In een artikel in de Gelderlander van 2 januari 2024 lezen we het volgende:
“Is dit revolutionaire idee levensvatbaar als bedrijf?
Geluid 'oogsten' en gebouwen of voertuigen van stroom voorzien met de ‘duurzame’ energie die dat oplevert. Valt die energie ook in te zamelen en brengt dat genoeg op?
De gedachte is prachtig, maar de technologie staat nog in de kinderschoenen.
Bij geluidsgolven wordt energie overgedragen door trillingen van luchtdeeltjes of deeltjes van een vaste stof. Valt die energie ook in te zamelen en brengt dat genoeg op?”
a) Geef een reden waarom de schrijver het woord groene in de titel van het artikel tussen aanhalingstekens zet.
Onder groene energie verstaan we verstaan we energie die opgewekt wordt met schone, duurzame bronnen zoals zon en wind. In dit geval is de mens de bron van het ontstaan van de geluidsgolven en die bron is niet duurzaam.
Verderop lezen we:
“Het akoestisch signaal wordt opgenomen door een membraan dat meetrilt met de geluidsgolf. Aan het membraan is een spoel bevestigd die weer rond een magneet is gewikkeld. Trillingen creëren zo een veranderend magnetisch veld, dat elektrische spanning opwekt.”
b) Hoe noemen we dit verschijnsel in de natuurkunde?
Dit verschijnsel heet elektromagnetische inductie.
c) Leg uit dat dit verschijnsel ook wordt toegepast bij sommige microfoons. Leg de werking van die microfoons uit. Maak eventueel een schets met toelichting.
Bron: Wikipedia
De uitgangsspanning van zo’n microfoon is afhankelijk van de geluidsdruk en wordt gemeten in millivolt per pascal (mV/Pa). Voor een doorsnee microfoon is de gemiddelde uitgangsspanning 2,0 mV/Pa. Dit wordt de gevoeligheid van de microfoon genoemd.
Om na te gaan of het mogelijk is een bruikbare hoeveelheid energie op te wekken met dit verschijnsel, ga je een schatting maken van de opbrengst in de volgende situatie: in een stadion zitten 20.000 supporters die gezamenlijk een drukgolf 100 Pa produceren. Langs het veld staan 20.000 microfoons.
d) Bereken de gemiddelde uitgangsspanning per microfoon.
De gemiddelde uitgangsspanning per microfoon is 100 2,0 mV = 200 mV
De uitgang van elke microfoon wordt aangesloten op een weerstand van 200 ohm om te meten hoe groot het afgegeven vermogen is.
e) Bereken het afgegeven vermogen door één microfoon.
Per microfoon is het afgegeven vermogen:
$P=U\cdot I=\frac{U^2}{R}=\frac{0,200^2}{200}=200~\mu\mathrm{W}$
f) Bereken het totale afgegeven vermogen door de 20.000 microfoons.
Het totale vermogen is $20.000\cdot 200~\mu\mathrm{W}=4~\mathrm{W}$
g) Denk je dat het idee dat in het artikel wordt beschreven haalbaar is?
Een vermogen van 4 W lijkt weinig. Zeker gezien de kosten. Een gemiddelde microfoon kost € 100,- dus de genoemde installatie kost alleen aan microfoons al $20000\cdot 100=\euro 2~\mathrm{miljoen}$
Dit project lijkt onrealistisch.
