FYSICA
,INHOUDSOPGAVE
1 h18: magnetische velden ...................................................................................................... 7
1.1 het magnetische veld .......................................................................................................... 7
1.1.1 Wat zijn de kenmerken van permanente magneten? .......................................................... 7
1.2 de lorentzkracht .................................................................................................................. 7
1.2.1 Wat is de lorentzkracht? .................................................................................................. 7
1.2.2 Hoe berken je de grootte van de Lorentzkracht? ................................................................ 7
1.3 baan van een lading in een magnetisch veld ......................................................................... 8
1.3.1 Welke baan beschrijft een lading die loodrecht op een homogeen veld beweegt? ............... 8
1.3.2 Wat gebeurt er als de snelheid niet loodrecht op het veld staat? ........................................ 8
1.4 toepassingen ...................................................................................................................... 8
1.4.1 De snelheidsselector ....................................................................................................... 8
1.4.2 De massaspectrometer ................................................................................................... 8
1.5 kracht op een stroomvoerende geleider ............................................................................... 8
1.5.1 Hoe bereken je de kracht op een draad? ........................................................................... 8
1.5.2 Wat is een magnetisch dipoolmoment (m)? ...................................................................... 9
2 hoofdstuk 19: ontstaan van magnetische velden.................................................................... 9
2.1 introductie en de wet van Biot-Savart ................................................................................... 9
2.1.1 Wat was de observatie van Oersted? ................................................................................ 9
2.1.2 Wat is de wet van Biot-Savart? ......................................................................................... 9
2.2 magnetische inductie bij verschillende configuraties ............................................................ 9
2.2.1 Oneindige lange, rechte stroomdraad ............................................................................... 9
2.2.2 Kracht tussen twee evenwijdige stroomdraden ............................................................... 10
2.3 de wet van ampère ............................................................................................................ 10
2.3.1 Wat stelt de wet van ampère? ........................................................................................ 10
2.3.2 Toepassingen van ampère:............................................................................................. 10
2.3.3 Lange solenoïde (rechte spoel): ...................................................................................... 10
2.4 magnetische eigenschappen van materie........................................................................... 11
2.4.1 Wat is magnetisatie (M)? ................................................................................................ 11
2.4.2 Wat is magnetische permeabiliteit (μ)? ........................................................................... 11
3 Hoofdstuk 20: Geïnduceerde EMK ........................................................................................ 12
3.1 magnetische Flux Φ .......................................................................................................... 12
3.1.1 Wat is magnetische flux? ............................................................................................... 12
3.1.2 Wat zegt de wet van Gauss voor het magnetisme? .......................................................... 12
3.2 De wet van faraday ............................................................................................................ 12
3.2.1 Wat is de wet van Faraday? ............................................................................................ 12
3.2.2 Hoe kan de flux Φ veranderen? ....................................................................................... 13
3.3 De wet van Lenz ................................................................................................................ 13
3.3.1 Wat stelt de Wet van Lenz? ............................................................................................ 13
3.4 Beweeglijkheids-EMK (motional emk) ................................................................................. 13
3.4.1 Wat gebeurt er met een geleider die beweegt in een magneetveld? .................................. 13
3.4.2 Kracht en vermogen bij een bewegende staaf in een kring: ............................................... 14
1
, 3.5 geinduceerde elektrische velden ....................................................................................... 14
3.5.1 Wat is de relatie tussen EMK en het elektrisch veld? ........................................................ 14
3.6 wervelstromen (Eddy Curents) ........................................................................................... 14
3.6.1 Wat zijn de wervelstromen ............................................................................................. 14
3.7 inductantie (zelfinductie) ................................................................................................... 15
3.7.1 Wat is zelfinductie (L)? ................................................................................................... 15
3.7.2 Zelfinductie van een lange solenoïde: ............................................................................. 15
3.7.3 Energie in een inductor: ................................................................................................. 15
3.8 wederzijdse inductie ( mutual induction) ............................................................................ 16
3.9 roterende klos in een homogeen magneetveld .................................................................... 16
3.10 wetten van maxwell........................................................................................................... 17
4 Hoofdstuk 21: trillingen ....................................................................................................... 17
4.1 harmonische trillingen....................................................................................................... 17
4.1.1 Wat is de basis van een harmonische beweging? ............................................................ 17
4.1.2 Belangrijke grootheden: ................................................................................................. 17
4.2 mathematische slinger beschrijving van de trilling .............................................................. 18
4.2.1 Wat is de algemene bewegingsvergelijking? .................................................................... 18
4.3 energie in een harmonische oscillator ................................................................................ 19
4.3.1 Hoe is de totale energie opgebouwd? ............................................................................. 19
4.3.2 Verloop van energie ....................................................................................................... 19
4.4 harmonische en cirkelbeweging......................................................................................... 19
4.4.1 Eenparige cirkelbeweging .............................................................................................. 19
4.5 de sliger (pendulum) ......................................................................................................... 20
4.5.1 De mathematische slinger ............................................................................................. 20
4.5.2 De fysische slinger ......................................................................................................... 20
4.6 gedempte en gedwongen trillingen ..................................................................................... 21
4.6.1 Gedempte harmonisch beweging ................................................................................... 21
4.6.2 Gedwongen trillingen en resonantie ............................................................................... 21
4.7 fourier analyse .................................................................................................................. 21
4.7.1 Wat is het principe van Fourier?...................................................................................... 21
4.8 2D fourieranalyse en transformatie .................................................................................... 22
4.8.1 Voorbeeld MRI ............................................................................................................... 23
4.9 effect van trillingen op de mens ......................................................................................... 24
4.9.1 Hoe reageert het menselijk lichaam op trillingen? ........................................................... 24
4.9.2 Verschillende niveaus van gewaarwording: ..................................................................... 24
5 HOOFDSTUK 22: wisselstromen en impedantie .................................................................... 25
5.1 introductie en basisbegrippen ........................................................................................... 25
5.1.1 Wat is wisselstroom (AC)? ............................................................................................. 25
5.1.2 Wat is de effectieve waarde (RMS – root mean square) .................................................... 25
5.2 wisselstromen in enkelvoudige elementen ......................................................................... 25
5.2.1 Pure weerstand (R) ........................................................................................................ 25
5.2.2 Pure inductor (L) ............................................................................................................ 25
5.2.3 Pure condesator (C) ....................................................................................................... 26
5.3 de rlc-seriekring en impendantie (Z) ................................................................................... 26
5.4 resonatie in een RLC-kring ................................................................................................. 26
5.5 RLC keten in parallel ......................................................................................................... 27
2
, 5.6 wissemstroommeters ....................................................................................................... 28
5.6.1 Problematiek van de galvanometer ................................................................................. 28
5.6.2 Enkelvoudige gelijkrichting ............................................................................................. 28
5.6.3 Dubbele gelijkrichting .................................................................................................... 28
5.6.4 Midelbare versus effeciee waarde (RMS) ......................................................................... 29
5.7 complexe stroomkringen ................................................................................................... 29
5.8 vermogen ......................................................................................................................... 29
5.8.1 Ohmse weerstand (R) .................................................................................................... 30
5.8.2 Condensator © .............................................................................................................. 30
5.9 algemeen actieg vermogen ................................................................................................ 30
5.10 vermogensoverdracht (impendatiematching) ..................................................................... 31
5.11 de elektrische tranformator ............................................................................................... 31
5.12 werking van de transformator ............................................................................................ 32
5.12.1 Opbouw: ................................................................................................................... 32
5.12.2 Verliesfactoren in een transformator: ......................................................................... 32
5.13 wiskundig afleiding (ideale transformator) .......................................................................... 32
5.13.1 Inductiewet van Faraday: ........................................................................................... 32
5.13.2 Spanningswet: .......................................................................................................... 32
5.14 vermogen en stroomsterkte ............................................................................................... 33
5.14.1 Vermogensformules: ................................................................................................. 33
5.14.2 Stroomverhouding: .................................................................................................... 33
5.15 biomedische toepassing: Electrical impendance tomography (eit)....................................... 34
5.15.1 Wat is EIT .................................................................................................................. 34
6 hoofdstuk 23: golven............................................................................................................ 34
6.1 Inleiding en leerdoelen ...................................................................................................... 34
6.2 mechanische golven in elastische media ........................................................................... 34
6.2.1 Definitie en kenmerken .................................................................................................. 34
6.2.2 Transversale golven ....................................................................................................... 35
6.2.3 Longitudinale golven ...................................................................................................... 35
6.2.4 Oppervlaktegolven ........................................................................................................ 35
6.3 golfterminologie en -definties ............................................................................................ 35
6.3.1 Basisbegrippen ............................................................................................................. 35
6.3.2 Golfvormen ................................................................................................................... 35
6.4 eigenschappen van media ................................................................................................. 36
6.4.1 Dispersie....................................................................................................................... 36
6.4.2 Homogeniteit en isotropie .............................................................................................. 36
6.5 absorptie .......................................................................................................................... 36
6.6 wiskundige beschrijving van golven .................................................................................... 36
6.6.1 Transversale golfvergelijking .......................................................................................... 36
6.6.2 Harmonische golfvergelijking ......................................................................................... 36
6.6.3 Golfparameters ............................................................................................................. 36
6.6.4 Standaard golfvergelijking .............................................................................................. 37
6.6.5 Longtidunale golfvergelijking .......................................................................................... 37
6.7 snelheid van mechanische golven ..................................................................................... 37
6.7.1 Transversale golven in snaar .......................................................................................... 37
6.7.2 Longtidunale golven....................................................................................................... 37
6.8 energietransport en intensiteit ........................................................................................... 37
6.8.1 Energie van een golf ....................................................................................................... 37
3
,INHOUDSOPGAVE
1 h18: magnetische velden ...................................................................................................... 7
1.1 het magnetische veld .......................................................................................................... 7
1.1.1 Wat zijn de kenmerken van permanente magneten? .......................................................... 7
1.2 de lorentzkracht .................................................................................................................. 7
1.2.1 Wat is de lorentzkracht? .................................................................................................. 7
1.2.2 Hoe berken je de grootte van de Lorentzkracht? ................................................................ 7
1.3 baan van een lading in een magnetisch veld ......................................................................... 8
1.3.1 Welke baan beschrijft een lading die loodrecht op een homogeen veld beweegt? ............... 8
1.3.2 Wat gebeurt er als de snelheid niet loodrecht op het veld staat? ........................................ 8
1.4 toepassingen ...................................................................................................................... 8
1.4.1 De snelheidsselector ....................................................................................................... 8
1.4.2 De massaspectrometer ................................................................................................... 8
1.5 kracht op een stroomvoerende geleider ............................................................................... 8
1.5.1 Hoe bereken je de kracht op een draad? ........................................................................... 8
1.5.2 Wat is een magnetisch dipoolmoment (m)? ...................................................................... 9
2 hoofdstuk 19: ontstaan van magnetische velden.................................................................... 9
2.1 introductie en de wet van Biot-Savart ................................................................................... 9
2.1.1 Wat was de observatie van Oersted? ................................................................................ 9
2.1.2 Wat is de wet van Biot-Savart? ......................................................................................... 9
2.2 magnetische inductie bij verschillende configuraties ............................................................ 9
2.2.1 Oneindige lange, rechte stroomdraad ............................................................................... 9
2.2.2 Kracht tussen twee evenwijdige stroomdraden ............................................................... 10
2.3 de wet van ampère ............................................................................................................ 10
2.3.1 Wat stelt de wet van ampère? ........................................................................................ 10
2.3.2 Toepassingen van ampère:............................................................................................. 10
2.3.3 Lange solenoïde (rechte spoel): ...................................................................................... 10
2.4 magnetische eigenschappen van materie........................................................................... 11
2.4.1 Wat is magnetisatie (M)? ................................................................................................ 11
2.4.2 Wat is magnetische permeabiliteit (μ)? ........................................................................... 11
3 Hoofdstuk 20: Geïnduceerde EMK ........................................................................................ 12
3.1 magnetische Flux Φ .......................................................................................................... 12
3.1.1 Wat is magnetische flux? ............................................................................................... 12
3.1.2 Wat zegt de wet van Gauss voor het magnetisme? .......................................................... 12
3.2 De wet van faraday ............................................................................................................ 12
3.2.1 Wat is de wet van Faraday? ............................................................................................ 12
3.2.2 Hoe kan de flux Φ veranderen? ....................................................................................... 13
3.3 De wet van Lenz ................................................................................................................ 13
3.3.1 Wat stelt de Wet van Lenz? ............................................................................................ 13
3.4 Beweeglijkheids-EMK (motional emk) ................................................................................. 13
3.4.1 Wat gebeurt er met een geleider die beweegt in een magneetveld? .................................. 13
3.4.2 Kracht en vermogen bij een bewegende staaf in een kring: ............................................... 14
1
, 3.5 geinduceerde elektrische velden ....................................................................................... 14
3.5.1 Wat is de relatie tussen EMK en het elektrisch veld? ........................................................ 14
3.6 wervelstromen (Eddy Curents) ........................................................................................... 14
3.6.1 Wat zijn de wervelstromen ............................................................................................. 14
3.7 inductantie (zelfinductie) ................................................................................................... 15
3.7.1 Wat is zelfinductie (L)? ................................................................................................... 15
3.7.2 Zelfinductie van een lange solenoïde: ............................................................................. 15
3.7.3 Energie in een inductor: ................................................................................................. 15
3.8 wederzijdse inductie ( mutual induction) ............................................................................ 16
3.9 roterende klos in een homogeen magneetveld .................................................................... 16
3.10 wetten van maxwell........................................................................................................... 17
4 Hoofdstuk 21: trillingen ....................................................................................................... 17
4.1 harmonische trillingen....................................................................................................... 17
4.1.1 Wat is de basis van een harmonische beweging? ............................................................ 17
4.1.2 Belangrijke grootheden: ................................................................................................. 17
4.2 mathematische slinger beschrijving van de trilling .............................................................. 18
4.2.1 Wat is de algemene bewegingsvergelijking? .................................................................... 18
4.3 energie in een harmonische oscillator ................................................................................ 19
4.3.1 Hoe is de totale energie opgebouwd? ............................................................................. 19
4.3.2 Verloop van energie ....................................................................................................... 19
4.4 harmonische en cirkelbeweging......................................................................................... 19
4.4.1 Eenparige cirkelbeweging .............................................................................................. 19
4.5 de sliger (pendulum) ......................................................................................................... 20
4.5.1 De mathematische slinger ............................................................................................. 20
4.5.2 De fysische slinger ......................................................................................................... 20
4.6 gedempte en gedwongen trillingen ..................................................................................... 21
4.6.1 Gedempte harmonisch beweging ................................................................................... 21
4.6.2 Gedwongen trillingen en resonantie ............................................................................... 21
4.7 fourier analyse .................................................................................................................. 21
4.7.1 Wat is het principe van Fourier?...................................................................................... 21
4.8 2D fourieranalyse en transformatie .................................................................................... 22
4.8.1 Voorbeeld MRI ............................................................................................................... 23
4.9 effect van trillingen op de mens ......................................................................................... 24
4.9.1 Hoe reageert het menselijk lichaam op trillingen? ........................................................... 24
4.9.2 Verschillende niveaus van gewaarwording: ..................................................................... 24
5 HOOFDSTUK 22: wisselstromen en impedantie .................................................................... 25
5.1 introductie en basisbegrippen ........................................................................................... 25
5.1.1 Wat is wisselstroom (AC)? ............................................................................................. 25
5.1.2 Wat is de effectieve waarde (RMS – root mean square) .................................................... 25
5.2 wisselstromen in enkelvoudige elementen ......................................................................... 25
5.2.1 Pure weerstand (R) ........................................................................................................ 25
5.2.2 Pure inductor (L) ............................................................................................................ 25
5.2.3 Pure condesator (C) ....................................................................................................... 26
5.3 de rlc-seriekring en impendantie (Z) ................................................................................... 26
5.4 resonatie in een RLC-kring ................................................................................................. 26
5.5 RLC keten in parallel ......................................................................................................... 27
2
, 5.6 wissemstroommeters ....................................................................................................... 28
5.6.1 Problematiek van de galvanometer ................................................................................. 28
5.6.2 Enkelvoudige gelijkrichting ............................................................................................. 28
5.6.3 Dubbele gelijkrichting .................................................................................................... 28
5.6.4 Midelbare versus effeciee waarde (RMS) ......................................................................... 29
5.7 complexe stroomkringen ................................................................................................... 29
5.8 vermogen ......................................................................................................................... 29
5.8.1 Ohmse weerstand (R) .................................................................................................... 30
5.8.2 Condensator © .............................................................................................................. 30
5.9 algemeen actieg vermogen ................................................................................................ 30
5.10 vermogensoverdracht (impendatiematching) ..................................................................... 31
5.11 de elektrische tranformator ............................................................................................... 31
5.12 werking van de transformator ............................................................................................ 32
5.12.1 Opbouw: ................................................................................................................... 32
5.12.2 Verliesfactoren in een transformator: ......................................................................... 32
5.13 wiskundig afleiding (ideale transformator) .......................................................................... 32
5.13.1 Inductiewet van Faraday: ........................................................................................... 32
5.13.2 Spanningswet: .......................................................................................................... 32
5.14 vermogen en stroomsterkte ............................................................................................... 33
5.14.1 Vermogensformules: ................................................................................................. 33
5.14.2 Stroomverhouding: .................................................................................................... 33
5.15 biomedische toepassing: Electrical impendance tomography (eit)....................................... 34
5.15.1 Wat is EIT .................................................................................................................. 34
6 hoofdstuk 23: golven............................................................................................................ 34
6.1 Inleiding en leerdoelen ...................................................................................................... 34
6.2 mechanische golven in elastische media ........................................................................... 34
6.2.1 Definitie en kenmerken .................................................................................................. 34
6.2.2 Transversale golven ....................................................................................................... 35
6.2.3 Longitudinale golven ...................................................................................................... 35
6.2.4 Oppervlaktegolven ........................................................................................................ 35
6.3 golfterminologie en -definties ............................................................................................ 35
6.3.1 Basisbegrippen ............................................................................................................. 35
6.3.2 Golfvormen ................................................................................................................... 35
6.4 eigenschappen van media ................................................................................................. 36
6.4.1 Dispersie....................................................................................................................... 36
6.4.2 Homogeniteit en isotropie .............................................................................................. 36
6.5 absorptie .......................................................................................................................... 36
6.6 wiskundige beschrijving van golven .................................................................................... 36
6.6.1 Transversale golfvergelijking .......................................................................................... 36
6.6.2 Harmonische golfvergelijking ......................................................................................... 36
6.6.3 Golfparameters ............................................................................................................. 36
6.6.4 Standaard golfvergelijking .............................................................................................. 37
6.6.5 Longtidunale golfvergelijking .......................................................................................... 37
6.7 snelheid van mechanische golven ..................................................................................... 37
6.7.1 Transversale golven in snaar .......................................................................................... 37
6.7.2 Longtidunale golven....................................................................................................... 37
6.8 energietransport en intensiteit ........................................................................................... 37
6.8.1 Energie van een golf ....................................................................................................... 37
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