De Lorentzkracht

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

Het kompas. wikipedia Magnetische pool wandelt over de aarde 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 magnetische ZP!

Het magnetisch veld van een permanentemagneet. N Z • Er werken 4 krachten op de kompasnaald. Beide groene krachten samen vormen Fm. Als de kompas naald niet vast zat zou hij gaan verplaatsten • Deze krachten kun je samenstellen tot twee (groene) krachten.

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

Magnetische veldlijnen van een permanentemagneet. IJzerdeeltjes worden magnetisch o.i.v. de permanente magneet. Dat heet: magnetische influentie Elk ijzerdeeltje wordt een “kompasnaaldje”

Magnetische veldlijnen van een permanentemagneet. N Z

Magnetische veldlijnen van een permanentemagneet. Onder aan de schijfmagneet zit een . . . pool.

Magnetische veldlijnen van een permanentemagneet. N Z N Z

Magnetische veldlijnen van een permanentemagneet. N Z Z N

Magnetische veldlijnen van een permanentemagneet. N Z

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. I • De stroom I komt naar je toe ( ) • 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 I B  • 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 stroomdraad in 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 L = AB = de lengte van de draad in het magnetisch veld • 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 = FLmv2/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 Deeltjes komen atmosfeer binnen: Noorderlicht Bron: wikipedia Magnetische polen wandelen! Ng: Geografische noordpool Nm: Magnetische noordpool B v// V(+) Atmosfeer FL v┴ I

Noorderlicht

Elektromotor met commutator N A B  Z N  A B Z N koolborstels B A  Z Bepaal richting I, B en FL. koolborstels spoel: slechts één winding is getekend) as Commutator: ▪ twee koolborstels, ▪ twee halve messing schijven ▪isolatie er tussen. vooraanzicht vooraanzicht vooraanzicht

Toepassing 7a. De elektromotor. 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 koolborstels + - • De spoel bevindt zich in een homogeen magnetisch veldB. as spoel • Bepaal richting FL op rechter zijde. • Bepaal richting FL op linker zijde. Koolborstels K Collector C Isolatie (blauw) • De spoel draait in de aangegeven richting:

Toepassing 7b. De elektromotor. Op de voor- en achterkant werkt geen lorentzkracht. FL I B B I FL + - • De spoel bevindt zich in een magnetisch veldB. • De stroomIloopt van de +pool via koolborstel en de collector door de spoel. • Bepaal richting FL op linker zijde. • Bepaal richting FL op de rechter zijde. • De spoel draait linksom.

Toepassing 7c. De elektromotor FL  I  FL I I I FL   I FL FL  I  FL + - - + - + + - + - + - • 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.

Bij deze motor vind je 14 draaispoelen   r Alleen door de spoel die evenwijdig aan de veldlijnen staat loopt een stroom. Het moment van FL is dan steeds groot (M = F.r) . . . want r is dan groot. arm r is bijna 0 arm r is de afstand van werklijn tot draaipunt.

Een luidspreker bestaat uit een stroomspoel en een ringvormige magneet. Toepassing 8. De luidspreker. N I N FL  B N Z N C Z  FL B I N I N I + - + - Vooraanzicht met magneet en spoel Magneet, spoel en conus C Bepaal FL in dit punt! Bepaal FL in dit punt! • In de spleet tussen noord- en zuidpool bevindt zich een stroomspoel waar een lorentzkracht op werkt. • Bij wisselstroom wisselt FLsteeds van richting.

Toepassing 9a. De beeldbuis van een T.V. De gloeidraad G wordt verhit door de 6 V spanningsbron. G S K A e e 6 V 18 kV Aan de binnenkant van de beeldbuis zit een stof die oplicht als er elektronen tegen botsen. • De kathode K wordt heet. Er treedt thermische emissie op. • De vrij gemaakte elektronen e gaan versneld van de kathode K naar de anode A. • De elektronen schieten door de holle anode en gaan met constante snelheid naar de voorkant van de beeldbuis S. Thermische emissie: Door de hoge temperatuur trillen de elektronen zo snel dat ze uit de kathode schieten

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

Toepassing 9c. De beeldbuis van een T.V. S B e • De stroom door de spoelen is niet constant. B verandert. • 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.

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

Het beeldscherm van een T.V. Geen versnelspanning, geen elektronenbundel, scherm is “zwart” Wel een versnelspanning, wel een elektronenbundel, stukje beeldlijn is “wit”

De Lorentzkracht