Samenvatting fysica voor Farmaceutisch Onderzoek en technologie

FYSICA VOOR FARMACEUTISCH
ONDERZOEK EN TECHNOLOGIE
HOOFDSTUK 1: MAGNETISCHE VELDEN EN BEWEGENDE LADINGEN

1.1 MAGNETEN

Niet alles van het HB kennen (alles wat ze niet zegt, schuingedrukt en lichter)

• Sommige stoffen zijn magnetisch
• Hebben 2 polen: noordpool en zuidpool
o N-pool: richt zich naar het noorden van de aarde
o Z-pool: richt zich naar het zuiden van de aarde
• Als je een magneet breekt => terug een N- en Z-pool
o Magnetische monopolen zijn onvindbaar
• Gelijke polen stoten elkaar af (N-N of Z-Z)
• Ongelijke trekken elkaar aan (N-Z)
• Compas
o N-pool wijst naar het noorden van de aarde, maar ze stoten elkaar af?
§ Geografische noordpool van de aarde is eigenlijk de magentische
zuidpool
o Aarde is een grote magneet, omdat het midden van de aarde vloeibaar is
§ Bewegende ladingen wekken een magneetveld op

Toepassing magneetveld op aarde:

De zon heeft soms uitbarstingen, waarbij geladen deeltjes richting de aarde worden
geslingerd. Een paar van deze deeltjes kunnen onze atmosfeer binnendringen. Stel dat
alle deeltjes binnengeraakte, dan zouden onze organismen beschadigd geraken. Het
magneetveld van de aarde voorkomt dat dit gebeurt. Het magneetveld buigt namelijk de
ladingen af, waardoor de deeltjes niet zomaar kunnen binnendringen. De deeltjes die
wel binnengeraken noemen wij het noorderlicht. De deeltjes dringen meestal binnen
dicht bij de polen, dus we zien dit niet vaak in België.




1

,1.2 VASTSTELLING

• Wanneer er stroom gestuurd wordt door een draad, gaat en magneet in de buurt
afwijken
o Een bewegende lading heeft een effect op het magneetveld
• Een veranderent magneetveld geeft aanleiding tot een spanning/stroom
o Een geladen deeltje (bv. neuron) beweegt met een snelheid v in een
magnetisch veld
o Dit deeltje ondervindt een bepaalde kracht = Lorentzkracht
§ Evenredig met de snelheid (v)
§ Evenredig met de lading (q)
§ Evenredig met de groote van het magneetveld (B)
§ Teta is de hoek tussen het magneetveld en de snelheid van het
deeltje
® Als de lading volgens de magneetvelden beweegt,
ondervindt hij geen kracht
® Vanaf dat er een hoek is zal er een kracht ondervonden zijn
en kan de lading eventueel afgebogen worden
o Constant magneetveld
§ Deeltje kan niet van v veranderen want de arbeid is 0




Rechterhandregel:

• F = duim
• v = wijsvinger
• B = middelvinger
• q is een lading, deze kan positief en negatief zijn
o q = elektron
§ Negatieve lading
§ Kracht gaat i.p.v. in het bord uit het bord en omgkeerd




2

,1.3 MAGNETISCHE VELDLIJNEN

• Magnetische veldlijnen zijn op ieder punt evenwijdig met B in dat punt
• Magnetische veldlijnen snijden nooit
• Ze wijzen van N naar Z
• Ze doen geen ladingen bewegen
• Hoe groter het magneetveld, hoe dichter de magnetische veldlijnen bij elkaar
liggen
• Altijd gesloten krommen
o Geen magnetische monopolen => altijd N- en Z-pool
• Eenheid = Tesla (T)
!
o 1𝑇 = 1 "#
• Magneetveld werkt alleen in op een bewegende lading q
o Als de lading stil staat, is er geen effect



1.4 VOORSTELLING VECTOREN

• Evenwijdig met het blad:


• In het blad:


• Uit het blad:




1.5 BEWEGING GELADEN DEELTJE

• Afstand tussen de pijltjes is overal hetzelfde
(homogeen)
• Magneetveld gaat in het bord (X)
• Hoek teta is 90°, dus er is een maximale kracht
• Lading wordt afgebogen naar boven
• We krijgen een cirkelbaan
#$
• 𝑅= %&
• Hoe groter de massa, hoe groter de straal
• Hoe groter de snelheid, hoe groter de straal




3

, 1.6 MAGNETISCHE KRACHT OP EEN STROOM


1.6.1 KENMERKEN

• Een stroom is een verzameling van ladingen
• Onder invloed van de stroom zijn er bewegende ladingen
o Netto beweging van de elektronen = driftsnelheid = -vd
§ Negatief want de elektronen bewegen achteruit (- naar +)
§ Stroom is van + weg
§ Elektronen bewegen tegen de stroom in
§ Hele kleine waarde
® Kabel laptop: -vd = 1/10 mm/s
• Wanneer er een magneetveld aangelegd wordt, gaat er op elk elektron een kracht
uitgevoerd worden
• Draad heeft een bepaalde doorsnede en lengte




1.6.2 AFLEIDING FORMULE

𝐹 = 𝑞𝑣𝐵 = 𝑆𝑙𝑛(−𝑒)(−𝑣𝑑)𝐵 = 𝑆𝑙𝑛𝑒𝑣𝑑𝐵

• De volume van de draad is S (oppervlakte) * l (lengte)
• n is de elektronendichtheid
• -e is de eenheidslading
ð De totale lading is 𝑆𝑙𝑛(−𝑒)
• Stroom I is 𝑆𝑛𝑒𝑣𝑑 => 𝐹 = 𝐼𝑙𝐵
• De stroomzin is die van de positieve lading, tegengesteld aan de stroomzin van
elektronen




4