Batterijtrein
vwo 2024, 1e tijdvak, opgave 3

Vraag 10

De lengte van de draad kunnen we bepalen door het aantal wikkelingen te tellen. In de spiraal op de foto zijn 15 wikkelingen te zien. Per wikkeling is de lengte de omtrek van een cirkel met diameter 1,9 cm. Voor de lengte vinden we zo

L = 15 · π · 0,019 = 0,8954 m

Het oppervlak van de doorsnede van de draad zelf berekenen we met A=πr²

A = π·(½· 1,1·10^-3)² = 9,5033·10^-7 m²

Voor de weerstand vinden we dan, met de soortelijke weerstand van koper (17·10^-9 Ωm uit Binas tabel 8) en R = ρL/A

R = 17·10^-9 · 0,8954 / 9,5033·10^-7

R = 1,60174·10^-2 Ω

Afgerond is dit een weerstand van 0,016 Ω.

Vraag 11

Hoe dichter magnetische veldlijnen bij elkaar staan hoe sterker het magneetveld op die plaats. In figuur 4 is te zien dat in punt P de veldlijnen dichter bij elkaar staan dan in punt Q. In punt P is de magnetische veldsterkte dus groter.

Vraag 12

De richting van de stroom door de spoel kunnen we bepalen met de rechterhandregel voor spoelen: Als we de duim van de rechterhand naar links laten wijzen (in de richting van het magneetveld), wijzen de gekromde vingers bovenlangs naar achteren (zie afbeelding hieronder). De stroom loopt dus aan de bovenkant naar achter en aan de onderkant naar voren.

Vraag 13

Zie afbeelding hieronder. In de bovenste afbeelding is te zien dat op magneetje 'L' een resulterende kracht naar rechts werkt. Dit betekent dat op punt 2 een kracht naar rechts moet werken die groter is dan de kracht op punt 1 zodanig dat er een resulterende kracht naar rechts overblijft. De lengte van de pijl is dus de lengte van pijl 1 + de lengte van de resulterende kracht. Dat deze kracht groter is klopt met de sterkte van het magneetveld: Eerder hebben we gezien dat dichterbij de stroomvoerende spoel het magneetveld sterkter is.

Het zelfde geldt voor de krachten op magneetje 'R': In punt 3 is de kracht groter dan in punt 4 omdat deze dichterbij de stroomvoerende spoel ligt. Om een resulterende kracht naar rechts te krijgen is de kracht op punt 3 naar rechts en de kracht in punt 4 zwakker en naar links zodanig dat er ook op magneetje 'R' een resulterende kracht naar rechts overblijft.

Bij magneten geldt altijd dat gelijke polen elkaar afstoten en verschillende polen elkaar aantrekken dus:

• Punt 1 wordt afgestoten naar links door de noordpool van de spoel en is dus zelf een noordpool.
• Punt 2 wordt aangetrokken naar rechts door de noordpool van de spoel en is dus zelf een zuidpool.
• Punt 3 wordt afgestoten naar recht door de zuidpool van de spoel en is dus zelf een zuidpool.
• Punt 4 wordt aangetrokken naar links door de zuidpool van de spoel en is dus zelf een noordpool.

Vraag 14

Voor het elektrisch vermogen geldt P=U·I. Wanneer we dit combineren met de wet van Ohm en hier U=I·R invullen vinden we

P = (I·R)·I

P = I²·R

In de opgave staat dat de inwendige weerstand van de batterij veel meer warmte opneemt en dat P_i >> P_spoel. Hieruit volgt

I_i²·R_i >> I_spoel²·R_spoel

De spoel en de batterij staan in serie. Dit betekent dat I_i = I_spoel en dus dan R_i >> R_spoel.

Vraag over "Batterijtrein"?

Typ hier je vraag

Stel je vraag     Hou mijn naam verborgen voor andere bezoekers