Magnetisme en lorentzkracht (Natuurkunde vwo), les 3: Terugblik quiz

• newEditor
• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4-6

Introduction

Terugblik quiz met 11 vragen over veldlijnen, spoel, aardveld, lorentzkracht, baanstraal, elektromotor en luidspreker, met rekenvragen, een open vraag en een volgordevraag.

Poollicht boven Flakstad, Lofoten, 2017 (foto: Johannes Groll, CC0)

EXAMENSTOF · D2 · MAGNETISME

Quiz

Terugblik: Magnetisme en lorentzkracht

Les 3 van 3. Leerlingen beantwoorden individueel; bespreek na elke paar vragen kort de antwoorden. Image credit: Johannes Groll / Wikimedia Commons, CC0

Wat is kenmerkend voor een homogeen magnetisch veld?

A

Veldlijnen die in één punt samenkomen

B

Veldlijnen evenwijdig en op gelijke afstand

C

Veldlijnen die steeds dichter bij elkaar komen

D

Een veld dat overal van richting verandert

Evenwijdig en even ver uit elkaar betekent overal gelijke sterkte en richting. Fouten: een veld bij een punt, een veld dat sterker wordt en een veld dat draait. Syllabus D2.3.

Je kijkt in een spoel. De stroom loopt met de klok mee. Waar zit de noordpool?

A

Aan de kant van de spoel die naar je toe ligt

B

Midden in de spoel, tussen de windingen

C

Aan beide kanten van de spoel tegelijk

D

Aan de kant van de spoel die van je af ligt

Gekromde vingers met de klok mee, de duim wijst van je af: daar zit de noordpool. Fouten: de kant naar je toe (linkerhand), het midden en beide kanten. Syllabus D2.3.

Vul in

De lorentzkracht staat loodrecht op de veldrichting en op de stroomrichting. FL = B·I·ℓ geldt als de draad loodrecht in het veld ligt.

veldrichting

stroomrichting

loodrecht

snelheid

evenwijdig

FL staat loodrecht op B en op I; de formule zonder hoek geldt bij loodrechte stand. Fout: denken dat FL langs B of langs de draad wijst. Syllabus D2.4.

Een proton ondervindt 4,0·10⁻¹⁴ N in B = 0,25 T, v loodrecht op B. Bereken v (e = 1,602·10⁻¹⁹ C).

A

1,0·10⁶ m/s

B

2,5·10⁵ m/s

C

6,2·10⁴ m/s

D

4,0·10⁶ m/s

v = FL/(B·q) = 4,0·10⁻¹⁴ / (0,25 · 1,602·10⁻¹⁹) = 4,0·10⁻¹⁴ / 4,005·10⁻²⁰ = 1,0·10⁶ m/s (controle: FL = 0,25 · 1,602·10⁻¹⁹ · 9,99·10⁵ = 4,0·10⁻¹⁴ N). Fouten: B vergeten (2,5·10⁵ m/s), met B vermenigvuldigen (6,2·10⁴ m/s) en B kwadrateren (4,0·10⁶ m/s). Twee significante cijfers. Syllabus D2.4.

Een proton gaat naar rechts, B wijst het papier in. Welke kant buigt het af?

A

Naar de onderkant van de figuur

B

Naar links, tegen de beweging in

C

Naar de bovenkant van de figuur

D

Naar rechts, met de beweging mee

Duim naar rechts (positieve lading), wijsvinger het papier in: middelvinger omhoog. Controle: (naar rechts) × (het papier in) = omhoog. Het deeltje draait tegen de klok in. Fouten: omlaag (elektron-regel) en langs v. Syllabus D2.4.

Deeltje B heeft bij gelijke q, v en B twee keer zo veel massa als A. Wat is rB/rA?

A

rB is 4 keer zo groot als rA

B

rB is gelijk aan rA

C

rB is 2 keer zo groot als rA

D

rB is 2 keer zo klein als rA

r = m·v/(B·q) is evenredig met m: 2 keer zo veel massa geeft 2 keer zo grote straal. Fouten: kwadratisch verband en geen invloed. Syllabus D2.4.

Elektron: v = 5,0·10⁶ m/s, r = 1,0 cm, me = 9,109·10⁻³¹ kg, e = 1,602·10⁻¹⁹ C. Bereken B.

A

2,8·10⁻³ T

B

1,4·10⁻³ T

C

5,7·10⁻³ T

D

2,8·10⁻⁵ T

B = m·v/(e·r) = 9,109·10⁻³¹ · 5,0·10⁶ / (1,602·10⁻¹⁹ · 1,0·10⁻²) = 4,555·10⁻²⁴ / 1,602·10⁻²¹ = 2,8·10⁻³ T (controle: r = m·v/(B·e) = 4,555·10⁻²⁴ / (2,843·10⁻³ · 1,602·10⁻¹⁹) = 1,0·10⁻² m). Constanten uit het informatieboek. Fouten: r als 2 cm (1,4·10⁻³ T), r als 0,5 cm (5,7·10⁻³ T) en cm niet omrekenen (2,8·10⁻⁵ T). Syllabus D2.4.

Waarom verandert FL de grootte van v niet?

Goed antwoord: FL staat steeds loodrecht op v, dus de kracht verandert alleen de richting van v en niet de grootte (geen arbeid). Verwachte fout: het deeltje versnelt in de richting van FL. Syllabus D2.4.

Waar gaan de veldlijnen van het aardveld de aarde in?

A

In de buurt van de geografische zuidpool

B

Alleen langs de evenaar van de aarde

C

Overal even sterk, over de hele aarde

D

In de buurt van de geografische noordpool

De veldlijnen komen uit bij het zuidelijk halfrond en gaan het noordelijk halfrond in. Fouten: de omgekeerde richting, alleen bij de evenaar en overal gelijk. Syllabus D2.3, context aardmagnetisch veld.

Waardoor gaat het raam van een elektromotor draaien?

A

De zwaartekracht trekt aan één zijde

B

De twee lorentzkrachten zijn tegengesteld

C

De magneet trekt het raam aan als ijzer

D

De commutator duwt het raam voort

De stroom loopt in de twee zijden in tegengestelde richting, dus de krachten zijn tegengesteld en vormen samen een draaimoment. Fouten: zwaartekracht, aantrekking als bij ijzer en de commutator als aandrijving. Syllabus D2.4, context elektromotor.

Zet de werking van een luidspreker op volgorde

1

De spoel ondervindt een lorentzkracht

2

De spoel en de kegel trillen heen en weer

3

De lucht trilt en je hoort geluid

4

Er loopt wisselstroom door de spoel

Oorzaak, kracht, beweging, geluid. Fout: de kegel voor de lorentzkracht zetten. Syllabus D2.4, context luidspreker.

Hoe zeker voel je je over dit onderwerp?

1

Heel zeker

2

Redelijk zeker

3

Niet zo zeker

4

Helemaal niet zeker

Gebruik de uitslag om te bepalen of je een onderdeel herhaalt.

EXAMENSTOF · D2 · MAGNETISME

Goed gedaan!

Magnetisme en lorentzkracht: het veld en de rechterhandregel geven de richting, B·I·ℓ en B·q·v de grootte.