Elektromagnetische inductie: Van theorie naar praktijk|5 vwo

Bekijk een spoel die zich bevindt in een homogeen magnetisch veld. Op welk moment wordt er over de spoel een inductiespanning ($\Delta V_{ind}$) gemeten?

• ☐A.Wanneer de spoel zich volledig binnen het magnetisch veld bevindt en stilstaat.
• ☐B.Wanneer de magnetische flux ($\Phi$) door de spoel verandert in de tijd.
• ☐C.Wanneer de sterkte van het magnetisch veld ($B$) constant is en niet nul.
• ☐D.Wanneer de spoel een constante stroomsterkte voert.

Een staafmagneet valt met de noordpool naar beneden door een stilstaande, open spoel. Zet de gebeurtenissen in de juiste chronologische volgorde volgens de wet van Lenz.

Zet in de juiste volgorde door 1, 2 of 3 in te vullen:

Een platte spoel heeft 500 windingen ($N=500$). De magnetische flux door de spoel verandert in de tijd volgens de functie $\Phi (t)=0.020\cdot \sin (100\cdot \pi \cdot t)$ (in Weber). Bereken de inductiespanning $U_{ind}$ op het tijdstip $t=0.10$ s door de afgeleide te bepalen. Gebruik de formule $U_{ind}=-N\cdot \frac{d\Phi }{dt}$.

Bekijk een spoel met $N$ windingen en een magneet die met snelheid $v$ langs de spoel beweegt. Vul in de tabel in hoe de inductiestroom $I$ (grootte en richting) verandert bij de onderstaande situaties. Gebruik de termen 'groter', 'kleiner', 'gelijk', 'met de klok mee' of 'tegen de klok in'. Ga uit van de beginsituatie: de noordpool van de magneet beweegt met snelheid $v$ de spoel in, wat een stroom $I_0$ veroorzaakt die met de klok mee loopt door de spoel.

Een platte, cirkelvormige spoel met een oppervlakte van $A=0.05{\text{ m}}^2$ bestaat uit $N=150$ windingen. De spoel draait in een homogeen magnetisch veld met een constante hoeksnelheid. We willen in deze roterende spoel een maximale inductiespanning bereiken van $U_{\text{max}}=12\text{ V}$. De hoeksnelheid van de spoel is $\omega =60\text{ rad/s}$.

Bereken de benodigde magnetische veldsterkte $B$ (in Tesla) om deze inductiespanning te realiseren. Gebruik de formule voor de maximale inductiespanning van een roterende spoel: $U_{\text{max}}=N\cdot A\cdot B\cdot \omega$.

Je hebt een platte spoel in een homogeen magnetisch veld. Het veld verandert lineair in de tijd, waardoor er volgens de wet van Faraday een inductiespanning $U_{ind}$ ontstaat: $U_{ind}=-N\cdot \frac{d\Phi }{dt}$. Stel nu dat je voor deze specifieke fluxverandering twee verschillende spoelen gebruikt die identiek zijn aan elkaar, met het enige verschil dat spoel A is gemaakt van dik koperdraad ($R_A$) en spoel B van dunner, minder geleidend draad ($R_B$), waardoor $R_B>R_A$.

Leg uit wat de invloed van de hogere weerstand in spoel B is op:

1. De grootte van de opgewekte inductiespanning ($U_{ind}$).
2. De grootte van de inductiestroom ($I_{ind}$).