Docentenhandleiding elektromagnetisme

Download deze docentenhandleiding als pdf

Omschrijving

Dit lesmateriaal behandelt de theorie over elektrische en magnetische velden. Het is alleen geschreven voor het vwo omdat deze onderwerpen niet in het curriculum van de havo staan. De practica die bij dit onderwerp horen, maken allemaal gebruik van simulaties en niet van “echte” experimenten. Hiervoor is gekozen omdat door het gebruik van simulaties het onzichtbare zichtbaar wordt gemaakt. Uiteraard kunnen de simulaties worden aangevuld met experimenten. Het lesmateriaal bestaat uit 7 practica waarvan 3 kwalitatief van aard zijn, 3 kwantitatief en een toepassing (massaspectrometer). De simulaties zijn allemaal op het internet te vinden en draaien in de browser zodat er niets voor geïnstalleerd hoeft te worden. Het is ook mogelijk om een deel van de simulaties klassikaal te behandelen als voorbereiding op een volgend practicum om op deze manier tijdwinst te behalen. Het is ook mogelijk om P1 t/m P3 gelijktijdig te doen. Tijdens het kringgesprek begin je dan met de groepjes die P1 gedaan hebben, vervolgens P2 en eindig je met de afleiding van de wet van Coulomb.

In dit lesmateriaal zijn geen vraagstukken opgenomen. Er wordt vanuit gegaan dat de docent deze zelf kan vinden in de methode die hij/zij gebruikt.  

Domeinen

Dit lesmateriaal bevat practica over elektrische en magnetische velden. Dit komt alleen voor in het VWO curriculum en valt onder domein D2. Het omvat niet heel D2 (Inductie ontbreekt).

Voorkennis

In dit lesmateriaal wordt er vanuit gegaan dat leerlingen een basisidee hebben van atoombouw (positieve kern en elektronen). Daarnaast is het van belang dat de leerling zelf op de computer/Chromebook simulaties kan opzoeken en gebruiken. Het lesmateriaal voor vwo 5 of 6 zodat er ook vanuit wordt gegaan dat leerlingen zelf een onderzoek kunnen opzetten en verwerken (inclusief grafieken en coördinatentransformatie).

Inhoud van lesmateriaal

Practica

• Inhoud van lesmateriaal

  Practica

• P1: Simulatie van een ballon die teken een trui wordt gewreven
  • Statische elektriciteit
  • Aantrekkende kracht tussen + en – lading
  • Elektrische influentie
  • Elektrische kracht werkt op afstand à introductie veld
  • Kwalitatieve simulatie
• P2: Elektrische velden rond geladen deeltjes
  • Radieel veld rond positieve of negatieve puntladingen
  • Begrip testlading
  • Kracht op geladen deeltje
  • Samengestelde velden rond meerdere geladen deeltjes
  • Van radieel veld naar homogeen veld
  • Kwalitatieve simulatie
• P3: Wet van Coulomb
  • Kwantitatieve simulatie
  • Afleiding wet van Coulomb
  • Kracht tussen geladen deeltjes
• P4: Gedrag van een geladen deeltje in een elektrische veld
  • Kwantitatieve simulatie
  • Simulatie is in Grieks (geen probleem om te begrijpen)[1]
  • Versnelde beweging in 1 dimensie (uitbreiding naar 2 dimensies (“horizontale worp”) mogelijk
  • Verband tussen elektrische veldsterkte, snelheid en kinetische energie
  •        
• P5: Simulatie van een geladen deeltje in een magnetisch veld
  • Kwalitatieve simulatie
  • Invloed richting B veld op Lorentzkracht
  • Invloed van snelheid op grootte van Lorentzkracht
  • Invloed van lading op grootte van Lorentzkracht
• P6: Geladen deeltje in een magnetisch veld
  • Kwantitatieve simulatie
  • Verband tussen massa, lading, snelheid, B-veld en straal van het deeltje
  • 
  • Deze simulatie kan ook kwalitatief gebruikt worden omdat de verschillende banen van deeltjes zichtbaar blijven en vergeleken kan worden.
  • Afleiding van bovenstaande formule uit de formule van de Lorentzkracht en middelpuntzoekende kracht

• P7: Massaspectrometer
  • Al het geleerde toepassen in een massaspectrometer
  • Combinatie elektrisch en magnetisch veld lijdt tot een snelheidsfilter
  • Schifting van deeltjes op basis van massa in de massaspectrometer
  • Deeltjes met verschillende massa en lading        

Volgorde materiaal