Hoofdstuk 8 Elektromotor en dynamo
Noord- en zuidpool, de magnetische krachtwerking kan afstotend en aantrekkend zijn
- Noord/noord + zuid/zuid → afstotend
Permanente magneten zijn materialen die altijd magnetisch zijn of blijven.
- Materialen zoals ijzer, nikkel en kobalt zijn de atomen zo verbonden dat ze
magnetische gebieden vormen (niet-magneten zijn juist ongeordend en heffen op)
Een elektromagneet is een stroomdraad gewikkeld om een ijzeren kern en zorgt voor
elektrische stroom voor het magnetisme.
De kompasnaald is een klein magneetje die wordt aangetrokken door het magnetisch veld,
die je kan aangeven met magnetische veldlijnen, richting en sterkte.
- N → Z buiten de magneet en Z → N binnen de magneet
- Veldlijnen snijden elkaar nooit
- Richting van een veldlijn geeft de richting aan waarin een kompasnaald wijst
(raaklijn)
- Hoe dichter bij elkaar, hoe sterker het magneetveld
Aardmagnetisch veld
- Noordpool van kompasnaald wijst naar het
magnetische zuiden → MZ
- MZ = geografisch noorden → GN
Veldlijnen stoppen niet bij het aardoppervlak, ze lopen
door de aarde heen.
Bekijk figuren 9, 10, 11, 13
Een stroomspoel is een stroomdraad die meestal om een koker is gewonden. Als er
elektrische stroom door de draad loopt, heeft het binnen en buiten de spoel een
magneetveld.
De richting van de stroomsterkte I en magnetische veldsterkte B bepaal je door
de rechterhandregel (RHR): B duim en I vingers → ⊗ pijl van je af, ⊙ pijl naar je
toe.
Binnen de spoel → homogeen veld → B gelijk + veldlijnen evenwijdig
N ⋅I
B=μ❑0 ⋅
ℓ
B = magnetische veldsterkte in Tesla (T)
μ0 = constante (Binas 7)
N = aantal windingen
I = stroomsterkte in Ampère (A)
ℓ = lengte van de spoel in meter (m) niet de lengte van de draad
Bij een staaf- of hoefijzermagneet is B het grootst bij de polen, bij een stroomdraad neemt B
af met de afstand tot de draad.
Magnetische veldsterkte van een stroomspoel groter maken door:
- Grotere stroomsterkte → B is overal evenredig met I
, - Meer windingen per lengte vd spoel → B is overal evenredig met N per m
De stroomdraad ‘voelt’ het magneetveld en daardoor ontstaat er een kracht op de draad.
Elke kracht is een wisselwerking, dus ondervindt een stroomdraad een lorentzkracht.
Loodrecht op de elektrische stroomrichting en loodrecht op de richting van de veldlijnen.
Figuur 35
De lorentzkracht Fl bepaal je door de FBI-regel of de linkerhandregel: je vingers
loodrecht strekken → duim Fl, wijsvinger B, middelvinger I
In een luidspreker wordt de conus heen en weer bewogen door de lorentzkracht van een
magneet op de wisselende stroomsterkte en stroomrichting door de spoel, hierdoor brengt
de conus een trilling in de lucht. Noordpool zit binnen en zuidpool buiten. Figuur 39.
F ❑l =B ❑⊥ ⋅ I ⋅ ℓ Alle componenten moeten loodrecht op elkaar staan
Fl = lorentzkracht in Newton (N)
B⊥= loodrechte component van het magneetveld in Tesla (T)
I = stroomsterkte in Ampère (A)
ℓ = lengte stroomdraad in meter (m)
F ❑l =B ❑⊥ ⋅ q ⋅ v Lorentzkracht op een geladen deeltje
q = lading in Coulomb (C) als I naar rechts → elektronen naar links (tegengesteld)
v = snelheid in meter per seconde (m/s)
Een elektromotor bestaat meestal uit 1 of meerdere spoelen die kunnen draaien in een
magneetveld. Het magneetveld heeft bij beide zijden dezelfde richting en de stroomrichting
is in beide zijden tegengesteld. Hierdoor zijn ook de lorentzkrachten tegengesteld.
De spoel draait door de lorentzkracht van horizontaal naar verticale stand →
dode stand. Door de massa draait de spoel verder en gaat de lorentzkracht weer
werken.
In een echte elektromotor zijn er meerdere spoelen die om de beurt worden ingeschakeld.
Een fietsdynamo bestaat uit 1 of meerdere spoelen. Als je een staafmagneet beweegt in een
spoel die aangesloten is op een gevoelige stroommeter, gaat er stroom lopen. Houd je de
magneet stil, gebeurt er niks.
De spanning die over de uiteinden van de spoel die ontstaat tijdens de beweging van de
magneet, heet de inductiespanning. Die is er alleen zolang je de magneet beweegt.
De richting van de stroom hangt af van de manier waarop de magneet beweegt t.o.v de
spoel. Als je de magneet weghaalt, loopt de stroom in tegengestelde richting van als je de
magneet in de spoel doet.
Er ontstaat geen inductiespanning als je de magneet of spoel een kwartslag draait.
Een bewegende magneet zorgt voor een kracht op geladen deeltjes, lorentzkracht. Voor het
ontstaan van inductiespanning maakt het niet uit of de magneet stilstaat en de geladen
deeltjes bewegen (elektrische stroom), of dat de geladen deeltjes stilstaan en de magneet
beweegt.
Noord- en zuidpool, de magnetische krachtwerking kan afstotend en aantrekkend zijn
- Noord/noord + zuid/zuid → afstotend
Permanente magneten zijn materialen die altijd magnetisch zijn of blijven.
- Materialen zoals ijzer, nikkel en kobalt zijn de atomen zo verbonden dat ze
magnetische gebieden vormen (niet-magneten zijn juist ongeordend en heffen op)
Een elektromagneet is een stroomdraad gewikkeld om een ijzeren kern en zorgt voor
elektrische stroom voor het magnetisme.
De kompasnaald is een klein magneetje die wordt aangetrokken door het magnetisch veld,
die je kan aangeven met magnetische veldlijnen, richting en sterkte.
- N → Z buiten de magneet en Z → N binnen de magneet
- Veldlijnen snijden elkaar nooit
- Richting van een veldlijn geeft de richting aan waarin een kompasnaald wijst
(raaklijn)
- Hoe dichter bij elkaar, hoe sterker het magneetveld
Aardmagnetisch veld
- Noordpool van kompasnaald wijst naar het
magnetische zuiden → MZ
- MZ = geografisch noorden → GN
Veldlijnen stoppen niet bij het aardoppervlak, ze lopen
door de aarde heen.
Bekijk figuren 9, 10, 11, 13
Een stroomspoel is een stroomdraad die meestal om een koker is gewonden. Als er
elektrische stroom door de draad loopt, heeft het binnen en buiten de spoel een
magneetveld.
De richting van de stroomsterkte I en magnetische veldsterkte B bepaal je door
de rechterhandregel (RHR): B duim en I vingers → ⊗ pijl van je af, ⊙ pijl naar je
toe.
Binnen de spoel → homogeen veld → B gelijk + veldlijnen evenwijdig
N ⋅I
B=μ❑0 ⋅
ℓ
B = magnetische veldsterkte in Tesla (T)
μ0 = constante (Binas 7)
N = aantal windingen
I = stroomsterkte in Ampère (A)
ℓ = lengte van de spoel in meter (m) niet de lengte van de draad
Bij een staaf- of hoefijzermagneet is B het grootst bij de polen, bij een stroomdraad neemt B
af met de afstand tot de draad.
Magnetische veldsterkte van een stroomspoel groter maken door:
- Grotere stroomsterkte → B is overal evenredig met I
, - Meer windingen per lengte vd spoel → B is overal evenredig met N per m
De stroomdraad ‘voelt’ het magneetveld en daardoor ontstaat er een kracht op de draad.
Elke kracht is een wisselwerking, dus ondervindt een stroomdraad een lorentzkracht.
Loodrecht op de elektrische stroomrichting en loodrecht op de richting van de veldlijnen.
Figuur 35
De lorentzkracht Fl bepaal je door de FBI-regel of de linkerhandregel: je vingers
loodrecht strekken → duim Fl, wijsvinger B, middelvinger I
In een luidspreker wordt de conus heen en weer bewogen door de lorentzkracht van een
magneet op de wisselende stroomsterkte en stroomrichting door de spoel, hierdoor brengt
de conus een trilling in de lucht. Noordpool zit binnen en zuidpool buiten. Figuur 39.
F ❑l =B ❑⊥ ⋅ I ⋅ ℓ Alle componenten moeten loodrecht op elkaar staan
Fl = lorentzkracht in Newton (N)
B⊥= loodrechte component van het magneetveld in Tesla (T)
I = stroomsterkte in Ampère (A)
ℓ = lengte stroomdraad in meter (m)
F ❑l =B ❑⊥ ⋅ q ⋅ v Lorentzkracht op een geladen deeltje
q = lading in Coulomb (C) als I naar rechts → elektronen naar links (tegengesteld)
v = snelheid in meter per seconde (m/s)
Een elektromotor bestaat meestal uit 1 of meerdere spoelen die kunnen draaien in een
magneetveld. Het magneetveld heeft bij beide zijden dezelfde richting en de stroomrichting
is in beide zijden tegengesteld. Hierdoor zijn ook de lorentzkrachten tegengesteld.
De spoel draait door de lorentzkracht van horizontaal naar verticale stand →
dode stand. Door de massa draait de spoel verder en gaat de lorentzkracht weer
werken.
In een echte elektromotor zijn er meerdere spoelen die om de beurt worden ingeschakeld.
Een fietsdynamo bestaat uit 1 of meerdere spoelen. Als je een staafmagneet beweegt in een
spoel die aangesloten is op een gevoelige stroommeter, gaat er stroom lopen. Houd je de
magneet stil, gebeurt er niks.
De spanning die over de uiteinden van de spoel die ontstaat tijdens de beweging van de
magneet, heet de inductiespanning. Die is er alleen zolang je de magneet beweegt.
De richting van de stroom hangt af van de manier waarop de magneet beweegt t.o.v de
spoel. Als je de magneet weghaalt, loopt de stroom in tegengestelde richting van als je de
magneet in de spoel doet.
Er ontstaat geen inductiespanning als je de magneet of spoel een kwartslag draait.
Een bewegende magneet zorgt voor een kracht op geladen deeltjes, lorentzkracht. Voor het
ontstaan van inductiespanning maakt het niet uit of de magneet stilstaat en de geladen
deeltjes bewegen (elektrische stroom), of dat de geladen deeltjes stilstaan en de magneet
beweegt.
