Zie linker afbeelding hieronder. De magnetische veldlijnen lopen van de noordpool naar de zuidpool.
Het magneetveld is niet homogeen. Dichterbij het midden lopen de veldlijnen dichter op elkaar en is het veld sterker dan aan de rand waar de veldlijnen verder van elkaar lopen. De draden van de spoel bevinden zich echter op één constante afstand van de zuidpool (aangegeven met de stippellijn hieronder) de veldlijnendichtheid is dus over de hele draadlengte constant qua grootte.
Zie rechter afbeelding hieronder. De magnetische veldlijnen zijn in het rood aangegeven. Met de linkerhandregel vinden we dan dat de lorentzkracht omhoog werkt. De conus wordt dus naar buiten geduwd op het moment dat de stroom in deze richting loopt.
We berekenen als eerste de lengte van de draad. De lengte die nodig is voor één wikkeling is gelijk aan de omtrek: 2π·r. De straal (r) is de helft van de diameter dus ½·4,0 = 2,0 cm = 0,020 m. Lengte van één wikkeling is dus 2π·0,020 = 0,125664 m. De spoel heeft in totaal 120 wikkelingen dus de totale draad lengte is 120·0,125664 = 15,0796 m.
De magnetische veldsterkte is over de hele lengte van de draad 0,23 T en is overal loodrecht op de draad gericht. We kunnen de totale lorentzkracht dus uitrekenen met F
·15,0796 = 0,24278 N. Afgerond is dit 0,24 N.
Eerder gestelde vragen | Luidspreker
Op zondag 25 feb 2024 om 17:01 is de volgende vraag gesteld
Beste Erik,
Klopt het dat het magnetische veld van de spoel zelf bij een speaker verwaarloosbaar is? Want zelf zal de spoel ook een magneetveld omhoog en naar beneden veroorzaken.
Alvast bedankt!
Op zondag 25 feb 2024 om 17:03 is de volgende reactie gegeven
Daarnaast vroeg ik me af of in de magneet zelf het elektrische veld van Zuid naar Noord loopt. Dus in de blauwe delen van de tekening. Er moet toch altijd uiteindelijk een geslote kromme ontstaan?
Erik van Munster reageerde op zondag 25 feb 2024 om 19:41
Klopt: In de spoel ontstaat inderdaad ook een magneetveld als er een stroom loopt. In de rechterafbeelding hierboven zou (volgens de rechterhandregel) de magnetische veldrichting naar boven wijzen binnen in de spoel en naar beneden buiten de spoel.
Voor de lorentzkracht op de spoel zelf zorgt het externe veld van de permanente magneet en niet het zelfopgewekte veld van de spoel.
Op maandag 6 apr 2020 om 20:22 is de volgende vraag gesteld
hai Erik,
Hoe weet je bij vraag c als je kijkt naar je rechterafbeelding dat de stroom aan de rechterkant het bord in gaat en de linkerkant het bord uitgaat?
hoe zou ik zelf hier achter moeten komen?
Erik van Munster reageerde op maandag 6 apr 2020 om 21:45
In de opgave zelf staat in het middelste plaatje de stroom aangegeven met pijltjes. Als je in dit plaatje de draadjes volgt zie je je het aan de rechterkant van je af gaat en aan de linkerkant naar je toe. Het rechterplaatje in de uitwerking (hierboven) is dezelfde situatie als het middelste plaatje in de opgaven.
Op woensdag 11 jul 2018 om 23:02 is de volgende vraag gesteld
Beste erik,
Ik snap vraag c nog niet helemaal. Want ik dacht altijd dat de magnetische veldlijnen ook altijd de stroomrichting aanwezen. En als je dan de richting van de spoel aanhoudt als magnetische veldlijnen krijg je juist een Lorentzkracht naar beneden toe gericht. Zou je mij dit kunnen verduidelijken?
Erik van Munster reageerde op woensdag 11 jul 2018 om 23:18
Een magneetveld wat door een stroomdraad zelf wordt opgewekt hangt inderdaad van de stroomrichting af. Maar hier gaat het om wat anders:
Dit is een magneetveld van een vaste magneet en, los daarvan, een stroomdraad.
De luidspreker is hier zo ontworpen dat de stroom overal loodrecht op het magneetveld staat. De richtingen van I en B hebben hier dus te maken met het ontwerp van de luidspreker en niet met een of andere natuurkundige wet.
Voor de lorentkracht hoef je alleen de linkerhandregel toe te passen en het gaat er verder niet om hoe het komt dat I en B loodrecht op elkaar staan.
