Vraag 15Munt krimpen
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- Bij deze vraag heb je de spanning uit de opgave en een stroomsterkte uit figuur 6 nodig.
- Met spanning en stroomsterkte kies je de formule voor elektrisch vermogen die hier past.
- In het diagram zoek je de hoogste stroomsterkte, want het gaat om het maximale vermogen.
- Daarna vergelijk je je uitkomst met de voorbeelden in figuur 9 en kijk je welke orde van grootte het dichtst benadert.
Hier verliezen leerlingen punten
- Reken kilovolt eerst om naar volt, anders klopt je uitkomst niet.
- Lees in figuur 6 de hoogste waarde af, en niet de stroomsterkte op een willekeurig moment.
- Laat je berekening zien en schrijf erbij welk voorbeeld uit figuur 9 je kiest en waarom.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Een webshop verkoopt ‘gekrompen’ munten. Figuur 1 toont een munt voor het krimpen en een munt na het krimpen. figuur 1 Na het krimpen is de diameter van de munt kleiner geworden en de dikte van de munt toegenomen.
Om het krimpen uit te voeren, wordt de munt in een spoel geplaatst. De spoel wordt via twee aansluitpunten en een schakelaar aangesloten op een hoogspanningsbron. Zie de foto in figuur 2 en de tekening in figuur 3. figuur 2 figuur 3 Tijdens het krimpen van de munt wordt de stroom zo groot dat een gewone schakelaar zou smelten. Daarom wordt de stroomkring gesloten door twee massieve metalen bollen dicht bij elkaar te brengen. Zie figuur 4. figuur 4 In de gesloten toestand van de schakelaar is de elektrische veldsterkte tussen de bollen groot, waardoor de tussenliggende luchtmoleculen ioniseren. De lucht wordt dan geleidend en er vindt een ontlading plaats. In figuur 5 staan vier schetsen van het elektrisch veld en van de netto ladingsverdeling op de buitenkant van de bollen. figuur 5
Tijdens de ontlading loopt er een stroom I door de spoel en ontstaat er spoel binnen de spoel een magnetisch veld loodrecht op het vooraanzicht van de munt. Figuur 6 toont het ( I , t )-diagram. spoel figuur 6 figuur 7 Door elektromagnetische inductie gaan vrije elektronen langs de rand van de munt bewegen. Zie figuur 7. Dit leidt tot een elektrische stroom die we de inductiestroom noemen.
Ten gevolge van het magnetisch veld van figuur 8 de spoel ondervinden de elektronen die langs de rand van de munt bewegen een lorentzkracht. De lorentzkracht is naar het midden van de munt gericht. Hierdoor wordt de rand van de munt naar binnen geperst en krimpt de munt. In figuur 8 is de lorentzkracht aangegeven met pijlen. Ook is een winding van de spoel getekend. Op de uitwerkbijlage staan twee zinnen over de situatie in figuur 8.
Om de munt te laten krimpen moet de hoogspanningsbron vermogen leveren. De spanning die wordt gebruikt is 7 kV . In figuur 9 staan een aantal voorbeelden van (gemiddelde) elektrische vermogens. figuur 9
Bepaal met behulp van figuur 6 bij welk voorbeeld in figuur 9 het vermogen van dezelfde orde van grootte is als het maximale opgenomen vermogen tijdens het krimpen van de munt.