Magnetisch veld in een solenoid

1 · Voorspel

Een solenoid (een strak gewikkelde spoel) voert stroom door zijn vele windingen. Als je de stroom verhoogt, schaalt de veldsterkte binnenin dan recht evenredig?

• Het veld groeit sneller dan de stroom, want de bijdrage van elke winding stapelt zich op.
• Ja — het inwendige veld is recht evenredig met de stroom.
• Het inwendige veld hangt niet af van de stroom.

2 · Opstelling

1. Open de voorinstelling solenoid-field en druk op Herstel. De solenoid heeft 400 windingen over een lengte van 0.45 m.
2. Zet de aflezing van de inwendige veldsterkte aan.
3. Stel voor elke meting de spoelstroom in en noteer de inwendige veldsterkte.

3 · Verzamel gegevens

Zet voor je drie metingen de veldsterkte B (y-as) uit tegen de stroom I (x-as). Is de lijn recht en door de oorsprong?

4 · Analyseer

1. Reken voor één meting B = μ₀NI/L uit met μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, N = 400, L = 0.45 m. Vergelijk met de tabel.
2. Leg uit waarom het inwendige veld afhangt van het aantal windingen per lengte-eenheid (N/L) en niet van windingen en lengte afzonderlijk — een langere solenoid met evenredig meer windingen geeft hetzelfde veld.

5 · Verdiep

1. Een elektromagneet (zoals in een schrootkraan) is in wezen een solenoid gewikkeld rond een ijzeren kern, die het veld met een factor honderden of duizenden kan vermenigvuldigen (de hoge permeabiliteit van de kern). Leg uit waarom een gewone solenoid met luchtkern zoals deze bij dezelfde stroom en windingen een veel zwakker veld geeft.
2. Buiten een ideale solenoid is het magnetisch veld bijna nul, anders dan het veld van één draad, dat zich naar buiten uitstrekt. Leg, met de velden van de vele afzonderlijke windingen, uit waarom de velden van tegenover elkaar liggende zijden van de spoel elkaar buiten grotendeels opheffen maar binnenin versterken.

De natuurkunde achter dit experiment

← Terug naar experiment

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde