Inloggen

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 Pi >> Pspoel. Hieruit volgt

Ii2·Ri >> Ispoel2·Rspoel

De spoel en de batterij staan in serie. Dit betekent dat Ii = Ispoel en dus dan Ri >> Rspoel.










batterijtrein-1

batterijtrein-2



Vraag over "Batterijtrein"?


    Hou mijn naam verborgen

Eerder gestelde vragen | Batterijtrein

Op woensdag 15 jan 2025 om 17:13 is de volgende vraag gesteld
hi, een ding wat ik altijd verwarrend heb gevonden bij het bepalen van de richting van de magneetvelden (vraag 12) is dat de pijlen binnen in de spoel naar links wijzen, en buiten de spoel naar rechts. (binnen de spoel geldt zuidpool=>noordpool en buiten de spoel noordpool=>zuidpool) Is de richting zuidpool=>noordpool dus naar links altijd leidend bij het bepalen van de richting? Had namelijk net zo goed naar rechts kunnen zijn (noordpool=>zuidpool)?

Erik van Munster reageerde op woensdag 15 jan 2025 om 17:35
Het had hier (bij vraag 12) niet naar rechts kunnen zijn. Bij de rechterhandregel voor spoelen kijk je altijd naar de richting van het magneetveld binnen in de spoel. In de opgave zijn de veldlijnen binnen in de spoel naar links getekend vandaar dat je hier vanuit moet gaan bij opgave 12.

Raphael Sagnes reageerde op donderdag 16 jan 2025 om 12:21
duidelijk, bedankt. ik heb nog een vraag bij 14, er wordt in het antwoord gezegd dat de spoel in serie staat met de batterij en dat de stroom overal gelijk is. Hoe leidt je af dat de spoel in serie staat met de batterij? In de tekst staat alleen dat in de batterij zelf U en R in serie staan

Erik van Munster reageerde op donderdag 16 jan 2025 om 13:01
Staat in de tekst en in figuur 6. Er staat ook dat dit de batterij is waar de spoel op aangesloten staat. De spoel zelf staat niet getekend in figuur 6 maar als je de beide draadjes op een spoel aansluit staat alles vanzelf in serie.


Op woensdag 11 dec 2024 om 19:18 is de volgende vraag gesteld
Hoi, ik snap het antwoord op de eerste vraag niet helemaal

als je het aantal wikkelingen vermenigvuldigd met de omtrek van een cirkel vind ik niet het juiste antwoord

voor de omtrek van een cirkel geldt 2 pi r -> als ik invul 2x pi x 0.019 kom ik uit op 1.2 x 10 tot de macht -2. als ik dit vervolgens vermnigvuldig met 15, kom ik uit op 1.8.

ik begrijp niet waarom ze in het antwoord alleen 15 x pi x diameter doen, en waar dan die 2 heen gaan die normaal in de formule van de omtrek van een cirkel zit.

Erik van Munster reageerde op woensdag 11 dec 2024 om 19:29
De formule voor de omtrek is 2*pi*r. Maar de diameter is al twee keer de straal en dus als gelijk aan 2r. Daarom kan je hier diameter keer pi doen.


Op woensdag 30 okt 2024 om 12:46 is de volgende vraag gesteld
Hoi,
waarom is het niet mogelijk om U/R te gebruiken voor I in de laatste opgave voor P= U*I (==> P= U^2/R), maar R*I voor U, zodat de formule P= I^2 * R resulteert?

Alvast bedankt!

Erik van Munster reageerde op woensdag 30 okt 2024 om 21:52
Als je I = U/R invult in P=U•I krijg je inderdaad P=U^2 / R. Alleen kun je dit niet gebruiken om de vraag te beantwoorden want de spanning over de twee weerstanden is niet gelijk en weet je niet. Je kunt dus niet met deze formule zien welk van de twee weerstanden het grootste vermogen heeft.

Als je U=I•R invult krijg je P=I^2 •R en deze formule kun je wél gebruiken omdat de weerstanden in serie staan en daardoor weet je dat de stroom wél gelijk is.


Op zondag 14 jul 2024 om 13:51 is de volgende vraag gesteld
Hi Erik,

Staat de formule L=NpiD in Binas?

Groetjes

Erik van Munster reageerde op zondag 14 jul 2024 om 14:22
De omtrek van een cirkel (2πr) staat eel in Binas (36). Maar dat je moet vermenigvuldigen met het aantal wikkelingen (N) voor de totale draadlengte is iets dat je zelf zou moeten kunnen bedenken.