⁻¹³ = 0,012976 J

15% --> E = 0,00194643 J

H = 1 * 0,00194643 / 0,036 = 0,054 Sv

Oefenopgave radon-219

Bij een ongeluk ademt iemand 3,6·10⁻⁸ μg van het radioactieve gas
radon-219 in. Door de relatief korte halveringstijd vervalt 40% van
het radon in zijn longen voordat hij het heeft kunnen uitademen.
 

    1. Leg uit of hier sprake is van bestraling of besmetting. 
 

Bij het verval van radon-219 komt er een stralingsenergie van 6,824 MeV vrij. Het vervalproduct vervalt vrijwel meteen hierna met een stralingsenergie van 7,365 MeV.
 

   2. Alle straling die vrijkomt wordt binnen het lichaam geabsorbeerd. Leg uit
       waarom.
 

   3. Bereken de effectieve lichaamsdosis die de longen ontvangen hebben. Ga hierbij
       uit van een massa van 12 g van het bestraalde oppervlak van het longweefsel. 

Examenopgave

inwendige bestraling (2017-1)
& wijnfraude

Een magnetisch veld wordt veroorzaakt door ...

Magnetische veldlijnen

• In elk punt van de ruimte geeft de raaklijn aan een veldlijn de richting aan waarin de noordpool van een draaibare magneetnaald wijst als hij in dat punt staat.
   
• De magnetische veldsterkte is omgekeerd evenredig met de onderlinge afstand tussen de magnetische veldlijnen.
   
• Veldlijnen snijden elkaar nooit.
   
• Magnetische veldlijnen lopen buiten de magneet van de noord- naar de zuidpool.   

Aardmagnetisch veld

Waar bevindt zich
de zuidpool van
de magneet?

1. Bij A.
2. Bij B.
3. Bij C.

Een draadraam hangt in een magneetveld zoals in de tekening is weergegeven.
De noordpool van de magneten is zwart getekend in de figuur. Er gaat een stroom lopen in de aangegeven richting.
Wat gebeurt er met het draadraam?

1. Niets.
2. Het draait met de klok mee (bovenaanzicht). Rechterkant komt het papier uit (vooraanzicht).
3. Het draait tegen de klok in (bovenaanzicht). Linkerkant komt het papier uit (vooraanzicht).
4. Het raam beweegt naar een van de polen van de magneten.

De lorentzkracht

Bij een magneetveld loodrecht op de beweegrichting van een geladen deeltje, werkt er een Lorentzkracht op dat deeltje. 

F​l​​=B⋅I⋅l

F​l​​=B⋅q⋅v

Een aluminiumring hangt aan twee nylon draadjes voor een spoel die om een weekijzeren kern is gewikkeld. Wat gebeurt er met de aluminiumring direct na het sluiten van schakelaar S?

1. De aluminiumring wordt door de spoel met kern aangetrokken.
2. De aluminiumring wordt door de spoel met kern afgestoten.
3. Er gebeurt niets.

Magnetische flux

Een verandering van de magnetische flux (ΔΦ) binnen een spoel veroorzaakt een inductiespanning (Uind) over die spoel. 

Φ=B​loodrecht​​⋅A

U​ind​​=N⋅​Δt​​ΔΦ​​

Wet van Lenz

Als een magneet een spoel nadert, is er een toename van de flux. De inductiestroom in de spoel veroorzaakt, volgens de wet van Lenz, een flux in tegengestelde richting. 

Wanneer de magneet van de spoel af beweegt, is er een afname van de flux. De inductiestroom in de spoel veroorzaakt dan een flux in dezelfde richting. De stroomrichting is omgekeerd. 

Aantrekken of afstoten?

In een draad loopt een constante stroom. Een vierkante spoel (één winding) wordt naar de draad toe geschoven. De inductiestroom in de spoel is...

1. met de klok mee.
2. tegen de klok in.

De vorige vraag is zowel met de wet van Lenz als de Lorentzkracht te beredeneren. 

Aan de slag

Meerkeuzevragen elektromagnetisme

Herhaling PTA 1 - les 4
elektromagnetisme

Lesplanning:

1. Vragenrondje
2. Klassikaal:korte herhaling elektrische velden
   
3. Zelfstandig werken:
   - Meerkeuzevragen
      elektromagnetisme
   - voorbereiden toets
4. Bespreken meerkeuzevragen 

Vragen/wensen
voor deze week.

Wet van Lenz

Als een magneet een spoel nadert, is er een toename van de flux. De inductiestroom in de spoel veroorzaakt, volgens de wet van Lenz, een flux in tegengestelde richting. 

Wanneer de magneet van de spoel af beweegt, is er een afname van de flux. De inductiestroom in de spoel veroorzaakt dan een flux in dezelfde richting. De stroomrichting is omgekeerd. 

In een draad loopt een constante stroom. Een vierkante spoel (één winding) wordt naar de draad toe geschoven. De inductiestroom in de spoel is...

1. met de klok mee.
2. tegen de klok in.

De vorige vraag is zowel met de wet van Lenz als de Lorentzkracht te beredeneren. 

Hoort dit veld bij een positief of negatief deeltje?

1. Positief deeltje.
2. Negatief deeltje.

Elektrisch veld

De raaklijn is de richting van de elektrische kracht op een positief geladen deeltje.

E=​q​​F​el​​​​

De kracht tussen twee puntladingen:

F​el​​=f⋅​r​2​​​​q⋅Q​​

Deeltjes versnellen 

en afbuigen

Versnellen:

Afbuigen:

E​el​​=E​k​​

F​l​​=F​mpz​​

Aan de slag

Meerkeuzevragen elektromagnetisme

Klaar: ga verder met voorbereiden van de toets door te oefenen met
            oude examenopgaven, afsluitende opgaven van H12, ....

Bespreken meerkeuzevragen

elektromagnetisme

Voorbereiden SE 1

oude examenopgaven, afsluitende opgavan H12, ...

Herhaling PTA 1 - les 5

Lesplanning:

1. Harmonische trilling
2. Zelfstandig voorbereiden toets
3. Schakelingen: met de wetten van Kirchhoff

Harmonische trilling

T=2π√​​C​​m​​​​​

F​res​​=−C⋅u

u=Asin(2π⋅​T​​t​​)

In de evenwichtsstand:

Fz = Fveer

Dit stukje Fveer heft de zwaartekracht dus op.

Harmonische trilling

Uit 

en 

volgt

E​veer​​=​2​​1​​C⋅u​2​​

E​k​​=​2​​1​​m⋅v​2​​

v​max​​=​T​​2π⋅A​​

Harmonische trilling - wieg

Een ouder heeft een wieg gekocht. De wieg hangt aan een veer en kan zachtjes op en neer trillen. De veerconstante is 1,3 kN/m en de massa van de wieg is 12,2 kg.

1. Bereken hoe ver de veer is uitgerekt als de wieg stil aan de veer hangt.
   
   
2. De ouder legt haar baby van 3,2 kg in de wieg. Door de wieg een beetje uit zijn evenwichtsstand te duwen, begint de wieg een trilling uit te voeren. Bereken de frequentie van deze trilling.
   
   
3. De ouder heeft gelezen dat baby's gemakkelijker in slaap vallen als de frequentie van het trillen kleiner is. Noem twee aanpassingen aan de wieg  waarmee de frequentie van de wieg kleiner kan worden gemaakt. Licht je antwoord toe.

Voorbereiden PTA 1

examenopgave:
- magneetveld van de aarde (2014-II)

-Ding-dong (2006-II)

Wetten van Kirchhoff

Bereken de spanning over elke weerstand.

Bereken de onbekende weerstanden.

100 Ω

10 Ω

25 Ω