Opstelling: Stroomrichting Wet Van Lenz

Opstelling om (de richting van) een inductiestroom aan te tonen die gaat lopen wanneer een magneet het magneetveld binnen een spoel verandert. Volgens de wet van Lenz zal er een stroom gaan lopen in de spoel zodra er een verandering wordt aangebracht in het magneetveld.
In de opstelling oscilleert een magneet door een spoel. Aan de spoel zijn twee LEDs parallel en tegengesteld geschakeld. Doordat ze tegengesteld geplaatst zijn, zal er maar één van de twee LEDs gaan branden, afhankelijk van de stroomrichting. Omdat de magneet door de spoel oscilleert, veranderd steeds de richting van de magneet ten opzichte van de spoel. De LEDs zullen hierdoor afwisselend branden.

Met deze opstelling kan bijvoorbeeld op middelbare scholen de wet van Lenz toegelicht worden.

Supplies:

  • Statief
  • Statiefklem (2x)
  • Koppelstuk (2x)
  • PVC buis 1.9cm diameter, 9cm lang
  • Koperdraad
  • Tape
  • Lijmvulling
  • Veer (9 á 10 N/m)
  • Staafmagneet, 6cm lang, 1.35T
  • Gewicht (0.5kg)
  • PVC buis 1.4cm diameter, 30cm lang
  • Touw
  • Plank (25x25cm)
  • Stroomdraden (groen en blauw)
  • LED (2x) (groen en rood)
  • Permanent marker
  • Soldeerdraad
  • Schuurpapier/aansteker/mes (om coating te verwijderen)

Tools

  • Platte kop schroevendraaier
  • Opstelling om spoel te draaien
  • Schaar
  • Lijmpistool
  • Striptang
  • Soldeerbout

Step 1: Stap 1: Het Statief

De veer die gebruikt zal worden, heeft een grote uitwijking. Het is daarom van belang dat er een hoog statief gebruikt wordt (circa 1.20 m). Om de spoel en veer op te hangen aan het statief zijn er twee klemmen nodig die bevestigt worden aan het statief m.b.v. een tussenstuk. Alle onderdelen kunnen gemakkelijk worden vastgedraaid met behulp van een hendeltje of een schroevendraaier.
Vanwege de grootte van het statief en het gegeven dat er een massa (circa 60 gram) aan de veer hangt is een stevig onderstel van belang.

Benodigdheden:

  • Statief
  • Statiefklem (2x)
  • Koppelstuk (2x)

Tools:

  • Platte kop schroevendraaier

Step 2: Stap 2: Spoel

De gebruikte spoel heeft 4000 windingen en een lengte van 7cm. Het is belangrijk dat de spoel korter is dan de gebruikte magneet zodat er continu een stroom wordt geïnduceerd.

Een soort gelijke spoel kan besteld of zelf gedraaid worden. De spoel in deze opstelling is zelf gedraaid. Hiervoor is een opstelling gebruikt die te zien is op de foto. Om ervoor te zorgen dat de spoel niet los raakt, is er aan de uiteinden van de spoel tape geplaatst. Ook is de bovenste laag van de spoel vast gezet met behulp van verticale lijnen lijm. De spoel is gedraaid om een buis met een diameter van 1,9cm.

Benodigdheden spoel zelf draaien:

  • PVC buis 1,9cm diameter, circa 9 cm lang
  • Koperdraad
  • Tape
  • Lijmvulling

Tools

  • Opstelling om spoel mee te draaien
  • Schaar
  • Lijmpistool

Step 3: Stap 3: Veer + Magneet + Gewicht

Om een inductiestroom op te wekken die groot genoeg om de LEDs te laten branden wordt er een staafmagneet gebruikt (circa 6 cm in lengte) die een magnetische veldsterkte heeft van ongeveer 1.35 T, dit correspondeert met een kwaliteit van N45 (Supermagnete, 2019). Om de oscillatie van de magneet door de spoel heen soepel te laten verlopen, wordt de magneet in een PVC buis gemonteerd. Dit wordt gedaan met behulp van twee touwtjes die aan beide kanten om de magneet zitten en buiten de buis aangetrokken kunnen worden. De buis inclusief de magneet is met behulp van het bovenste touwtje bevestigd aan een veer (9 á 10 N/m) die aan het statief hangt. Aan de onderkant van de buis is een gewicht (circa 50 gram) bevestigd aan het onderste touwtje. Dit gewicht zorgt ervoor dat de oscillatie stabiel verloopt. De diameter van de gebruikte PVC buis, waarin de magneet zich bevindt, is ongeveer 1.4 cm in lengte.

Benodigdheden

  • Veer met veerconstante van 9 á 10 N/m
  • Staafmagneet, 6 cm lang, 1.35 Tesla
  • Gewicht circa 50 gram
  • PVC buis 1.4cm diameter, circa 30 cm lang.
  • Touw
  • Tape

Tools

  • Schaar

Step 4: Stap 4: LEDs

Zoals te zien is op bovenstaande foto, is de schakeling die gekoppeld is aan de spoel aangegeven op het houten plankje(25x25 cm). De schakeling bevat twee LEDs (rood en groen) om hiermee aan te tonen dat de stroomrichting verandert als gevolg van de oscillatie van de magneet door de spoel heen. Naast de twee LEDs is met een schematische weergave de stroomrichting in de spoel aangegeven. De schematische weergaven is verwezenlijkt met behulp van stroomdraden en LEDs. Zoals in de schematische weergave is te zien, zijn de twee LEDs in tegengestelde richting geplaatst. De inductiestroom zal volgens de wet van Lenz steeds veranderen van richting door de oscillatie van de magneet door de spoel. Zo zal één van de twee LEDs gaan branden.

De groenen stroomdraden zijn verbonden met de spoel. De blauwe draden zijn verbonden met de LEDs. De uiteinden van de stroomdraden zijn gestript en aan elkaar gesoldeerd. Hiervoor is de beschermende en isolerende coating van de draden verwijderd. Dit kan door de laag weg te branden of weg te schuren met schuurpapier of een mes. Om de stroomdraden goed op hun plek te houden, is een nietpistool gebruikt.

Benodigdheden

  • Plank (25x25cm)
  • Stroomdraden (groen en blauw)
  • LED (2x) (groen en rood)
  • Permanent marker
  • Tape
  • Nietjes


Tools

  • Striptang
  • Soldeerbout
  • Soldeerdraad
  • Schuurpapier/aansteker/mes (om coating te verwijderen)
  • Nietpistool

Share

    Recommendations

    • Backyard Contest

      Backyard Contest
    • Stone Concrete and Cement Contest

      Stone Concrete and Cement Contest
    • Sensors Contest

      Sensors Contest

    Discussions