Elektromagnetische inductie (Natuurkunde vwo), les 3: Terugblik quiz

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

Introduction

Terugblik quiz met 11 vragen over flux, inductiespanning, evenredigheden, het draaiend raam, de dynamo en de microfoon, met rekenvragen en een open vraag.

Windmolens bij de Eemshaven (foto: Baykedevries, CC BY-SA 4.0)

EXAMENSTOF · D2 · INDUCTIE

Quiz

Terugblik: Elektromagnetische inductie

Les 3 van 3. Leerlingen beantwoorden individueel; bespreek na elke paar vragen kort de antwoorden. Image credit: Baykedevries / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Vul in

De eenheid van flux is de weber, met 1 Wb = 1 T·m². Uind hangt af van de verandering van Φ, niet van Φ zelf.

weber

T·m²

verandering

tesla

grootte

Syllabus D2.5: flux en inductie. Fout: Uind laten afhangen van de grootte van Φ.

Spoel A: N = 100, magneet snel erin. Spoel B: N = 400, magneet half zo snel. Uind in B?

A

4 keer zo groot als in A

B

Even groot als in A

C

2 keer zo groot als in A

D

2 keer zo klein als in A

Uind ∝ N·ΔΦ/Δt: 4 · ½ = 2. Fouten: de snelheid vergeten (4), N en snelheid tegen elkaar wegstrepen (gelijk) en de snelheid verkeerd gebruiken (2 keer zo klein). Syllabus D2.5.

Raam (A = 1,2·10⁻³ m²) in 0,35 T draait van loodrecht naar evenwijdig aan B. Bereken |ΔΦ|.

A

4,2·10⁻⁴ Wb

B

0 Wb

C

8,4·10⁻⁴ Wb

D

3,4·10⁻³ Wb

Loodrecht op B: Φ = B·A = 0,35 · 1,2·10⁻³ = 4,2·10⁻⁴ Wb. Evenwijdig aan B: B⊥ = 0, dus Φ = 0. |ΔΦ| = 4,2·10⁻⁴ − 0 = 4,2·10⁻⁴ Wb (controle: 1,2·10⁻³ · 0,35 = 4,2·10⁻⁴ Wb). Fouten: denken dat Φ niet verandert (0), een halve slag rekenen van +Φ naar −Φ (8,4·10⁻⁴) en A/B (3,4·10⁻³). Syllabus D2.5.

Magneet erin geeft een positieve puls. Je trekt hem er even snel uit. Uind?

A

Even groot en ook positief

B

Even groot, maar negatief

C

Nul, want Φ wordt kleiner

D

Twee keer zo groot, negatief

Erin: Φ neemt toe, helling positief. Eruit: Φ neemt even snel af, helling even groot maar negatief, dus Uind heeft het tegengestelde teken. Fouten: het teken niet omdraaien, denken dat afnemende flux geen spanning geeft en de grootte veranderen. Syllabus D2.5.

Zet op volgorde: een magneet valt door een spoel

1

De magneet nadert de spoel

2

Φ neemt toe en er ontstaat een eerste Uind

3

Midden in de spoel is Φ maximaal en Uind even nul

4

De magneet verlaat de spoel: Φ neemt af en Uind wisselt van teken

Syllabus D2.5: een bewegende magneet in een spoel, volgorde zoals in de animatie.

Geef twee manieren om Φ te laten veranderen.

Goed antwoord: twee van B veranderen, de oppervlakte A veranderen en het raam draaien (de hoek veranderen). Verwachte fout: alleen zeggen dat het raam beweegt zonder te noemen wat er met B⊥ of A gebeurt. Syllabus D2.5.

Een raam draait 50 keer per seconde rond in een homogeen veld. Frequentie van Uind?

A

100 Hz

B

25 Hz

C

3,0·10³ Hz

D

50 Hz

Eén omwenteling is één periode van Uind: f = 50 Hz (T = 1/50 = 0,020 s; controle: 1/0,020 = 50 Hz). Fouten: de twee nuldoorgangen per periode tellen (100), delen door 2 (25) en omwentelingen per minuut gebruiken (3,0·10³). Syllabus D2.5.

Dynamische microfoon: dezelfde toon, harder geluid. Wat verandert er aan Uind?

A

Grotere amplitude, dezelfde frequentie

B

Hogere frequentie, dezelfde amplitude

C

Kleinere amplitude, dezelfde frequentie

D

Niets: alleen de toon telt

Harder geluid geeft een grotere uitwijking en snelheid van de spoel: grotere Uind. De toonhoogte bepaalt de frequentie, die blijft gelijk. Fouten: volume met frequentie verwarren en de verkeerde richting kiezen. Syllabus D2.5.

Wat lees je in een (Φ,t)-diagram af voor Uind?

A

De oppervlakte onder de grafiek

B

De hoogte van de grafiek

C

De helling van de grafiek

D

Het maximum van de grafiek

Uind ∝ ΔΦ/Δt: de helling (bij een kromme de raaklijn). Fouten: oppervlakte en helling verwisselen en Φ zelf gebruiken. Syllabus D2.5.

Bereken ΔΦ/Δt: Φ stijgt in 0,030 s van 0 naar 6,0·10⁻³ Wb.

A

5,0 Wb/s

B

1,8·10⁻⁴ Wb/s

C

2,0·10⁻¹ Wb/s

D

6,0·10⁻³ Wb/s

ΔΦ/Δt = 6,0·10⁻³ / 0,030 = 0,20 Wb/s (controle: 0,20 · 0,030 = 6,0·10⁻³ Wb). Fouten: Δt/ΔΦ (5,0), vermenigvuldigen (1,8·10⁻⁴) en de tijd vergeten (6,0·10⁻³). Syllabus D2.5.

Waarom brandt de lamp van een fietsdynamo niet als je stilstaat?

A

Dan verandert Φ niet, dus Uind = 0

B

Een dynamo bevat geen magneet

C

De spoel laadt pas na enige tijd op

D

Een stilstaande magneet heeft geen veld

Stilstaan betekent geen draaiing en dus geen fluxverandering: Uind = 0. Fouten: een dynamo zonder magneet, een opladende spoel en een magneet die zonder beweging geen veld zou hebben. Syllabus D2.5.

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 · INDUCTIE

Goed gedaan!

Elektromagnetische inductie: verandert Φ = B⊥·A, dan ontstaat Uind ∝ N·ΔΦ/Δt.