Bepalen sterkte permanente magneet
Anoniem stelde deze vraag op 14 maart 2021 om 16:59.
Dag mensen,
Voor school moet ik grafisch de magnetische veldsterkte van een permanente magneet bepalen. Dit moet dmv de inductiewet van Faraday. Ik had dus bedacht om dit als volgt te doen:
Eerst het bepalen van de totale magnetische flux, dmv de integraal in een Uind, t - diagram (dat delen door het aantal windingen).
Vervolgens de formule voor de magnetische veldsterkte: B = phi/A (de magneet valt recht naar beneden dus geen problemen wat hoeken betreft). Met de formule voor de B kan dan een phi, A -diagram worden opgezet en hiermee kan grafisch de B bepaald worden. Ik heb echter tijdens het experiment geen toegang tot spoelen met verschillende oppervlakten, maar wel met een verschillend aantal windingen.
Ik moet dus iets doen met het aantal windingen, ik ben er alleen nog niet uit wat. Ik hoop dat iemand van jullie mij hiermee kan helpen. Hieronder vindt u de probleemstelling en bijbehorende deelvragen die ik verplicht ben te gebruiken, misschien helpt dat.
- Wat is de magnetische veldsterkte van een gegeven permanente magneet?
- Welke relatie bestaat er tussen het aantal windingen van een spoel en de totale magnetische flux die door een vallende magneet wordt opgewekt, en hoe groot is deze (relatie)?
- In hoeverre beïnvloedt de hoogte waarvan een magneet wordt losgelaten de totale magnetische flux door een spoel waar deze magneet doorheen valt?
Alvast bedankt voor de hulp!
Voor school moet ik grafisch de magnetische veldsterkte van een permanente magneet bepalen. Dit moet dmv de inductiewet van Faraday. Ik had dus bedacht om dit als volgt te doen:
Eerst het bepalen van de totale magnetische flux, dmv de integraal in een Uind, t - diagram (dat delen door het aantal windingen).
Vervolgens de formule voor de magnetische veldsterkte: B = phi/A (de magneet valt recht naar beneden dus geen problemen wat hoeken betreft). Met de formule voor de B kan dan een phi, A -diagram worden opgezet en hiermee kan grafisch de B bepaald worden. Ik heb echter tijdens het experiment geen toegang tot spoelen met verschillende oppervlakten, maar wel met een verschillend aantal windingen.
Ik moet dus iets doen met het aantal windingen, ik ben er alleen nog niet uit wat. Ik hoop dat iemand van jullie mij hiermee kan helpen. Hieronder vindt u de probleemstelling en bijbehorende deelvragen die ik verplicht ben te gebruiken, misschien helpt dat.
- Wat is de magnetische veldsterkte van een gegeven permanente magneet?
- Welke relatie bestaat er tussen het aantal windingen van een spoel en de totale magnetische flux die door een vallende magneet wordt opgewekt, en hoe groot is deze (relatie)?
- In hoeverre beïnvloedt de hoogte waarvan een magneet wordt losgelaten de totale magnetische flux door een spoel waar deze magneet doorheen valt?
Alvast bedankt voor de hulp!
Reacties
Theo de Klerk
op
14 maart 2021 om 17:36
> dmv de integraal in een Uind, t - diagram
Dat is een diagram waar ΔΦ/Δt een rol speelt in de grootte van de inductiespanning. Maar dit gaat om een verandering van de flux en zegt niets over de veldsterkte zelf - alleen over de verandering van B. Die zou 10 T ± 2 T kunnen zijn (dan "mis je" 8 T).
De absolute waarde van B is afhankelijk van de poolsterkte van een magneet en de afstand tot de pool (hoe verder weg, hoe kleiner). De poolsterkte is niet zo "simpel" vast te stellen als de lading op een geladen voorwerp. http://www.optiloading.be/raf/cursuselektricteitpdf/elekned1/hfdst4.pdf)
Dat is een diagram waar ΔΦ/Δt een rol speelt in de grootte van de inductiespanning. Maar dit gaat om een verandering van de flux en zegt niets over de veldsterkte zelf - alleen over de verandering van B. Die zou 10 T ± 2 T kunnen zijn (dan "mis je" 8 T).
De absolute waarde van B is afhankelijk van de poolsterkte van een magneet en de afstand tot de pool (hoe verder weg, hoe kleiner). De poolsterkte is niet zo "simpel" vast te stellen als de lading op een geladen voorwerp. http://www.optiloading.be/raf/cursuselektricteitpdf/elekned1/hfdst4.pdf)
Anoniem
op
14 maart 2021 om 18:01
Ik denk dat ik een klein notatiefoutje heb gemaakt in de vraag, het doel is om de B aan de polen vd magneet te bepalen. Maar ik dacht dat dit kon dmv de totale flux (die dus dmv de integraal van het Uind, t - diagram berekend kan worden, want totale flux = fluxverandering over de gehele beweging). Ik begrijp wel hoe ik grafisch de totale flux krijg, maar ik weet dus niet hoe ik deze vervolgens moet gebruiken om grafisch de magnetische veldsterkte aan de polen moet bepalen.
Ik denk dat ik uw reactie begrijp dus bedankt voor de hulp!
Ik denk dat ik uw reactie begrijp dus bedankt voor de hulp!
Theo de Klerk
op
14 maart 2021 om 18:20
>totale flux = fluxverandering over de gehele beweging
Dat is dus algemeen niet zo. De verandering van de waterhoogte in zee (golven) geeft alleen de verandering aan - niet de complete diepte en dus hoeveelheid water. Vervang golven door flux verandering en zeediepte door flux en dan zie je dat de flux niet uit de fluxverandering volgt.
Als je van een flux 0 naar een maximale flux gaat en dan integreert over de verandering heb je inderdaad wel de complete flux te pakken.
Dat is dus algemeen niet zo. De verandering van de waterhoogte in zee (golven) geeft alleen de verandering aan - niet de complete diepte en dus hoeveelheid water. Vervang golven door flux verandering en zeediepte door flux en dan zie je dat de flux niet uit de fluxverandering volgt.
Als je van een flux 0 naar een maximale flux gaat en dan integreert over de verandering heb je inderdaad wel de complete flux te pakken.
Anoniem
op
15 maart 2021 om 12:50
Dat is inderdaad wat ik ga doen, in het experiment is de flux vanzelfsprekend 0 voordat de magneet bij de spoel aankomt. De totale flux hebben we dus te pakken, maar ik zie nog niet hoe deze mij gaat brengen naar een grafische bepaling van de magnetische veldsterkte.
Hebt u misschien een idee?
Hebt u misschien een idee?
Theo de Klerk
op
15 maart 2021 om 13:02
Φ = B.A
dus B = Φ/A (aannemend dat A constant is)
en wat je telkens meet is ΔB = ΔΦ/A ofwel in kleine intervallen dB = dΦ/dt
Dan is B = ∫ dB waarbij je dan wilt meten van grote dB wijziging aan het begin (B neemt toe) tot dB=0 (B maximaal) als de magneet uit de spoel begint te vallen en de dB weer gaat afnemen (wordt negatief en B zal afnemen van maximum tot 0 T)
dus B = Φ/A (aannemend dat A constant is)
en wat je telkens meet is ΔB = ΔΦ/A ofwel in kleine intervallen dB = dΦ/dt
Dan is B = ∫ dB waarbij je dan wilt meten van grote dB wijziging aan het begin (B neemt toe) tot dB=0 (B maximaal) als de magneet uit de spoel begint te vallen en de dB weer gaat afnemen (wordt negatief en B zal afnemen van maximum tot 0 T)
Anoniem
op
15 maart 2021 om 17:18
Oké, ik denk dat ik hem nu bijna helemaal begrijp. Alleen, als db = dphi/dt en B de integraal van db is, waar komt dan A terug? Dat begrijp ik nog niet helemaal.
Wel heel erg bedankt voor de hulp, hier was ik zelf nooit opgekomen!
Wel heel erg bedankt voor de hulp, hier was ik zelf nooit opgekomen!
Theo de Klerk
op
15 maart 2021 om 17:42
Het oppervlak A is een constante.
dΦ/dt = d(BA)/dt = A dB/dt
Dus ∫ dΦ = A ∫ dB en voor B = ∫ dB geldt dan B = ∫ dΦ/A = 1/A ∫ dΦ
dΦ/dt = d(BA)/dt = A dB/dt
Dus ∫ dΦ = A ∫ dB en voor B = ∫ dB geldt dan B = ∫ dΦ/A = 1/A ∫ dΦ
Anoniem
op
16 maart 2021 om 18:39
Oké ik begrijp hem nu! Maar in principe kan ik dus niet echt een diagram maken om B grafisch te bepalen met A. (De totale flux bepaal ik al grafisch, maar apart). En een flux, A - diagram zal, lijkt mij, maar 1 punt geven, onafhankelijk van de hoeveelheid spoelen die ik gebruik toch?
Theo de Klerk
op
16 maart 2021 om 19:07
>B grafisch te bepalen met A
Daar kan ik me niet zoveel bij voorstellen. Alsof je een zak aardappelen wil wegen met een hark...
Veld en oppervlak zijn heel andere zaken.
veld = flux/oppervlak, dat wel. Maar dan hangt alles feitelijk van de flux af en niet van het (vaste) oppervlak.
Flux tegen A levert niks interessants op als A constant is. Dan hoeft de flux dat niet te zijn, maar dan moet je een andere onafhankelijke waarde nemen - zoals een wijzigende B waarde die het product BA wel laat wijzigen.
Maar als je magneet valt, dan wijzigt de flux (indirect via inductiespanning gemeten). Als je dan de totale flux uiteindelijk bepaalt uit al die wijzigingetjes van de flux, wat let je dan om B te bepalen?
Daar kan ik me niet zoveel bij voorstellen. Alsof je een zak aardappelen wil wegen met een hark...
Veld en oppervlak zijn heel andere zaken.
veld = flux/oppervlak, dat wel. Maar dan hangt alles feitelijk van de flux af en niet van het (vaste) oppervlak.
Flux tegen A levert niks interessants op als A constant is. Dan hoeft de flux dat niet te zijn, maar dan moet je een andere onafhankelijke waarde nemen - zoals een wijzigende B waarde die het product BA wel laat wijzigen.
Maar als je magneet valt, dan wijzigt de flux (indirect via inductiespanning gemeten). Als je dan de totale flux uiteindelijk bepaalt uit al die wijzigingetjes van de flux, wat let je dan om B te bepalen?
Anoniem
op
17 maart 2021 om 11:31
Precies dat leek mij ook. Mijn docent wilde alleen geen duidelijkheid geven of het nodig was om B grafisch te bepalen. Dat leek mij alleen een beetje onmogelijk aangezien de totale flux (per winding) toch altijd hetzelfde wordt en A ook. Ik zou dan dus 1 punt op de grafiek krijgen dus het lijkt mij inderdaad dan dat dat zonder grafiek kan. Ik vroeg het even ter verzekering.
Heel erg bedankt voor de hulp!
Heel erg bedankt voor de hulp!
Anoniem
op
19 maart 2021 om 21:21
Hoi Anoniem en Theo.
Ik ben bezig met hetzelfde onderwerp. Ik kan jullie app wisseling niet zo goed begrijpen. Ik loop vast. Ik had bedacht dat je de totale flux door de intergraal van een u,t diagram kon berekenen en dat te delen door het aantal windingen gelet op de wet van Faraday. Maar ik loop net zoals anoniem vast hoe ik vervolgens de B kan berekenen. Net zoals anoniem denk ik dat ik geen Phi, A diagram kan maken omdat je de oppervlakte constant houdt. Kun u mij helpen?
Alvast dank!
Ik ben bezig met hetzelfde onderwerp. Ik kan jullie app wisseling niet zo goed begrijpen. Ik loop vast. Ik had bedacht dat je de totale flux door de intergraal van een u,t diagram kon berekenen en dat te delen door het aantal windingen gelet op de wet van Faraday. Maar ik loop net zoals anoniem vast hoe ik vervolgens de B kan berekenen. Net zoals anoniem denk ik dat ik geen Phi, A diagram kan maken omdat je de oppervlakte constant houdt. Kun u mij helpen?
Alvast dank!
Theo de Klerk
op
19 maart 2021 om 21:37
Φ = som van dΦ beginnend vanaf Φ = 0 + dΦ1 + dΦ2 + ... dΦn als dΦn= 0 (en gaat daarna weer afnemen).
Dus oppervlak onder de dΦ/dt curve die gerelateerd is aan Uind...
Dus oppervlak onder de dΦ/dt curve die gerelateerd is aan Uind...
Anoniem
op
24 maart 2021 om 11:45
Nog 1 vraag: is de totale flux de eerste helt van het positieve gedeelte (zoals in de figuur), of het hele positieve gedeelte (1/2 trilling)?
Theo de Klerk
op
24 maart 2021 om 11:49
Denk eens even na. Ik haal steeds een klontje suiker uit de doos en leg dat op tafel. Totdat de doos leeg is. Daarna doe ik ze weer een voor een terug in de doos. In welke situaties weet ik precies hoeveel klontjes suiker er zijn? (even niet op de etiketten kijken!)
Anoniem
op
24 maart 2021 om 12:10
Ja ik denk dus de eerste helft van het positieve deel. De vraag is puur ter bevestiging. Positieve deel is N en Z Pool langs de bovenkant spoel en negatieve onderkant N en Z Pool. Dat dacht ik
Theo de Klerk
op
24 maart 2021 om 12:21
Positief is de nadering van de magneet (flux neemt toe, dΦ positief, Φ = Σ dΦ wordt groter) tot de spoel, daarna afname tot de flux zelfs negatief wordt maar steeds sneller negatief wordt en uiteindelijk uit de spoel schietend langzaam naar 0 terugloopt (dΦ positief, Φ nog negatief) .
Gezien de symmetrie van de situatie doet het er niet veel toe welk van de kwart inductiespanningsgrafiekmeting je neemt om de maximale flux te bepalen.
Gezien de symmetrie van de situatie doet het er niet veel toe welk van de kwart inductiespanningsgrafiekmeting je neemt om de maximale flux te bepalen.
Anoniem
op
24 maart 2021 om 12:40
Dat begrijp ik. Ik wilde alleen weten of ik de kwart of de helft moest nemen. Maar dat is dan dus de kwart?
Theo de Klerk
op
24 maart 2021 om 13:28
Ja. Elk kwart is goed.
Anoniem
op
17 april 2021 om 20:50
Dag mensen, na al deze tijd is bijna het einde van mijn PO aangebroken. Ik moet echter voor de discussie een verschil verklaren in het kwantitatieve gedeelte van de hypothese. Ik had een veel te hoge waarde voor de magnetische veldsterkte voorspeld (deze had ik op internet gevonden), deze was 30 keer zo hoog als de uiteindelijke velsterkte bleek te zijn. Ik vroeg mij af of iemand een tip of idee heeft hoe ik dit kan verklaren.
Bij voorbaat dank!
Groet,
Anoniem
Bij voorbaat dank!
Groet,
Anoniem
Jan van de Velde
op
18 april 2021 om 09:16
Anoniem
Ik had een veel te hoge waarde voor de magnetische veldsterkte voorspeld (deze had ik op internet gevonden), deze was 30 keer zo hoog als de uiteindelijke velsterkte bleek te zijn.Dag Anoniem,
Zoiets kan aan van alles liggen.
Waar op internet? Hoe weet je dat dat vergelijkbaar zou moeten zijn met wat jij meet?
En waarvan heb jij precies een veldsterkte gemeten, en hoe?
Groet, Jan
Anoniem
op
18 april 2021 om 11:27
Dag Jan,
Ik heb de veldsterkte gemeten van een kleine neodymium magneet. Dit is gedaan door hem door een spoel te laten vallen, dan de integraal van het positieve deel van het Uind, t diagram te nemen. Dat is de totale flux, die delen door het aantal windingen en dan dat delen door het oppervlak van de spoel. Dat geeft mij B.
Ik had op internet een neodymium magneet met vergelijkbare afmetingen gevonden (die je kon kopen), hier stond een pdf specificatie blad bij waarin een veldsterkte stond. Deze was echter veel hoger dan uiteindelijk uit ons onderzoek bleek. Ik dacht dat ik misschien ergens een factor had gemist die erbij moest staan, maar dit bleek ook niet zo te zijn helaas. Ik denk dus eigenlijk dat het kwantitatief niet verklaar kan worden. Het enige dat ik kan bedenken is dat het wel te verwachten was, achteraf, dat er nooit zo'n grote veldsterkte uit zou komen, aangezien er dan inductiespanningen tot wel 75V zouden gaan lopen. Dit is een beetje enthousiast voor een kleine staafmagneet met een diameter van ongeveer 5mm en hoogte van ongeveer 30mm.
Ik ben benieuwd naar uw oordeel.
Groet,
Anoniem
Ik heb de veldsterkte gemeten van een kleine neodymium magneet. Dit is gedaan door hem door een spoel te laten vallen, dan de integraal van het positieve deel van het Uind, t diagram te nemen. Dat is de totale flux, die delen door het aantal windingen en dan dat delen door het oppervlak van de spoel. Dat geeft mij B.
Ik had op internet een neodymium magneet met vergelijkbare afmetingen gevonden (die je kon kopen), hier stond een pdf specificatie blad bij waarin een veldsterkte stond. Deze was echter veel hoger dan uiteindelijk uit ons onderzoek bleek. Ik dacht dat ik misschien ergens een factor had gemist die erbij moest staan, maar dit bleek ook niet zo te zijn helaas. Ik denk dus eigenlijk dat het kwantitatief niet verklaar kan worden. Het enige dat ik kan bedenken is dat het wel te verwachten was, achteraf, dat er nooit zo'n grote veldsterkte uit zou komen, aangezien er dan inductiespanningen tot wel 75V zouden gaan lopen. Dit is een beetje enthousiast voor een kleine staafmagneet met een diameter van ongeveer 5mm en hoogte van ongeveer 30mm.
Ik ben benieuwd naar uw oordeel.
Groet,
Anoniem
Theo de Klerk
op
18 april 2021 om 11:53
>een neodymium magneet met vergelijkbare afmetingen
Maar 1 m3 zwartgeschilderde doos met veren weegt toch ook iets heel anders dan 1 m3 zwartgeschilderde doos met lood? M.a.w. er is geen enkele garantie dat die er hetzelfde uitziende magneten ook in alle opzichten (en zeker qua sterkte) hetzelfde zijn.
Maar 1 m3 zwartgeschilderde doos met veren weegt toch ook iets heel anders dan 1 m3 zwartgeschilderde doos met lood? M.a.w. er is geen enkele garantie dat die er hetzelfde uitziende magneten ook in alle opzichten (en zeker qua sterkte) hetzelfde zijn.
Anoniem
op
18 april 2021 om 12:01
Dag Theo,
Klopt, wij hadden ook bedacht om iets in deze richting te zeggen, als iets er hetzelfde uitziet betekent het niet dat het zo is, daar hadden wij niet vanuit moeten gaan. Maar ik heb wilde het proberen te verklaren dmv cijfers, ik denk alleen dat dat onmogelijk is.
Groet,
Anoniem
Klopt, wij hadden ook bedacht om iets in deze richting te zeggen, als iets er hetzelfde uitziet betekent het niet dat het zo is, daar hadden wij niet vanuit moeten gaan. Maar ik heb wilde het proberen te verklaren dmv cijfers, ik denk alleen dat dat onmogelijk is.
Groet,
Anoniem
Jan van de Velde
op
18 april 2021 om 12:01
Bij permanente magneten speelt ouderdom en gebruiksgeschiedenis een grote rol. permanent magnetisme is niet zo permanent als de naam doet vermoeden. Schokjes en temperatuurwisselingen gooien de Weiss-gebiedjes overhoop.
Verder, als ik een folder van "auto" zoek en dan toevallig een Porsche-foldertje vind, gelden de specs niet per se voor mijn Astra. Wel vergelijkbare afmetingen...
En nu een punt waarmee ik ook niet zo veel ervaring heb, dus e.e.a. onder voorbehoud:
Die B die jij berekende geldt zo te lezen voor de spoel waar dat magneetje doorheen viel. Maar is die wel gelijk aan de veldsterkte van dat magneetje aan zijn polen? Dat magneetje had vast en zeker een veel kleiner dwarsoppervlak dan je spoel, speelt dat mogelijk een rol?
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/curloo.html#c1
Groet, Jan
Verder, als ik een folder van "auto" zoek en dan toevallig een Porsche-foldertje vind, gelden de specs niet per se voor mijn Astra. Wel vergelijkbare afmetingen...
En nu een punt waarmee ik ook niet zo veel ervaring heb, dus e.e.a. onder voorbehoud:
Die B die jij berekende geldt zo te lezen voor de spoel waar dat magneetje doorheen viel. Maar is die wel gelijk aan de veldsterkte van dat magneetje aan zijn polen? Dat magneetje had vast en zeker een veel kleiner dwarsoppervlak dan je spoel, speelt dat mogelijk een rol?
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/curloo.html#c1
Groet, Jan
Anoniem
op
18 april 2021 om 12:12
Dag Jan,
Persoonlijk denk ik van niet, aangezien hetzelfde onderzoek door de school is uitgevoerd. Ik kreeg als opdracht om hun resultaten te verwerken en die kwamen op exact dezelfde poolsterkte uit als bij mij. (Overigens is B fluxdichtheid per vierkante meter, het gaat dus om veldlijnen dus in principe maakt dat niks uit denk ik) Ik denk dus dat dit goed is gegaan. Desalniettemin dank voor de hulp, ik ga nog even uitzoeken in hoeverre de ouderdom van het magneetje hier een rol speelt! Alleen hadden andere mensen ook gelijke resultaten met mij en de school, terwijl iedereen verschillende magneetjes gebruikte. Wellicht ontkracht dit dat al?
Groet,
Anoniem
Persoonlijk denk ik van niet, aangezien hetzelfde onderzoek door de school is uitgevoerd. Ik kreeg als opdracht om hun resultaten te verwerken en die kwamen op exact dezelfde poolsterkte uit als bij mij. (Overigens is B fluxdichtheid per vierkante meter, het gaat dus om veldlijnen dus in principe maakt dat niks uit denk ik) Ik denk dus dat dit goed is gegaan. Desalniettemin dank voor de hulp, ik ga nog even uitzoeken in hoeverre de ouderdom van het magneetje hier een rol speelt! Alleen hadden andere mensen ook gelijke resultaten met mij en de school, terwijl iedereen verschillende magneetjes gebruikte. Wellicht ontkracht dit dat al?
Groet,
Anoniem
Anoniem
op
18 april 2021 om 13:58
Dag iedereen,
Anyway, ik wil iedereen die heeft geholpen graag bedanken voor de geweldige hulp! Echt heel erg fijn dat ik met mijn vragen terecht kon op dit forum, dat wordt echt gewaardeerd. Hiermee wil ik graag dit onderwerp afsluiten. Ga zo door allemaal!
Groet,
Anoniem
Anyway, ik wil iedereen die heeft geholpen graag bedanken voor de geweldige hulp! Echt heel erg fijn dat ik met mijn vragen terecht kon op dit forum, dat wordt echt gewaardeerd. Hiermee wil ik graag dit onderwerp afsluiten. Ga zo door allemaal!
Groet,
Anoniem
