Spoel

Rob stelde deze vraag op 19 oktober 2011 om 14:24.

 

Een rechthoekige spoel met lengte l en breedte w bestaat uit N lussen en heeft een totale weerstand gelijk aan R. De spoel bevindt zich gedeeltelijk in een uniform magnetisch veld met grootte B in het vlak van het blad (zie figuur).


 

a)      Grootte geïnduceerde stroom?

 

I=NBwv/R. Kan iemand me uitleggen vanwaar die N juist komt? Ik begrijp waarom je maal N moet doen als de fluxverandering langs de spoel gaat, want dan heb je een fluxverandering in elke windig maar dit is toch niet zo als de fluxverandering loodrecht op de spoel plaatsvindt?

 

b)      Grootte geïnduceerde kracht?

 

N²B²w²v/R. Hier dezelfde vraag: vanwaar komt die N²?

 

Reacties

Theo op 19 oktober 2011 om 21:00

>magnetisch veld met grootte B in het vlak van het blad

Dat is niet wat de figuur zegt. Het veld staat met x x x x aangegeven, d.w.z. dat de richting loodrecht op het blad staat en gericht is in het blad (van je af). De "x" is de staart (met veertjes) van de vector pijl.

Schuiven met het raam betekent dus meer of minder veld omvatten en daarmee een fluxverandering die door elk van de windingen wordt gevoeld.

Rob op 19 oktober 2011 om 21:31
Die N kan ik nog min of meer begrijpen, maar waar komt die N² dan vandaan?
Theo op 19 oktober 2011 om 23:29

Het draadraam beweegt met snelheid v naar rechts.

Als het hele raam zich nog net binnen het veld bevindt is het oppervlak A0 = w.L Daarna neemt het af: elke seconde verdwijnt ΔL =v.t = v.1 = v meter uit het veld en daarmee een oppervlak van w.v . Na t seconden is dit oppervlak al w.v.t . Daardoor is het oppervlak binnen het veld:

A(t) = A0 - w.v.t
(zolang A(t) > 0 - daarna is het raam helemaal buiten het veld)

De omvatte magnetische flux is per definitie gelijk aan Φ = B.A
De geinduceerde spanning in een enkele winding is
U1 = - ΔΦ/Δt = - Δ(BA)/Δt = - B ΔA/Δt = B.w.v

Deze spanning treedt in elke winding op, dus bij N windingen is er een spanning tussen de wikkelinguiteinden van
U = N. U1 = B.w.v.N

Als hierop een lamp of iets anders wordt aangesloten kan er ook een stroom lopen. Deze stroom voldoet dan aan de Wet van Ohm, U = I.R ofwel
I = U/R = B.w.v.N/R

De geinduceerde kracht is de Lorenzkracht FL = I.L.B waarbij L de lengte is van het draadstuk loodrecht op het veld. Beide horizontale delen boven en onder van het raamwerk ondervinden zo'n kracht maar die is tegengesteld en heffen elkaars werking op (zouden hooguit het raam kunnen vervormen en indrukken als het niet stijf genoeg is).

Blijft over een Lorentzkracht op het vertikale verbindingsstuk met lengte w. Voor elke winding is de kracht:
FL1 = I.w.B

Vul je de eerder gevonden waarde voor de stroom I in dan ontstaat
FL1 = (B.w.v.N/R) . w.B = B2.w2.v.N/R voor elke draadwinding.

De totale kracht is de som van de krachten op elke winding dus
FL = N. FL1 = B2.w2.v.N2/R

Dat  viel toch wel te beredeneren uit  U = - dΦ/dt  en FL = I.L.B  ?

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft dertien appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)