Elektromagnetisme en Licht

1
(No Transcript)
2
Electromagnetisme-huishoudelijk
4 college-dagdelen 1 praktikum-dagdeel

• Beoordeling
• GEEN SCHRIFTELIJK TENTAMEN,
• WEL verplicht
• Question-marks
• 2 huiswerkopgaves
• praktikum

PRAKTIKUM LCR kring. ZELF zonnodig voorbereiden
de stof uit 1ste semester m.b.t.
signaalverwerking 3-3 t/m 3-14 en 4-4 t/m 4-18 en
5-3 t/m 5-6 -gt o.a. rekenen met complexe
impedanties en overdrachtfuncties. deze stof
dekt de lading, maar extra leesstof wordt ook
nog uitgereikt.
Na 15 juni gaan de colleges Trillingen en Golven
weer verder het vervolg van KF1a
3
Inhoud

• Elektrostatica
• Magnetostatica
• Elektromagnetisme ? Licht
• Elektromagnetische inductie wet van Faraday
• II. Zelfinductie energie
• III. Maxwell vergelijkingen elektromagnetische
  golven

• Griffiths Chapter 7
• Electromotive Force 7.1
• Electromagnetic Induction 7.2 t/m 7.2.2

• UP
• Electromagnetic Induction 29.1 t/m 29.5

4
Wet van Ohm

• Wet van Ohm
• Voorbeelden

5
Waarom stroomt lading?
Materiaal ?(?m)-1 ______________
_____________ geleider koper
6?107 goud
4?107 half-geleider silicium 30
germanium 2 isolator
rubber 10-14 glas
10-12 water
4?10-6
6
V.b. draadstuk
VIR Wet van Ohm
Let op ?? ? E0, R0, Vconstant (ideale
geleider nu echte geleider!)

• V.b. koperdraad
• 1 meter lang
• ? 1 mm ? Opp0.75 mm2
• ?6?107 (?m)-1
• R1/(6?107?0.75?10-6)
• ?0.02 ?

7
Vraag
Waarom is de stroom direct aan?
Stroom is een collectief effect. Alle electronen
bewegen direct. Toch is de individuele snelheid
(drift) van de electronen in de stroomrichting
maar een slakkengangetje (opgave)
8
Elektromotorische kracht (EMK)

• Definitie EMK
• Inductie
• Voorbeelden

9
Definitie EMK
zie hiervoor
10
Inductie
11
Wet van Faraday

• Wet van Faraday
• De en de tekens!
• Voorbeelden

12
Beweeg magneet i.p.v. stroomlus!
Stroom identiek aan vorige voorbeeld (a)
gebruik relativiteit principe (b) doe gewoon
de proef!

Electro- dynamica
13
I.p.v. bewegend B-veld neemt B lineair af!
Laat B lineair afvallen in de tijd ? gaat stroom
lopen door weerstand R
14
Je klapt een paraplu uit in een magnetisch veld
van 0,2 T. De uiteinden van de baleinen zijn met
een metaaldraad met R0,1 Ohm (totale weerstand)
verbonden. Het uitklappen duurt 0,3 seconde. De
straal van de paraplu is 1 m. Hoe groot is
stroomsterkte in draad direct na uitklappen?
B
A ? 20 A B ? 7 A C ? 0.2 A D ? 0 A
I?
Voor uitklappen
Na uitklappen van onderaf bekeken (stroomdraad
rondom in rood)
15
De en de - tekens!
Bovenstaande situatie trek stroomlus naar
rechts ? ?B wordt kleiner
? inductiestroom Iind
(zie figuur) B-veld t.g.v. Iind parallel externe
B-veld
16
Proef opspringende ring
17
Zwevende ring
18
Opspringende ring
19
Proef vallende magneetjes
20
Vallende magneetjes
21
Lenz in de huiskamer?
Begint met ?B0 dus stroom loopt langzaam op om
??B/?t klein te houden!
Begint met ?B?0 dus stroom wil blijven lopen om
??B/?t klein te houden Stroom kan alleen lopen
via een vonk tussen de stekker en de contactdoos!
22
I Wat heb ik geleerd?
23
Vragen

• I1A
• 1 mm ? Opp?0.75mm2
• NA6?1023/Mol
• 63.5g/Mol
• ZCu29 2e-/Cu
• ?Cu?9g/cm3 ? e-/m3? 1.7?1029

24
ten koste van wat loopt de stroom?
Voor liefhebbers
beweeg stroomlus heen en weer ? gaat stroom
lopen door weerstand R
Hiermee loopt er dus geen stroom door de
weerstand!
2. Wel ten koste van persoon die aan stroomlus
trekt! Arbeid verricht door dit individu
per ladingsdrager
25
Inhoud

• Elektrostatica
• Magnetostatica
• Elektromagnetisme ? Licht
• Elektromagnetische inductie wet van Faraday
• II. Zelfinductie energie
• III. Maxwell vergelijkingen elektromagnetische
  golven

• Griffiths Chapter 7
• Electromagnetic Induction 7.2.3 t/m 7.2.4

• UP
• Inductance 30.1 t/m 30.5

26
Zelfinductie

• Definitie
• Voorbeelden
• Toroïde
• Solenoïde
• Coaxiale kabel

27
Zelfinductie L
Eenheid van inductie Henry H
Vs/A
Analoog aan de capaciteit C van een
condensator hangt ook de inductie L slechts af
van de geometrie
28
Gedrag C en L in schakelingen
29
Zelfinductie toroide
30
Zelfinductie solenoïde
31
Zelfinductie coaxiale kabel
32
Energie

• Dissipatie in een weerstand R
• Energie in een capaciteit C
• Energie in een zelfinductor L
• Energie van een elektrische veld configuratie
• Energie van een magnetische veld configuratie

33
Dissipatie in weerstand R
Opmerking de gedissipeerde energie is
weg d.w.z. verdwijnt als warmte
De EMK (V0) pompt iedere seconde I Coulombs
rond. Dat kost werkenergie (batterij
raakt leeg!) Die energie wordt
gedissipeerd in de weerstand R
Wat is numeriek de energie dissipatie?
PVI Volt?Ampère ?Watt
34
Energie in een capaciteit C
zelfinductor L
De capaciteit wordt opgeladen - warmte
ontwikkeling in R weg - opgeladen
capaciteit is opgeslagen energie Hoeveel
energie is dat?
De stroom gaat door de spoel lopen - warmte
ontwikkeling in R weg - stroom in inductor
is opgeslagen energie Hoeveel energie is dat?
35
Energie in E-veld
36
Energie in B-veld
Dus ? hetzelfde! ? handige manier
om L te bepalen L?2UL/I2
37
Opgaven voor jullie
38
II Wat heb ik geleerd?
Zelfinductie
39
Inhoud

• Elektromagnetisme ? Licht
• Elektromagnetische inductie wet van Faraday
• II. Zelfinductie energie
• III. Maxwell vergelijkingen elektromagnetische
  golven

• Griffiths Chapter 7
• Maxwell Equations 7.3.1 t/m 7.3.3
• Maxwell Equations 7.3.4 t/m 7.3.6 Doorlezen en
  passief begrijpen
• Griffiths Chapter 9
• Electromagnetic Waves in Vacuum 9.2.1 t/m
  9.2.2

• UP Chapter 29
• Maxwell Equations 29.7 (passief)
• UP Chapter 32
• Electromagnetic Waves in Vacuum 32.1 t/m 32.3
  (niet EM waves in matter)

40
Maxwell vergelijkingen

• Maxwells term via experimenten
• Maxwells term via behoud van lading
• Maxwell vergelijkingen

41
Waar staan wij nu?
42
Maxwells termopladende condensator
Dus er mist iets! Gebruik feit dat
Magie? Ja, een beetje maar ok zolang resultaat
klopt met experiment!
43
Maxwells term spuitende puntlading
Lading wordt radieel naar buiten gespoten (b.v.
een radioactieve bron in oorsprong)
Symmetrie geen component B tangentieel
boloppervlak
Klopt weer!
44
Behoud van lading(Continuïteit vergelijking)
45
Maxwell vergelijkingen
46
Elektromagnetische golven

• Golfvergelijkingen voor E B
• Eigenschappen

47
Golfvergelijkingen voor E B
vlakke golven
48
Wat impliceren deze vergelijkingen?
49
Eigenschappen
50
Eigenschappen als plaatjes
In het vacuüm bestaan oplossingen van de Maxwell
vergelijkingen (elektromagnetische, EM,
golven) die zich met de lichtsnelheid
voortplanten!
51
III Wat heb ik geleerd?
52
Polarisatie

• leesstof

53
(No Transcript)
54
(No Transcript)
55
Optellen van licht
56
(No Transcript)
57
(No Transcript)
58
(No Transcript)