De Lorentzkracht

De Lorentzkracht Prof. H. A. Lorentz (1853 - 1928)

Het kompas. N Z • De pijlpunt is een magn. noordpool: N • De staart is eenmagn. zuidpool: Z

Het kompas. N P N Z Z N Z P • De N van het kompas wijst naar de N Pvan de aarde. • Tegengestelde polen trekken elkaar aan . . . • Op de NPvan de aarde zit dus een Z!

Het magnetisch veld van eenpermanentemagneet. N Z • Er werken 4 krachten op de kompasnaald. • Deze krachten kun je samenstellen tot twee (groene) krachten (evenwicht!)

Het magnetisch veld van eenpermanentemagneet. N Z • Magnetische veldlijnen lopen buiten de • magneet van N naar Z. • Magnetische veldlijnen lopen binnen de • magneet vanZ naar N.

Het B-veld vaneen stroomspoel: Z N • Gebruik je rechter vuist. I B B I • Je vingers in de richting van I • Je duim wijst dan de veldlijnen aan.

Het B-veld vaneen stroomspoel. • Bepaal de richting van de veldlijnen in de spoel: Z N B I

Het B-veld vaneen stroomspoel. • Bepaal de richting van de veldlijnen in de spoel: N Z B I

Het B-veld van een rechte draad Maak een rechter vuist. I I B B • Je duim moet I aanwijzen. • De vingers geven de veldlijnen aan.

Voor en achteraanzicht van een pijl: Zijaanzicht : • Vooraanzicht : • Achteraanzicht : 

Het B-veld van een rechte stroomdraad Maak een rechter vuist, je duim er uit. • De stroom I komt naar je toe ( ) I • Wijs met je duim inderichting • van destroomsterkte (I) • Je gekromde vingers • geven de richting van de • veldlijnen aan (B). B • De veldlijnen zijn cirkelvormig en lopen • linksom (tegen de wijzers van een klok in)

Het B-veld van een rechte stroomdraad I  • Teken de veldlijnen van de draad: B

De lorentzkracht op een stroomdraadin een magnetische veld Vang veldlijnen  op in je linker handpalm. I  FL B FL • Je vingers moeten I aanwijzen • Je duim wijst dan de lorentzkracht FL aan.                              I B

De lorentzkracht op een stroomdraadin een magnetische veld. B I • Bepaal de richting van de Lorentz-kracht: FL

De lorentzkracht op een stroomdraadin een magnetische veld. I N Z B • Bepaal de richting van de Lorentz-kracht: 

De lorentzkracht op een stroomdraadin een magnetische veld. I B  • Bepaal de richting van de Lorentz-kracht: FL

De grootte van de lorentzkracht op een stroomdraad in een magnetisch veld FL = B.I.l(BINAS tabel 35.5) B • FL = lorentzkracht (N) I l • B = magnetische inductie (T) • I = stroomsterkte (A) • l = lengte van de stroomdraad in het B-veld • N.B.: De richting van FL is: 

Rekenvoorbeeld. FL = B.I.l A D C B • Door draad AD van 10 cm lengte loopt 3,0 A. Bij de draad houd je een magneet van 0,50 T met breedte BC = 2,0 cm. • Bereken de lorentzkracht • op de draad. Opl.: = 0,50 . 3,0 . 0,020 = 0,030 N

De lorentzkracht op een bewegende lading in eenmagnetisch veld • Als er electronen naar rechts lopen dan loopt de stroom I . . . . . . naar links. e I v

Bewegend electron in een magnetisch veld.  B v FL I • Het electron beweegt omhoog dus I is . . . omlaag. • De richting van FL is . . . naar rechts. • Teken weer I, B en FL. • De baan is een cirkel.

Bewegende lading beschrijft een cirkelbaan in een magnetisch veld Fmpz = mv2/r (BINAS tabel 35.2) v B  FL = Fmpz I  B • FL = B.q.v (BINAS tabel 35.6) • Fmpz = FL mv2/r = B.q.v m = massa in kgv = snelheid in m/sr = straal in mB= magn. inductie in Tesla (T) q = lading in C (Coulomb)

Deeltje in aardmagnetisch veld Noorderlicht noordpool B v// FL v (+deeltje) FL = Fmpz v┴ I Bqv = mv2/r r = mv/Bq B wordt steeds . . . r wordt steeds . . . T steeds . . . groter kleiner hetzelfde! hetzelfde! De spoed (spiraalafstand) is . . .

Noorderlicht

Toepassing 7a. De elektromotor (bovenaanzicht). De stroomIloopt van de +pool via koolborstel K en de collectorC rechtsom door de spoel. FL I B  FL I B K K C C + - • De spoel bevindt zich in een homogeen magnetisch veldB. Koolborstels K Collector C • Welke richting heeft de lorentzkracht op de linker zijde? • Welke richting heeft de lorentzkracht op de • rechter zijde? • De spoel gaat draaien in de aangegeven richting:

Toepassing 7b. De elektromotor (in perspectief). Op de voor- en achterkant werkt geen lorentzkracht. FL I B B I FL + - • De spoel bevindt zich in een homogeen magnetisch veldB. • De stroomIloopt van de +pool via koolborstel en de collector door de spoel. • Welke richting heeft de lorentzkracht op de linker zijde? • Welke richting heeft de lorentzkracht op de rechter zijde? • De spoel gaat linksomdraaien.

Toepassing 7c. De elektromotor (vooraanzicht). • In de linker figuur is de linker collectorhelft + en loopt I in de linker spoeldraad van je af. • In de middelste figuur is de spoel bijna 1/4 slag gedraaid. • In de rechter figuur zijn + en - van de collector verwisseld. De richting van I verandert en daardoor de richting van FL. FL I I   FL I I FL   I FL FL  I  FL - + - + + - + + - - + -

Toepassing 8. De luidspreker. Een luidspreker bestaat uit een stroomspoel en een ringvormige magneet. N I FL     Z   + - • In de spleet tussen noord- en zuidpool bevindt zich een stroomspoel waar een lorentzkracht op werkt. • Bij wisselstroom brengtFLde spoel en de conus C in trilling. I N FL  C N Z N C I N N N I + - Vooraanzicht met magneet en spoelMagneet, spoel en conus C

Toepassing 9a. De beeldbuis van een T.V. De gloeidraad G wordt verhit door de 6 V spanningsbron. K A 6 V G 20 kV • De kathode K wordt zo heet dat er thermische emissie op treedt. • De vrij gemaakte elektronen e gaan versneld van K naar anode A. • De elektronen schieten door de holle anode en gaan met constante snelheid naar het scherm S. S e e

Toepassing 9b. De beeldbuis van een T.V. • Het magnetisch veld Bis afkomstig van twee spoelen. • Elektronen e bewegen naar rechts dusIis naar links gericht. • De lorentzkrachtFLis omlaag gericht. • De elektronen beschrijven een cirkelbaan met middelpunt M. S  B  e FL e • Buiten het magnetisch veld gaan ze in een rechte lijn naar het scherm S. M

Toepassing 9c. De beeldbuis van een T.V. • Er loopt een wisselstroom door de spoelen die zaagtand-vormig is. • De bundel wordt eerst omlaag afgebogen en daarna omhoog. • In werkelijkheid is er ook een vertikaal magnetisch veld waardoor de bundel tegelijkertijd van links naar rechts wordt afgebogen. S B e

Het beeldscherm van een T.V. C • Eén keer • En 625 D • De bundel gaat 25 keer per s van C naar D. • Er zijn 625 beeldlijnen. • Per sec 25 keer op/neer dus 625.25 = 15625 keer heen en weer! • Vanaf D gaat de bundel weer naar C

De Lorentzkracht