H23 : magnetische flux en wet van Faraday voor inductie
Magnetische flux
Beschouw veld B doorheen een oppervlak A:
Magnetische flux ϕ , maat voor het aantal magnetische veldlijnen doorheen oppervlak A
Oppervlak A loodrecht op veldlijnen B: ϕ =BA
Oppervlak A parallel met veldlijnen B:
geen enkele B-lijn gaat doorheen A geen flux van B: ϕ=0
Algemeen: veldlijnen B gaan doorheen oppervlak A onder een hoek θ met de normale op het oppervak
Flux ϕ = B A cos θ eenheid: Wb (Weber); 1Wb = 1Tm2
Flux verandert als functie van:
- Grootte oppervlak A
- Grootte magnetisch veld B
- Richting B tov A
Geïnduceerde elektromotorische kracht
Algemeen: wet van Faraday: in gesloten kring van N windingen met dezelfde magnetische flux ϕ wordt een magnetische
EMK geïnduceerd die gelijk is aan snelheid waarmee magnetische flux door de kring verandert
∆ϕ ϕfinal−ϕinitial ∆ϕ dϕϕ
ε = -N =-N = -N lim = -N
∆t tfinal−t initial ∆ t →0 ∆ t dϕt
Toepassing: dynamische microfoon
Een dynamische microfoon bestaat uit een membraan dat in trilling wordt gebracht door lucht. Aan dat membraan is een
klein spoeltje bevestigd met daarop een groot aantal windingen van zeer dun koperdraad. Dit geheel bevindt zich in een
magnetisch veld. Wanneer het spoeltje door de lucht in overigens zeer kleine beweging wordt gezet verandering
magnetische flux daarin een elektromotorische kracht wordt opgewekt
Wet van Lenz: inductiestromen in gesloten kring lopen zo dat ze de magnetische flux verandering tegengaan
Staafmagneet naar windingen bewegen:
N-pool naar winding positieve B neemt toe stroom in winding die toename in B tegenwerkt stroom wekt B-veld op
met N-pool gericht naar N-pool van magneet (magneet wordt afgestoten)
Staafmagneet van windingen weg bewegen:
N-pool naar winding positieve B neemt af stroom in winding die afname in B tegenwerkt stroom wekt B-veld op
met Z-pool gericht naar N-pool van magneet (magneet wordt aangetrokken)
Afnemend B-veld
???
Stroomrichting
???
Eddy currents
Metalen plaat bewegend uit B-veld wordt afgeremd door het onstaan van geïnduceerde Eddy-currents
???
Zelfinductie
Wederzijdse inductie: veranderlijke stroom in een circuit induceert een veranderlijke stroom in een ander circuit
Zelfinductie: beschrijft hoe een veranderende elektrische stroom in een draad (of spoel) een wisselend magnetische flux (en
EMK) opwekt, dat op zijn beurt weer een elektrische stroom veroorzaakt
??? Sluiten van de kring: I neemt toe B-veld neemt toe fluxvermeerdering Faraday/Lenz: geïnduceerde EMK en
stroom tegengesteld aan toenemende stroom I arbeid nodig om I te laten toenemen
Dus voor een spoel van ideale weerstandsloze draden moet men toch arbeid verrichten opdat de stroom zou toenemen.
Openen keten: afname magnetische veld in de spoel fluxvermindering inductiespanning en inductiestroom volgens
afnemende stroom willen de stroom constant houden
Algemeen: spoel is geneigd om elke stroomverandering (toe- of afname) tegen te werken
Magnetische flux
Beschouw veld B doorheen een oppervlak A:
Magnetische flux ϕ , maat voor het aantal magnetische veldlijnen doorheen oppervlak A
Oppervlak A loodrecht op veldlijnen B: ϕ =BA
Oppervlak A parallel met veldlijnen B:
geen enkele B-lijn gaat doorheen A geen flux van B: ϕ=0
Algemeen: veldlijnen B gaan doorheen oppervlak A onder een hoek θ met de normale op het oppervak
Flux ϕ = B A cos θ eenheid: Wb (Weber); 1Wb = 1Tm2
Flux verandert als functie van:
- Grootte oppervlak A
- Grootte magnetisch veld B
- Richting B tov A
Geïnduceerde elektromotorische kracht
Algemeen: wet van Faraday: in gesloten kring van N windingen met dezelfde magnetische flux ϕ wordt een magnetische
EMK geïnduceerd die gelijk is aan snelheid waarmee magnetische flux door de kring verandert
∆ϕ ϕfinal−ϕinitial ∆ϕ dϕϕ
ε = -N =-N = -N lim = -N
∆t tfinal−t initial ∆ t →0 ∆ t dϕt
Toepassing: dynamische microfoon
Een dynamische microfoon bestaat uit een membraan dat in trilling wordt gebracht door lucht. Aan dat membraan is een
klein spoeltje bevestigd met daarop een groot aantal windingen van zeer dun koperdraad. Dit geheel bevindt zich in een
magnetisch veld. Wanneer het spoeltje door de lucht in overigens zeer kleine beweging wordt gezet verandering
magnetische flux daarin een elektromotorische kracht wordt opgewekt
Wet van Lenz: inductiestromen in gesloten kring lopen zo dat ze de magnetische flux verandering tegengaan
Staafmagneet naar windingen bewegen:
N-pool naar winding positieve B neemt toe stroom in winding die toename in B tegenwerkt stroom wekt B-veld op
met N-pool gericht naar N-pool van magneet (magneet wordt afgestoten)
Staafmagneet van windingen weg bewegen:
N-pool naar winding positieve B neemt af stroom in winding die afname in B tegenwerkt stroom wekt B-veld op
met Z-pool gericht naar N-pool van magneet (magneet wordt aangetrokken)
Afnemend B-veld
???
Stroomrichting
???
Eddy currents
Metalen plaat bewegend uit B-veld wordt afgeremd door het onstaan van geïnduceerde Eddy-currents
???
Zelfinductie
Wederzijdse inductie: veranderlijke stroom in een circuit induceert een veranderlijke stroom in een ander circuit
Zelfinductie: beschrijft hoe een veranderende elektrische stroom in een draad (of spoel) een wisselend magnetische flux (en
EMK) opwekt, dat op zijn beurt weer een elektrische stroom veroorzaakt
??? Sluiten van de kring: I neemt toe B-veld neemt toe fluxvermeerdering Faraday/Lenz: geïnduceerde EMK en
stroom tegengesteld aan toenemende stroom I arbeid nodig om I te laten toenemen
Dus voor een spoel van ideale weerstandsloze draden moet men toch arbeid verrichten opdat de stroom zou toenemen.
Openen keten: afname magnetische veld in de spoel fluxvermindering inductiespanning en inductiestroom volgens
afnemende stroom willen de stroom constant houden
Algemeen: spoel is geneigd om elke stroomverandering (toe- of afname) tegen te werken
