## 5.2 De wet van Faraday

Klik hier

Start het applet

- Kies het tabblad 'Pickup Coil'.
- Plaats de veldmeter zo dat hij de waarde van de veldsterkte in het midden van de spoel aangeeft.
- Sluit in plaats van de lamp de voltmeter aan.
- We gaan nu onderzoeken wanneer de voltmeter een uitslag geeft en of de uitslag bij bepaalde handelingen groter of kleiner wordt.
- Let op: de uitslag kan ook omkeren!

Je hebt nu een grote stap gezet in het oplossen van de vraag: hoe maak je elektriciteit uit magnetisme?

Je bent steeds bezig geweest met het veranderen van de omvatte flux van de spoel. Dat leverde een uitslag op.

Een andere manier om dat te doen is de sterkte van de magneet constant houden en de magneet door de spoel heen te bewegen.

Veel meer dan een magneet en een spoel heb je niet nodig om een elektrische stroom op gang te brengen. Toen onderzoekers dit voor het eerst probeerden, hielden ze de magneet in de buurt van de spoel, zoals jij zelf ook hebt gedaan. Maar hoe dicht de magneet ook bij de spoel gehouden werd, er ging geen stroom lopen. Michael Faraday wist uiteindelijk het geheim te ontrafelen. Hij ontdekte dat het er niet zozeer om ging de magneet bij de spoel te houden, maar om de magneet bij de spoel te brengen. Niet een stilstaande, maar een bewegende magneet kan een elektrische stroom op gang brengen!

Nauwkeuriger gezegd: een veranderende magnetische flux zorgt voor een elektrische spanning. We kunnen dit ook als vergelijking schrijven (de Wet van Faraday):

Vind = N · ΔΦ / Δt

Hierin is Vind de zogenaamde inductiespanning (in V) over de spoel, N het aantal windingen van de spoel, ΔΦ de fluxverandering (in Wb) en Δt de tijd waarbinnen deze verandering plaatsvindt (in s).

Als de spoel zich in een gesloten stroomkring bevindt, wordt er door de inductiespanning uiteraard een elektrische stroom op gang gebracht. Een beetje zoals een batterij dat ook kan doen.
Het creëren van een elektrische spanning door magnetische fluxverandering wordt ook wel inductie genoemd.

Overigens ontstaat een fluxverandering niet alleen door het bewegen van een magneet. Hiermee verander je B, maar we kunnen natuurlijk ook de oppervlakte A veranderen om een ΔΦ te krijgen. In opgave 42 zie je hier voorbeelden van.

Opgave 42)

In figuur 5.2.1 zie je een vierkant draadraam dat zich in een uniform magnetisch veld van 0,450 T bevindt. Het draadraam wordt vanaf t = 0 s met een constante snelheid van 3,00 m/s naar rechts getrokken.
De totale weerstand van het draadraam is 0,230 Ω.

a. Teken in een (I,t)-diagram het verloop van de geïnduceerde stroom voor t = 0 s tot t = 0,5 s.

b. Bepaal de richting van deze stroom.

Vervolgens wordt het draadraam in hetzelfde magnetisch veld opgehangen en met constante hoeksnelheid rondgedraaid. In figuur 5.2.2 is te zien hoe de oppervlakte loodrecht op het magnetisch veld verandert als functie van de tijd.

c. Schets het verloop van de geïnduceerde stroom voor dezelfde tijdspanne. Een stroom linksom is positief, rechtsom negatief. (Hint: als de fluxverandering niet constant is, neem je de afgeleide van F naar t: Vind = N · ΔΦ / Δt.)