Opgave
Een karretje rijdt op een paar horizontale metalen rails. Het wordt via een koordje voortgetrokken door een zakkend gewichtje.
Zie de figuur.
Het geheel bevindt zich in een homogeen magnetisch veld dat verticaal gericht is.
De snelheid van het karretje in het magnetische veld blijkt constant te zijn. Dit komt doordat er een inductiestroom loopt in de stroomkring gevormd door een geleidende as van het karretje, de rails en de weerstand.
a) Leg uit waarom er een inductiestroom loopt, en in welke richting die loopt (geef de richting aan in de tekening.)
Het karretje rijdt op een paar horizontale rails. Het wordt via een koordje voortgetrokken door een zakkend gewichtje.
De massa van het gewichtje is 5,0 gram. Er treedt nergens wrijving op.
De afstand tussen de rails is 48 mm.
Zie figuur.
Het geheel bevindt zich in een homogeen magnetisch veld dat verticaal gericht is.
De sterkte ervan is 0,50 T. Slechts één van de assen van het karretje vormt een geleidende verbinding tussen de rails. De snelheid van het karretje in het magnetische veld blijkt constant te zijn. Dit komt doordat er een inductiestroom loopt in de stroomkring gevormd door de geleidende as van het karretje, de rails en een weerstand.
b) Bereken de grootte van de inductiestroom.
Uitwerking vraag (a)
Er zijn twee handige manieren om de richting van de inductiestroom vast te stellen.
Beide manieren maken gebruik van de wet van Lenz.
Het draadraam, gevormd door rail-weerstand-rail-asje, vangt een naar beneden gerichte flux Φ. Het draadraam is weergegeven door een streep-punt-lijn. Deze flux wordt groter omdat de oppervlakte toeneemt. De inductiestroom zal dan een tegenflux proberen te maken, omhoog dus. Van bovenaf gezien moet de stroom dan linksom gaan lopen. Door het asje van ons af.
De spankracht trekt het karretje naar rechts. De stroom moet dan zo lopen, dat de Lorentzkracht naar links wijst. De stroom gaat door het asje van ons af.
Uitwerking vraag (b)
• U = I × R levert meteen 3 onbekenden. Dat lijkt niet de weg.
In de inleiding staat dat het karretje met constante snelheid rijdt. Jij moet dan onmiddellijk concluderen: ΣF = 0 en dus F L = F z.
De volgende stap is: BIL = mg, waarvan alles bekend is op de stroom na. Nu kunnen we invullen en rekenen:
• 0,50 × I × 0,048 = 5,0×10-3 × 9.81 => I = 2,0 A
