[natuurkunde] Stroomrichting van inductie

demo-love

Hoi,

Ik zit met een probleem m.b.t. de richting van de inductiestroom in een magnetisch veld van een draadraam. Dit is de vraag:

Het groene pijltje geeft de richting aan waarin het draadraam wordt verplaatst. Je moet bepalen of de richting van de inductiestroom door de weerstand van P naar Q gaat, of van Q naar P.

Afbeelding

Het plaatje is al de uitwerking, maar ik snap die zelfs niet. Andere situaties kan ik wel volgen. De uitwerking hierbij geeft aan dat je de rechterhand regel moet gebruiken, maar ik snap daarbij niet hoe je je hand moet houden, omdat het verschilt of je naar de bovenkant of de onderkant van het draadraam kijkt.

Wie kan me helpen, ik heb zelf het idee dat ik één regeltje vergeet o.i.d.

aadkr

Het antwoord is niet zo moeilijk . De richting van de inductiestroom is van P naar Q gericht.

Gebruik de wet van Lorentz en de rechtse schroefregel ( ook wel kurketrekkerregel genoemd) om dit vraagstuk op te lossen

Wet van Lorentz:

\(\vec{F}_{Lor}=e \cdot \vec{v} \times \vec{B} \)

demo-love

aadkr schreef: ↑wo 18 apr 2012, 21:15
Het antwoord is niet zo moeilijk . De richting van de inductiestroom is van P naar Q gericht.

Gebruik de wet van Lorentz en de rechtse schroefregel ( ook wel kurketrekkerregel genoemd) om dit vraagstuk op te lossen

Wet van Lorentz:
\(\vec{F}_{Lor}=e \cdot \vec{v} \times \vec{B} \)

Nee! Dit is dus fout! Zo had ik het ook gedaan, maar het antwoord moet zijn van Q naar P. Dit doet het antwoordenboek:

Het draadraam bevindt zich geheel tussen de polen van de magneten en wordt

eruit getrokken.

Het

B-veld van de magneet is naar rechts gericht → de flux neemt af →

meeflux

→ de richting van het opgewekte magneetveld Bind is naar rechts →

met de rechterhandregel vind je de richting van de stroom

Iind → de stroom Iind

loopt van Q naar P.

aadkr

Indat geval heb je gelijk.

De inductiestroom loopt dan inderdaad van Q naar P.

Maar zie je ook kans om dit aan te tonen met die wet van Lorentz en de rechtse schroefregel.

demo-love

aadkr schreef: ↑wo 18 apr 2012, 21:29
Indat geval heb je gelijk.

De inductiestroom loopt dan inderdaad van Q naar P.

Maar zie je ook kans om dit aan te tonen met die wet van Lorentz en de rechtse schroefregel.

En daar gaat het bij mij mis. Ik weet niet hoe ik de rechterhandregel in dit plaatje moet toepassen.

aadkr

: scan0002.jpg (52.55 KiB) 1275 keer bekeken

De rechthoekige winding wordt met een constante snelheid horizontaal van rechts naar links door dat homogene magnetische veld getrokken.

Laten we kijken naar het gedeelte van de winding QR

Ik heb 1 zo''n vrij elektron getekend in het draadstuk QR ( een cirkeltje met een min teken erin.

Dat vrije elektron heeft natuurlijk ook de zelfde snelheidsvector als de winding zelf.

Dan zal op datzelfde vrije elektron ook de vector

\(e \cdot \vec{v}\)

aangrijpen , en deze vector is horizontaal van links naar rechts gericht.

Draai nu de voornoemde vector over de kleinste hoek naar de vector van de magnetische inductie

\(\vec{B} \)

Je krijgt dan een bepaalde omloopzin , en pas dan de rechtse schroefregel toe om de richting van de Lorentzkracht te vinden die op dat vrije elektron inwerkt

Is dit tot zover duidelijk

demo-love

aadkr schreef: ↑wo 18 apr 2012, 22:03
[attachment=10168:scan0002.jpg]

De rechthoekige winding wordt met een constante snelheid horizontaal van rechts naar links door dat homogene magnetische veld getrokken.

Laten we kijken naar het gedeelte van de winding QR

Ik heb 1 zo''n vrij elektron getekend in het draadstuk QR ( een cirkeltje met een min teken erin.

Dat vrije elektron heeft natuurlijk ook de zelfde snelheidsvector als de winding zelf.

Dan zal op datzelfde vrije elektron ook de vector
\(e \cdot \vec{v}\)
aangrijpen , en deze vector is horizontaal van links naar rechts gericht.

Draai nu de voornoemde vector over de kleinste hoek naar de vector van de magnetische inductie
\(\vec{B} \)
Je krijgt dan een bepaalde omloopzin , en pas dan de rechtse schroefregel toe om de richting van de Lorentzkracht te vinden die op dat vrije elektron inwerkt

Is dit tot zover duidelijk

Het eerste gedeelte kan ik volgen, alleen dit niet:

Draai nu de voornoemde vector over de kleinste hoek naar de vector van de magnetische inductie [url=javascript:toonOfVerberg(] Afbeelding

[/url]

Dit plaatje is gegenereerd met de volgende code:

\([/color]

\vec{B}

[color=#AA0000]\)

[/color]Handleiding werken met LaTeX

[url=javascript:toonOfVerberg(]sluiten[/url]

Je krijgt dan een bepaalde omloopzin

Wij leren geen rechtse schroefregel, maar een rechterhandregel. Ik neem aan dat dat hetzelfde is? Het principe is dat je vingers de stroomrichting aangeven en de duim de magnetische inductie. Maar de magnetische inductie kun je al beredeneren met de flux. Ben je er dan al niet?

Mijn probleem was vooral naar welk stuk van het draadraam je moet kijken om die regel toe te passen, omdat het precies het tegenovergestelde resultaat geeft als je het op de evenwijdige lijnen toepast.

aadkr

Op dat vrije elektron in het draadstuk QR werkt een snelheidsvector

\(\vec{v} \)

deze is horizontaal van rechts naar links gericht

Ook werkt op dat vrije elektron de vector

\(e\cdot \vec{v} \)

deze werkt net de andere kant op omdat we de snelheidsvector

\(\vec{v} \)

vermenigvuldigen met een negatief getal (e is immers negatief)

Dan is het toch mogelijk om de vector

\( e \cdot \vec{v} \)

over de kleinste hoek naar de vector van de magnetische inductie te draaien

De kurketrekkerregel geeft dan de richting van de Lorentzkracht aan die op dat vrije elektron werkt.

joren

heb je ook al de rechterhandregel om de richting van het magnetisch veld rond een stroomvoerende geleider te bepalen?

Dit doe je door met je rechterhand een vuist rond de geleider te maken met je duim in de richting van de stroom, de je vingers wijzen nu de richting van het circulaire magnetisch veld rond de geleider aan.

Probeer het probleem eens met deze regel op te lossen.

Tip: Enkel het magnetisch veld omsloten door de geleiders is van belang, wat erbuiten gebeurd maakt niet uit.

demo-love

aadkr schreef: ↑wo 18 apr 2012, 22:28
Op dat vrije elektron in het draadstuk QR werkt een snelheidsvector
\(\vec{v} \)
deze is horizontaal van rechts naar links gericht

Ook werkt op dat vrije elektron de vector
\(e\cdot \vec{v} \)
deze werkt net de andere kant op omdat we de snelheidsvector
\(\vec{v} \)
vermenigvuldigen met een negatief getal (e is immers negatief)

Dan is het toch mogelijk om de vector
\( e \cdot \vec{v} \)
over de kleinste hoek naar de vector van de magnetische inductie te draaien

De kurketrekkerregel geeft dan de richting van de Lorentzkracht aan die op dat vrije elektron werkt.

Oké, dit snap ik. Alleen hebben wij geen kurkentrekkerregel geleerd. Is dit met B, Flor en I? Ik weet niet wat ik hiermee moet, want I en Flor zijn allebei onbekend.

joren schreef: ↑do 19 apr 2012, 10:13
heb je ook al de rechterhandregel om de richting van het magnetisch veld rond een stroomvoerende geleider te bepalen?

Dit doe je door met je rechterhand een vuist rond de geleider te maken met je duim in de richting van de stroom, de je vingers wijzen nu de richting van het circulaire magnetisch veld rond de geleider aan.

Probeer het probleem eens met deze regel op te lossen.

Tip: Enkel het magnetisch veld omsloten door de geleiders is van belang, wat erbuiten gebeurd maakt niet uit.

Ja, we gebruiken de rechterhandregel. Maar je weet toch juist de richting van de stroom niet?

Hoe bepaal je deze?

B gaat van noord naar zuid en het draadraam hangt in dit veld. Hoe weet je dan hoe het veld rondom een zijde van het draadraam is gericht? B is toch overal evenwijdig? Naar welk punt van het draadraam moet je dan kijken?

joren

Je weet inderdaad de richting van de stroom niet, maar wel de richting van het magnetisch veld dat de stroom zal moeten opwekken, dus pas je deze regel gewoon omgekeerd toe. Maak een vuist en laat je vingers de richting van het opgewekte magnetisch veld uitwijzen en je gestrekte duim zal je de stroomrichting aangeven.

B is inderdaad overal evenwijdig, maar de enige B die voor deze berekening van belang is is de B die door het draadraam gaat, niet degene die er naast door gaat.

demo-love

joren schreef: ↑do 19 apr 2012, 11:40
Je weet inderdaad de richting van de stroom niet, maar wel de richting van het magnetisch veld dat de stroom zal moeten opwekken, dus pas je deze regel gewoon omgekeerd toe. Maak een vuist en laat je vingers de richting van het opgewekte magnetisch veld uitwijzen en je gestrekte duim zal je de stroomrichting aangeven.

B is inderdaad overal evenwijdig, maar de enige B die voor deze berekening van belang is is de B die door het draadraam gaat, niet degene die er naast door gaat.

Oké, maar mijn probleem is dan dat ik niet weet waar ik moet kijken.

Afbeelding

Het draadraam heeft 4 zijden. Als voorbeeld van wat ik bedoel heb ik twee rondjes gezet. Als je in het hoogste rondje de stroomrichting wilt bepalen, dan gaat de stroomrichting volgens mij van P naar Q, maar als je de stroomrichting in het onderste rondje bepaald, dan gaat de stroomrichting van Q naar P.

De B gaat van noord naar zuid, dus in de tekening van links naar rechts. Je duim voor de stroomrichting wijst dan naar 'achteren, tussen de blokken door.

Wat doe ik fout?

Elrond

Je kan deze op 2 manieren oplossen :

* Via de wet van Lenz, die zegt dat de inductiespanning zijn eigen oorzaak tegenwerkt => Het geïnduceerde veld gaat een deel van de wegvallende flux compenseren => via de regel van de rechterhand (of kurkentrekker) ga je je vingers (behalve de duim) krommen rond een zijde van de lus, zodat ze alle 4 in de richting en zin van het geïnduceerde veld wijzen => je duim geeft de stroomzin (conventioneel) aan. Het maakt niet uit bij welke van de 4 zijden van de lus je dat doet, die geven alle 4 dezelfde.

* Via de wet van Lorentz. Ik heb echter nooit die regel van de rechterhand gebruikt. Ik gebruik een regel van de linkerhand, die ik veel gemakkelijker vind. Daarenboven is die ook toepasbaar voor impulsmomenten e.d. (alle vectoriële producten).

Vang in je linkerhand het magnetisch veld op en richt je 4 vingers volgens de bewegingsrichting van de positieve lading of volgens de conventionele stroomzin. Je duim geeft de zin en richting van de Lorentzkracht weer. Bij negatieve ladingen moet je op het einde je hand omklappen (zin omkeren) en kom je er ook.

In, beide gevallen vind je van Q naar P.

demo-love

Elrond schreef: ↑do 19 apr 2012, 12:18
Je kan deze op 2 manieren oplossen :

* Via de wet van Lenz, die zegt dat de inductiespanning zijn eigen oorzaak tegenwerkt => Het geïnduceerde veld gaat een deel van de wegvallende flux compenseren => via de regel van de rechterhand (of kurkentrekker) ga je je vingers (behalve de duim) krommen rond een zijde van de lus, zodat ze alle 4 in de richting en zin van het geïnduceerde veld wijzen => je duim geeft de stroomzin (conventioneel) aan. Het maakt niet uit bij welke van de 4 zijden van de lus je dat doet, die geven alle 4 dezelfde.

* Via de wet van Lorentz. Ik heb echter nooit die regel van de rechterhand gebruikt. Ik gebruik een regel van de linkerhand, die ik veel gemakkelijker vind. Daarenboven is die ook toepasbaar voor impulsmomenten e.d. (alle vectoriële producten).

Vang in je linkerhand het magnetisch veld op en richt je 4 vingers volgens de bewegingsrichting van de positieve lading of volgens de conventionele stroomzin. Je duim geeft de zin en richting van de Lorentzkracht weer. Bij negatieve ladingen moet je op het einde je hand omklappen (zin omkeren) en kom je er ook.

In, beide gevallen vind je van Q naar P.

Oké, ik begin me zo langzamerhand enorm dom te voelen, maar ik snap het echt nog steeds niet!

Kan iemand mijn denkwijze corrigeren en eventueel met plaatjes verbeteren?

* Het draadraam wordt het veld uitgetrokken.

* Er ontstaat een meeflux (wet van Lenz)

* De magnetische veldlijnen lopen van noord naar zuid.

* Met de rechterhandregel kun je nu de stroomrichting bepalen.

* ...

Hier loop ik vast, want ik weet niet op welke draad ik de rechterhandregel toe moet passen. Ik probeer in een plaatje aan te geven wat mijn probleem is.

Afbeelding

Als je de rechterhandregel op de bovenkant toepast, dan vind je van P naar Q.

Als je de rechterhandregel op de onderkant toepast, dan vind je van Q naar P.

In jouw verhaal weet ik niet wat hoe je weet wat de beweegrichting van positieve deeltjes is. Die lopen toch van - naar +? Maar je weet niet wat plus is en wat min.

joren

Je doet wel degelijk iets verkeerd met de rechterhandregel als je bij de boven en de onderkant een andere stroomrichting van stroom tegenkomt.

Het is net de stroomrichting die we gaan bepalen met de rechterhandregel.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[natuurkunde] Stroomrichting van inductie

Stroomrichting van inductie

Re: Stroomrichting van inductie

Re: Stroomrichting van inductie

Re: Stroomrichting van inductie

Re: Stroomrichting van inductie

Re: Stroomrichting van inductie

Re: Stroomrichting van inductie

Re: Stroomrichting van inductie

Re: Stroomrichting van inductie

Re: Stroomrichting van inductie

Re: Stroomrichting van inductie

Re: Stroomrichting van inductie

Re: Stroomrichting van inductie

Re: Stroomrichting van inductie

Re: Stroomrichting van inductie