Inductiespanning

Download docentenhandleiding van dit practicum als pdf

Practicum Inductiespanning

Inductiespanning

Algemene beschrijving

Omschrijving

Michael Faraday en Joseph Henry toonden rond 1830 aan dat een veranderd magnetisch veld een geïnduceerde spanning in een spoel kan veroorzaken. Wanneer de spoel een gesloten stroomkring betreft kan er zelfs een stroom in de spoel gaan lopen (ondanks dat er geen fysieke spanningsbron is aangesloten op de spoel). Met de opstelling in de figuur hiernaast kan een inductiespanning over de spoel worden gemeten. Van welke factoren is de geïnduceerde spanning afhankelijk?

Welk wiskundig model kunnen we opstellen? Hoe kunnen we experimenteel toetsen of dit model klopt?

Leerdoelen inhoud

Leerdoelen vaardigheid

Voorkennis

Benodigdheden

Meten met Coach

Zie bijlage A.

Klassikale introductie van het practicum

Uitvoering/verwerking

  1. Klassikale introductie (zie hierboven).
  2. Klassikaal: Laat een magneet door een spoel vallen en laat de leerlingen de (Uind,t)-grafiek zien die gemaakt is in Coach.
  3. In groepjes (10 minuten): Laat leerlingen een lijst maken met grootheden waar ze denken dat de opgewekte inductiespanning van afhankelijk is. Laat ze met de genoteerde grootheden een voorstel noteren voor de formule Uind = ….
  4. Klassikaal: Inventariseer en maak een lijst op het bord met grootheden waar de opgewekte inductiespanning volgende leerlingen van afhankelijk is.
  5. Klassikaal (of in groepjes (10 minuten)): Vraag leerlingen welke grootheden we met de beschikbare spullen kunnen onderzoeken/variëren. Hoe pakken we dit aan? Als we één grootheid variëren, hoe houden we de andere grootheden dan constant?
  6. Klassikaal: verander, indien mogelijk, een aantal grootheden. Laat de magneet weer door de spoel vallen en kijk hoe de waarde voor Uind verandert. Wordt deze groter of kleiner?

7. In groepjes (5 minuten): laat leerlingen met de gevonden resultaten een eindformule voor Uind noteren.

8. Klassikaal: inventariseer en maak samen een klassikale eindformule voor Uind. Waarschijnlijk komen ze op:

9. Klassikaal: Noteer in overleg met de klas eventuele aanpassingen aan het model (nadat bovenstaande is besproken). Met oog op de vervolgopdracht (werkblad 2) is het belangrijk dat leerlingen de juiste formule noteren in hun schrift:

10. Bespreek dat natuurkundig onderzoek vaak start op de manier waarop wij deze demo hebben aangepakt. Er wordt een observatie gedaan, er worden voorstellen voor modellen gedaan, er worden experimentele toetsen uitgevoerd en modellen worden weer aangepast.

Tips

Organisatie

Voorbeeld resultaten

Leerlingen noemen qua variabelen bijvoorbeeld de volgende grootheden:

      - Sterkte magneet

      - Straal spoel
      - Valtijd/snelheid/afstand
      - Massa magneet
      - Aantal windingen

            - Lengte magneet
      - Stroomrichting

Voorbeeld van een whiteboard van leerlingen.

 

Bijlage A: Meten met Coach