6 MAGNETISME EN ELEKTROMAGNETISME

Evalueren in fysica 6-de jaar blz. 1

6 MAGNETISME EN ELEKTROMAGNETISME 1 Meerkeuze 1.1 Drie spoelen A, B en C zijn in serie in een kring geschakeld. In de kring bevindt zich een ideale spanningsbron van 24 V. Van elke spoel zijn lengte, elektrische weerstand en het aantal windingen gekend.

Spoel A: l = 4,0 cm, R = 12 Ω n = 100 windingen Spoel B: l = 12 cm, R = 8,0 Ω n = 200 windingen Spoel C: l = 6,0 cm, R = 4,0 Ω n = 50 windingen Dan is de magnetische inductie het grootst in: • spoel A • spoel B • spoel C • alle spoelen gelijk 1.2 De figuur stelt een verticale geleider voor die een horizontale kartonnen plaat doorboort.

De stroomzin in de geleider en de richting en zin van de aardmagnetische inductie zijn aangegeven. In welk punt kan men door de gepaste stroom(sterkte) door de geleider te sturen de magnetische inductie in dat punt op nul brengen. Alle punten liggen op gelijke afstand van de geleider. • punt a • punt b • punt c • punt d

Evalueren in fysica 6-de jaar blz. 2 1.3 De draad staat loodrecht op de stippellijn (=de as van de spoel)

De draad beweegt: • naar rechts • naar links • naar boven • naar onder 1.4 Een ijzeren staafje ligt op een hoefijzermagneet. Het staafje wordt doorlopen door een elektrische stroom. Wat doet het? Motiveer je antwoord! • Het staafje rolt over de magneet volgens de richting A • Het staafje rolt over de magneet volgens de richting V • Het staafje roteert om zijn middelpunt O • Er gebeurt helemaal niets

1.5 Het magnetisme van een permanente magneet komt door: • de aanwezigheid van protonen in de kern • de aanwezigheid van elektronen rond de kern • de aanwezigheid van bewegende elektronen rond de kern • de aanwezigheid van neutronen in de kern 4.6 Een elektron beweegt met een snelheid v , parallel met een stroomvoerende draad.

ev Welke van de volgende uitspraken over de krachtwerking van de stroomvoerende draad op dit elektron is dan juist? Toon aan op de figuur. • Het elektron ondervindt geen krachtwerking. • Het elektron ondervindt een krachtwerking horizontaal naar achter. • Het elektron ondervindt een krachtwerking horizontaal naar voren. • Het elektron ondervindt een krachtwerking verticaal naar boven. • Het elektron ondervindt een krachtwerking verticaal naar onder.


2 Juist of fout 2.1 In punt p, binnenin de stroomvoerende solenoïde, wordt de magnetische inductie als volgt voorgesteld:

2.2 De magnetische noordpool ligt in het noorden van de aardbol 2.3 De middenstoffen die het magnetisch veld van een spoel verzwakken, hebben een relatieve permeabiliteit kleiner dan een. 2.4 Een geleider die zich in een magnetisch veld bevindt ondervindt een laplacekracht. 2.5 Een kompas is een magneetnaaldje waarvan de zuidpool naar het geografische zuiden van de aarde is gericht. 2.6 Als we bij een solenoïde de lengte verdubbelen, het aantal windingen halveren en de stroomsterkte onveranderd laten, dan zal de magnetische inductie binnen de solenoïde vier maal kleiner worden. 2.7 Alleen wanneer twee ongeladen metalen voorwerpen elkaar afstoten bewijst dit dat beide voorwerpen magnetisch zijn. 2.8 Een lichaam dat een magneet aantrekt is magnetisch. 2.9 Als je een magneet verhit, blijft het magnetisme ongestoord. 2.10 Een magneet kan haar magnetische eigenschappen verliezen als men ze laat vallen


3 Reproductie 3.1 Waartoe dient een relais? Leg aan de hand van een duidelijke tekening de werking van een relais uit. 3.2 Geef een volledige, beredeneerde afleiding om de grootte van de inductiespanning te bepalen, die kan optreden tussen de uiteinden van een geleider. Aan welke voorwaarde(n) moet voldaan zijn voor het optreden van een inductiespanning? En voor een inductiestroom? Formuleer de hierbij horende wet. Geef een voorbeeld uit het dagelijks leven waar inductiestroom optreedt en verklaar je keuze. 3.3 Geef een indeling van de stoffen, steunend op de waarde van de relatieve permeabiliteit. 3.4 Beschrijf de krachtwerking van een magnetisch veld op een doorstroomd geleidend draadraam (met figuur) en de werking van de gelijkstroommotor. 3.5.1 Teken een spanningsbron zodat bij het sluiten van de kring de rechte geleider ab uit de magneet wordt gestoten. 3.5.2 Hoe definieert men, steunend op deze proef, de magnetische inductievector: geef grootte, richting en zin van de magnetische inductie. 3.6 We hebben de kracht die een stroomgeleider ondervindt in een magnetisch veld proefondervindelijk onderzocht. Hoe noemt men deze kracht? Teken die kracht, inwerkend op de geleider die loodrecht op het blad staat en waarvan de stroomzin uit het blad komt. 3.7 Bespreek kort de magnetische krachtwerking op een stroomvoerend raam. 3.8.1 Teken een spanningsbron zodat bij het sluiten van de kring de rechte geleider ab uit de magneet wordt gestoten.

3.8.2 Hoe definieert men, steunend op deze proef, de magnetische inductievector: geef grootte, richting en zin van de magnetische inductie. 3.9 Leg het principe uit van de werking van een dynamo.


4 Grafieken interpreteren en opstellen 4.1 Welke grafiek geeft het best de magnetische inductie in functie van de afstand d weer van een rechte geleider met constante stroomsterkte:

4.2 Schets het verband tussen de Lorentzkracht op een doorstroomde geleider in een magnetisch veld als functie van de ingesloten hoek tussen de veldlijnen en de stroomrichting. 4.3 Een draad staat loodrecht op je blad. Er loopt stroom doorheen die naar jou toe wijst. Op de draad werkt lorentzkracht die op je blad naar beneden gericht is. Teken deze situatie. Teken er het magnetisch veld bij. 4.4 De grafiek toont hoe de flux als functie van de tijd verandert in een spoeltje. Teken de daarbij horende grafiek die de inductiespanning in dat spoeltje geeft en verklaar je redenering.

5 Rekenvragen 5.1 Een rechthoekig raampje wordt met een constante snelheid van 4,0 cm/s naar rechts verschoven zodat het terechtkomt in een homogeen magnetisch veld. De veldlijnen staan loodrecht op het blad met hun zin in het blad. De grootte van de magnetische inductie is 0,52 T.

Het raampje heeft een lengte van 4,0 cm en een breedte van 3,0 cm. Bij het binnenkomen van het magnetisch veld zal er in het raampje een inductiestroom ontstaan Teken de ontstane inductiestroom. Bereken de gemiddelde inductiespanning in het raampje.


5.2 Elke zijde van een kubus is 40,0 cm (zie figuur). Vier rechte stroomgeleiders (ab, bc, cd en da) vormen een gesloten stroomlus waarin een stroom van 5,0 A vloeit. Een homogeen magnetisch veld in de y-richting aanwezig, de grootte ervan bedraagt 0,0200 T Bereken de grootte en bepaal ook de richting en zin van de laplacekracht op elke rechte geleider. 5.3 Een proton vliegt met een snelheid van 30,0 km/h dwars door een spoel (dus evenwijdig met de windingen). De spoel heeft 70 windingen per cm en wordt door een stroom van 15,0 A doorlopen. Bepaal de grootte van de magnetische inductie in de spoel en de kracht op het proton. 5.4 Tussen twee evenwijdige platen wordt een spanning van 10 V aangelegd. De platen bevinden zich op 5,0 cm van elkaar. In het gebied tussen de platen werkt een magnetische inductie van 10 mT (overal tussen de platen aanwezig). Er beweegt een geladen deeltje zonder dat het wordt afgebogen.

• • •

Is de grootte van de lading van belang? (In verband met de mogelijkheid rechtdoor te gaan zonder afgebogen te worden). Leg uit. Is het teken van de lading van belang in deze opstelling? Leg uit. Bepaal voor welke snelheid er geen afbuiging optreedt.

5.5 De afstand tussen twee zeer lange evenwijdige draden is 15 cm. De stroomsterkte in één draad is 16 A. In een punt P dat 12 cm van deze draad verwijderd is en 3,0 cm van de andere draad, is de magnetische inductie gelijk aan 0. Maak een tekening van deze situatie: de draden staan loodrecht op het vlak van je tekening. Teken de magnetische veldlijnen in het punt P. Duid de stroomzin en de zin van de veldlijnen aan. Teken de magnetische inductievectoren in het punt P. Bereken de stroomsterkte in de tweede draad.


6 Inzichtvragen 6.1 Een elektromagneet wekt een magnetisch veld op waarvan de veldlijnen loodrecht op het blad staan met de zin eruit. Teken de inductiestroom die ontstaat in de hieronder getekende ring op het ogenblik dat de elektromagneet geopend wordt. Leg uit.

6.2 Geef twee redenen waarom motoren opwarmen bij het gebruik ervan. 6.3 Een transformator kan niet werken met gelijkspanning. Een transformator kan wél werken met gelijkspanning. Bewijs dat beide beweringen waar zijn. 6.4 Hoe kan men, enkel door gebruik van een magneetnaald, nagaan of een voorwerp gemagnetiseerd is? 6.5 Waarom mag je bij het bepalen van het geografische noorden het kompas niet gebruiken in de buurt van een hoogspanning of een geëlektrificeerde spoorlijn? 6.6 Iemand heeft in zijn hand twee draadjes met twee ijzeren spelden. Hij brengt de spelden bij de zuidpool van een magneet. Zullen ze elkaar aantrekken of afstoten? Welke polen ontstaan bij de onderste punten van de spelden? 6.7 Hoe kan men een ferromagnetische stof demagnetiseren?

7 Doe vragen Je beschikt over een solenoïde met 300 windingen en je wil thuis de spanning van het net (230 V) aftransformeren naar een spanning van 11,0 V. Wat heb je naast snoeren nog nodig? Teken het volledig schakelschema en leg uit hoe je te werk gaat


7 ELEKTRONICA - VASTE STOF FYSICA 1 Meerkeuzevragen 1.1 Van een P - type halfgeleider kan men zeggen dat hij: • A positief geladen is • B negatief geladen is • C gedopeerd is met een driewaardig atoom • D gedopeerd is met een vijfwaardig atoom 1.2 Van een N-type halfgeleider kan men zeggen dat hij: • A positief geladen is • B negatief geladen is • C gedopeerd is met een driewaardig atoom • D gedopeerd is met een vijfwaardig atoom 1.3 Welke uitspraak is juist? 1 De elektrische geleidbaarheid van halfgeleidermateriaal hangt af van het aantal beweegbare ladingsdragers 2 De elektrische geleidbaarheid van halfgeleidermateriaal hangt af van de waardigheid van de halfgeleideratomen 3 De elektrische geleidbaarheid van halfgeleidermateriaal hangt af van de uitwendige geometrie van het halfgeleidermateriaal • • • •

A B C D

Uitspraak 1 Uitspraak 2 Uitspraak 3 Uitspraken 1 en 2

1.4 Welke van de onderstaande antwoorden is juist? N -silicium wordt gedopeerd met bijvoorbeeld: 1 fosfor, arsenicum of antimoon 2 germanium of tin 3 boor of indium • A antwoord 1 • B antwoord 2 • C antwoord 3 • D geen van de antwoorden is juist 1.5 Bij een pn-junctie zonder uitwendige spanningsbron zal: • A het p-gebied negatief geladen worden en het n-gebied positief • B het n-gebied het teveel aan positieve gaten afstaan aan het p-gebied, het p-gebied het teveel aan elektronen afstaan aan het n-gebied • C het n-gebied elektronen opnemen en het p-gebied positieve gaten zodat een potentiaal verschil ontstaat • D het n-gebied negatief geladen worden en het p-gebied positief

Evalueren in fysica 6-de jaar blz. 9 1.6 Hoe groot is UAB voor het onderstaand schema met gebruik van siliciumdiodes? • A -0.6 V • B 0.2 V • C 0.6 V • D 10.0 V

2 Juist of fout 2.1 De weerstand van een halfgeleider stijgt als de temperatuur stijgt. 2.2 Een N-type halfgeleider geleidt beter dan Si zonder toevoegingen. 2.3 Een NPN transistor geleidt als de collectorspanning positief is t.o.v. de emittor en de basisspanning negatief is t.o.v. de emittor.

3 Reproductie 3.1 Hoe bekomt men een N-type Silicium halfgeleider? Leg uit. Is de geleidbaarheid nu groter of kleiner dan bij zuiver Silicium? Verklaar. Is dit N-type halfgeleider elektrisch neutraal, negatief of positief? Bevat een N-type halfgeleider ook holtes? 3.2 Teken op microscopisch niveau hoe een diode is opgebouwd. Wat gebeurt er in het grensvlak? Duid dit op je getekende figuur aan. 3.3 Hoe moet een diode in een kring geschakeld staan om een lampje te doen branden? Teken het schakelschema met spanningsbron, lampje en diode. Verklaar waarom pas vanaf een bepaalde minimale spanning een merkbare stroom in de lus van de getekende schakeling vloeit. Hoe noemt men deze spanning? 3.4 Geef de ideale stroomspanning karakteristiek. 3.5 Geef twee toepassingen van diodes. 3.6 Verklaar volgende begrippen: N-Si en recombinatie. 3.7 Hoe bekomt men een N-type silicium?

4 Grafieken opstellen en interpreteren 4.1 Verklaar met grafieken waarom steeds een condensator wordt toegevoegd aan een dubbelfasige gelijkrichter. Maak daarbij onderscheid tussen condensatoren met hoge en met lage capaciteit


5 Rekenvraag 5.1 Bereken de stroomsterkte door de diode. Bereken de waarde van de weerstand, onderaan in de kring geschakeld.

6 Inzichtvragen 6.1 Draagt een stukje N - silicium een netto negatieve lading? 6.2 Verklaar de geleiding in P - silicium met de vlakke voorstellingen met het energiebanden model. 6.3 Is een N-type silicium elektrisch neutraal, negatief of positief?

7 Doe vragen 7.1 Teken het schakelschema om het verband tussen de spanning over en de stroom door een diode te meten. Vergeet niet de spanningsbron en de nodige meettoestellen te tekenen. 7.2 Geef de stroomspanning karakteristiek van de diode. 7.3 Wat bedoelt men met de drempelspanning Ud. Duid deze spanning aan op de grafiek van 7.2. 7.4 Verklaar het verband tussen U en I voor een spanning lager dan Ud , maak gebruik van de in het kristal aanwezige elektrische velden.


8 TRILLINGEN 1 Meerkeuze 1.1 Een massa m hangt aan een veer en voert een vrije ongedempte harmonische trilling uit met een periode T. Als de veer middendoor gesneden wordt en dezelfde massa hangt aan de halve veer, dan zal de nieuwe periode zijn: (de massa van de veer zelf is verwaarloosbaar klein t.o.v. de massa m) • 2T • 2 T T • 2 • T T • 2 1.2 Als men de slingerlengte van een slinger vier keer groter maakt, dan wordt de frequentie: • vier keer groter • vier keer kleiner • twee keer groter • twee keer kleiner 1.3 Als men de slingerlengte van een slinger 4x groter maakt, dan wordt de frequentie: • 4x groter • 4x kleiner • 2x groter • 2x kleiner

2 Juist of foutvragen 3 Reproductievragen 3.1 Welke zijn de voorwaarden opdat 2 mechanische systemen met elkaar in resonantie zouden treden? 3.2 Bereken de kracht en de energie bij een harmonische trilling. 3.3 Zoek de uitdrukking van de energie bij een harmonische trilling.


4 Grafisch werk 4.1 Een lichaam is tezelfdertijd onderhevig aan twee harmonische trillingen in dezelfde richting die gelijk starten in de evenwichtsstand. De amplitude van trilling 1 is 1,5 cm; die van trilling 2 is 2,5 cm. Beiden hebben een frequentie van 0,25 Hz. Bereken de periode van beide trillingen. Teken beide trillingen, evenals hun samengestelde, in éénzelfde x(t)-grafiek (3 verschillende kleuren)

4.2 Op bovenstaande figuur staat een trilling met een frequentie van 440 Hz geproduceerd door een trompet. a) Hoe groot zal de waarde van t1 zijn? En hoe groot de waarde van t2? Een stemvork produceert ook een toon van 440 Hz. b) Teken de trilling van de stemvork (een zuivere ‘la’) in dezelfde figuur. c) Hoe zie je aan de figuren dat die ‘la’s’ bij beide instrumenten anders klinken? Leg uit. d) Als de trompet de ‘la’ luider zou gaan spelen, hoe zou de trilling er dan uitzien? Schets deze nieuwe trilling in kleur op de grafiek. 4.3 Schets de y(t)-grafiek voor een gedempte harmonische trilling.

5 Rekenvragen 5.1 De volgende trillingen hebben dezelfde richting: π π y1 = 0,030 sin(ω × t + ) en y 2 = 0,040 sin(ω × t + ) 4 3 Bereken de resulterende trilling Bepaal de resulterende trilling met behulp van fasoren. 5.2 Een stemvork trilt met een frequentie van 440 Hz. Hoe groot is dan de periode van de trilling? Kan je nu de maximale snelheid van de uiteinden van de stemvork berekenen? Welk gegeven ontbreekt? 5.3 Een massa van 400 g is in rust opgehangen aan een veer. We oefenen op de massa een kracht uit van 2,15 N waardoor de veer 5,0 cm verlengt. Bij het loslaten

Evalueren in fysica 6-de jaar blz. 13 van de massa voert zij een EHT uit. Bereken de periode en de frequentie van deze trilling. 5.4 Door aan een veer een massa van 10,0 kg te hangen, wordt deze 1,00 cm uitgerekt. Men vervangt deze massa door een van 100 kg en laat ze om haar evenwichtsstand trillen. Bereken de frequentie. 5.5 In een etalage van een speelgoedwinkel hing er rond sinterklaastijd een Zwarte Piet aan een veer. Zwarte Piet voerde een verticale trilling uit met een trillingstijd van 1,80 s. Toevallig lag er een dergelijke veer in het vaklokaal; als je daar 250 g aan hing rekte hij 16,0 cm uit. a) Bereken de veerconstante; b) Bereken de massa van Zwarte Piet; c) Bereken hoe groot de periode zou worden als Zwarte Piet een zak op zijn rug zou dragen, met evenveel massa als zijn eigen massa. 5.6 Een massa van 0,100 kg voert een harmonische trilling uit waarbij de amplitude A = 0,50 m, de pulsatie ω = 3,14 rad/s en de fasehoek op het begintijdstip = π/8 rad bedragen. Bereken: a) de periode en de frequentie van de trillende massa; b) op welk ogenblik de uitwijking maximaal of minimaal is; c) de grootte van de snelheid op het ogenblik dat de uitwijking max (min) is; d) de grootte van de versnelling op het ogenblik dat de uitwijking max (min) is; e) de mechanische energie van de massa. 5.7 In een etalage van een speelgoedwinkel hing rond de sinterklaastijd een Zwarte Piet aan een veer. Zwarte Pier voerde een verticale beweging uit met een periode van 1,80 s. Als je aan dezelfde veer 250 g marsepein hangt rekt ze 16,0 cm uit. Bereken de veerconstante en de massa van Zwarte Piet

6 Inzichtvragen 6.1 Vier slingers zijn opgehangen aan een gespannen touw: de eerste drie slingers hebben dezelfde lengte. De tweede, derde en vierde slinger hebben dezelfde massa. Wat zal er gebeuren als de tweede slinger aan het slingeren gebracht wordt? Hoe noemt men dit verschijnsel – leg uit!


6.2 Loskomende luchtwervelingen veroorzaakten het instorten van de Tacoma brug. Verklaar! 6.3 Een lichaam voert een harmonische trilling uit. Als de amplitude van de trilling wordt verdubbeld, wat gebeurt er dan met: • de mechanische energie • de maximale snelheid • de maximale versnelling Verklaar telkens! 6.4 Onderlijn in onderstaande paren (naast elkaar) welk van de twee de hoogste frequentie heeft: Geluid waarneembaar door menselijk oor Geluid uitgezonden door een ziekenwagen Zichtbaar licht Een vleugelslag van 1000 slagen per seconde

Golven gebruikt bij echografie Waargenomen frequentie als deze ziekenwagen zich van de waarnemer verwijdert Infrarood licht De secondewijzer van een uurwerk

6.5 Verklaar het trillen van sommige auto-onderdelen bij het geleidelijk opvoeren van het toerental.

7 Doevragen 7.1 Zoek de valversnelling aan de hand van een wiskundige slinger. 7.2 Gegeven zijn twee identieke veren, enkele verschillende massa’s, een meetlat en een chronometer. • Bepaal de veerconstante k van elke veer.

Evalueren in fysica 6-de jaar blz. 15 • •

Hang de tweede veer aan de eerste vast en bepaal de veerconstante k’ van het geheel. Welk verband vind je tussen k en k’? Verklaar.


9 GOLVEN GELUID ELEKTROMAGNETISCHE GOLVEN 1 Meerkeuzevragen 1.1 Röntgenstralen zijn: • A Elektronen die plots afgeremd worden • B Een vorm van warmtestraling • C Energie afkomstig van elektronen die afgeremd worden • D Golven die een middenstof nodig hebben om zich voort te bewegen. 1.2 Als je de radio afstemt op 550 kHz, dan is de golflengte van de radiogolven: • A 545 m • B 1,83.10³ m • C 545 mm • D 1,83.10 m 1.3 We zien een lichaam in een blauwe kleur als: • A alleen de blauwe lichtstralen worden geabsorbeerd • B alleen de blauwe lichtstralen worden teruggekaatst • C alle stralen behalve de blauwe worden teruggekaatst

2 Juist of fout 2.1 Alle punten van een lopende golf trillen met dezelfde amplitude. 2.2 Alle punten van een lopende golf trillen in fase. 2.3 Alle punten van een lopende golf trillen met dezelfde frequentie. 2.4 Alle punten van een staande golf trillen met dezelfde amplitude. 2.5 Alle punten van een staande golf trillen met dezelfde periode. 2.6 Als golven, vertrekkend vanuit een puntvormige trillingsbron, zich zonder energieverlies over het wateroppervlak voorplanten, dan zal de amplitude van alle punten van het wateroppervlak die aan het trillen gebracht worden identiek zijn. 2.7 Bij een lopende golf wordt massa getransporteerd in de trillingsrichting van de golf. 2.8 Trillingsbronnen die met dezelfde frequentie in tegenfase trillen zijn coherent 2.9 Als een kurk op een wateroppervlak trilt op een afstand van 22,5 cm van een storingsbron die trilt met een frequentie van 10 Hz, dan trilt de kurk in faseoppositie met de bron als de golfsnelheid 30 cm/s bedraagt.

Evalueren in fysica 6-de jaar blz. 17 2.10 Als een politiewagen naar ons toekomt, klinkt de sirene anders, dan als de wagen met loeiende sirene van ons wegrijdt. 2.11 Als we bij de interferentieproef van Young het rooster met meer dan 100 spleten per mm uitbreiden, dan heeft dit geen gevolg voor de scherpe aflijning.

3 Reproductievragen 3.1 Stel de bewegingsvergelijking op van een punt p in het interferentiegebied van twee coherente trillingsbronnen. (Veronderstel dat de amplitudes van de beide golffronten die p treffen aan elkaar gelijk zijn) Aan welke voorwaarde voldoet de ligging van de punten die trillen met een maximale amplitude? Toon aan! 3.2 Geef het verschil tussen een transversale en een longitudinale lopende golf. Geef van elk een voorbeeld. 3.3 Stel de bewegingsvergelijking op voor een willekeurig punt p, rechts van een harmonisch trillende bron o gelegen. Het punt p ligt op een afstand x van de bron die in de richting van p een eendimensionale golf uitzendt. Uit de opgestelde vergelijking volgt dat de elongatie afhankelijk is van twee onafhankelijk veranderlijken nl:... Geef het verband tussen de elongatie en elk van de onafhankelijk veranderlijken weer in twee afzonderlijke grafieken. Duid in deze grafieken de kenmerkende grootheden f en T aan. 3.4 Leg het verschil uit tussen nagalm en echo. 3.5 De bewegingsvergelijking van de trillende bron is: y = A x sin(T x t) De bron zendt langs de x-as een golf uit met snelheid v. Stel de bewegingsvergelijking op van een punt dat zich op de x-as bevindt op afstand d van de bron. 3.6 Vul aan met: breking, absorptie, buiging, terugkaatsing • een regenboog: • spiegels in warenhuizen: • vleermuizen zien met hun “oren”: • ooglenzen voor bijziendheid: 3.7 Welke kenmerken en verschijnselen van golven kan je in verband brengen met de werking van een microgolfoven? 3.8 Wat verstaat men onder interferentie? Leid de voorwaarden af voor maxima en minima. 3.9 Leid de formules af voor het Dopplereffect aan de hand van een naderende trein ten opzichte van een persoon die op het perron staat.


4 Grafisch werk 4.1 Maak een tekening van het interferentiepatroon uitgaande van 2 coherente bronnen A en B die vlakke golven uitzenden. De afstand AB = 8,0 cm, de golflengte 4,0 cm. De bronnen trillen in fase en bevinden zich bij de momentopname in een golfdal. De versterkings- en uitdovingsgebieden moeten slechts langs 1 kant worden getekend.

5 Rekenvragen 5.1 Kan men in een touw van 2,0 m, dat aan beide uiteinden werd vastgeknoopt, staande golven opwekken met golflengte 6,0 cm? Ja of neen? Verklaar je antwoord. 5.2 Een rechtslopende golf heeft een voortplantingssnelheid van 2,40 m/s, een frequentie van 4,0 Hz en een amplitude van 2,0 cm. Hoeveel is het punt p in fase achter op het beginpunt a als beide punten 0,50 m van elkaar verwijderd zijn? Hoe groot is de uitwijking van p op het ogenblik dat a fase nul heeft? 5.3 Radio Donna zendt vanuit Brussel een radioprogramma uit op een frequentie van 88,3 MHz. Als de radiogolven zich voortplanten met een snelheid van 2,99 108 m/s, bereken dan de golflengte. 5.4 Radio Oké zendt FM signalen uit met een golflengte van 4,0 m. Als je weet dat radiosignalen elektromagnetische golven zijn, wat is dan de frequentie van Radio Oké, uitgedrukt in MHz? 5.5 Vlaanderen bekendste zanger – jodelaar Bobbejaan Schoepen (van o.a. Café zonder Bier, Lichtjes van de Schelde e.a., en stichter van Bobbejaanland) staat in de Alpen te jodelen. Juist 1,5 seconden nadat Bobbejaan een jodel van één seconde heeft ingezet, bereikt hem de echo van de jodel. Bobbejaan jodelde met een frequentie van 440 Hz (de “la”). Buiten is het op dat moment 20° C. Hoe ver van Bobbejaan is de bergflank verwijderd die voor de echo (weerkaatsing van het geluid) zorgt. Welke golflengte hebben de geluidsgolven die door Bobbejaan voortgebracht zijn? 5.6 Bepaal de resulterende trilling van twee trillingen met dezelfde frequentie (2,0 Hz) en dezelfde amplitude (2,0 cm) maar met een faseverschil van π/3 rad. Schrijf beide trillingen en de resulterende trilling. Hoe groot is de amplitude van de resulterende trilling? Wat is het faseverschil ten opzichte van beide trillingen? Stel deze trillingen ook grafisch en vectorieel samen (fasoren). 5.7 Als je de radio afstemt op 570 kHz, wat is dan de golflengte van de uitgezonden signalen? 5.8 Een chauffeur wordt door een politieagent staande gehouden nadat hij door het rode licht (8 = 700 nm) reed. De bestuurder verklaart dat hij door het Doppler-effect

Evalueren in fysica 6-de jaar blz. 19 een groen licht zag (8 = 525 nm). Bereken de grootte van de snelheid waarmee de bestuurder dan zou moeten gereden hebben. 5.9 Geel natriumlicht (golflengte 0,589 µm) valt door een spleet van 0,100 mm breed op een scherm dat zich op 100 cm achter de spleet bevindt. Bereken de afstand tussen het midden van de centrale lichte streep en de eerste donkere streep. 5.10 Het waterstofspectrum heeft een rode lijn van 656 nm en een blauwe lijn van 434 nm. Wat is het verschil in hoek tussen de maxima in eerste orde bekomen met een rooster met 4500 lijnen per cm? 5.11 Met welke snelheid moet een waarnemer zich van een stilstaande bron verwijderen opdat de toonhoogte op 80 % van de oorspronkelijke terugvalt.

6 Inzichtvragen 6.1 Waarom kan je een trein van zeer ver horen aankomen als je het oor tegen de spoorstaven legt? Hoor je de trein even snel via de lucht? Leg uit. 6.2 Als de deur van een kamer openstaat, hoort men overal in de aangrenzende gang de mensen in de kamer duidelijk praten, terwijl het licht uit de kamer alleen recht door de opening een beperkte lichtvlek in de gang geeft. Verklaar dit verschil in voortplanting van geluid- en lichtgolven van kamer naar gang. 6.3 Vleermuizen “zien” met hun oren 6.4 Welk verschijnsel of kenmerk van golven verklaart de volgende waarnemingen: wanneer een auto in de zon staat, wordt het interieur warm, maar de ramen van de auto niet. 6.5 In 1940 is de Tacomabrug in de V.S. ingestort tijdens een onweer met hevige wind. 6.6 Bij regen en zon kan je een regenboog waarnemen. 6.7 Hoe werkt echografie? 6.8 Een steen wordt in het water geworpen. Ontstaan hierbij longitudinale of transversale golven? Motiveer.

7 Doevragen 7.1 Bepaal de geluidsnelheid in lucht aan de hand van een stemvork, een glazen buis en water.


10 WISSELSTROOM 1 Meerkeuzevragen

2 Juist of fout vragen 2.1 We plaatsen een condensator met een capaciteit van 4,0 µF in serie met een gloeilamp en sluiten het geheel op een wisselspanningbron aan (f = 500 Hz). De lamp brandt dan met een bepaalde sterkte. A) Als we de condensator vervangen door een andere met een capaciteit van 1,0 µF, dan zal de lamp meer gloeien. Verklaar B) Vervangen we de wisselspanningbron door een bron met een frequentie van 1000 Hz , dan zal de lamp meer gloeien. Verklaar.

3 Reproductie 3.1 Een wisselspanning u = Um x sin(Tt) is aangesloten over een weerstand R. Leid de formule af die weergeeft hoeveel thermisch vermogen in die weerstand ontstaat en stel dit voor op een grafiek. Leid uit die grafiek de formule af voor de effectieve waarde van de stroomsterkte. 3.2 Wat is de effectieve waarde van de wisselspanning. Geef het verband met de maximale spanning.

4 Grafieken 4.1 Wat stelt deze grafiek voor? ( nog tekenen: De u(t) en i(t) grafiek van een wisselstroomkring met naijlende stroom) Schrijf de vergelijking die het verloop van de stroom weergeeft en maak hierbij gebruik van Um. Teken het overeenstemmende fasorendiagram. 4.2 In een RLC-keten (serie) is de inductantie gelijk aan de weerstandswaarde. De capacitantie is twee maal groter. Construeer het impedantiediagram en bepaal hieruit de faseverschuiving tussen spanning en stroomsterkte.

5 Rekenvragen

Evalueren in fysica 6-de jaar blz. 21 5.1 Een wisselspanningbron met 220 V effectiefspanning is aangesloten op een weerstand (9,00 Ω) in serie met een spoel (0,02 H) en een condensator. De capacitieve reactantie van de condensator bedraagt 16,0 Ω A) bereken de totale impedantie van de keten. B) Bereken de maximale stroomsterkte. C) Bereken het faseverschil tussen spanning en stroomsterkte. D) Als men met deze combinatie een ontvanger maakt? Hoe groot is dan de frequentie waarvoor deze gevoelig is? Welk verschijnsel treedt dan op? 5.2 In een serie RLC keten is de weerstand 12 Ω, de capaciteit 106 µF en de zelfinductie 0,080 H. a)Bereken de resonantiefrequentie. b)Bereken de impedantie van de keten bij resonantiefrequentie. c)Bereken de impedantie en de faseverschuiving van de keten bij twee maal de resonantiefrequentie. 5.3 Een beltransformator heeft een primaire spoel van 1000 windingen en wordt aan de netspanning geschakeld. De bel werkt op 5,5 V. Hoeveel windingen heeft de secundair? Hoe groot is de stroomsterkte in de primaire als er max. 0,1 A door de secundaire mag gaan en er 4% verlies optreedt. Hoe kan dit verlies ontstaan zijn?

6 Inzicht 6.1 Waarom worden sterk inductieve belastingen voorzien van parallelcondensatoren? 6.2 Deze RC-kring laat alleen wisselstromen door met lage frequentie (daarom noemt men zo'n keten een laagdoorlaat filter). a)Verklaar dit. b)Breng een kleine wijziging aan zodanig dat de kring een hoogdoorlaat filter wordt. (tekenen)


7 Doevragen


11 KERNFYSICA 1 Meerkeuze 1.1 Een kerncentrale is meestal gelegen in de buurt van een rivier omdat: • er voor het vrijkomen van energie water nodig is • dit nodig is voor de veiligheid • het verdampte koelwater vervangen moet worden 1.2 Welke van de volgende beweringen is juist: De bindingsenergie van een atoomkern is de energie die toegevoegd moet worden om: • de atoomkern in protonen en neutronen te doen uiteenvallen. • de protonen en neutronen tot een atoomkern te binden. • uit een atoomkern één kerndeeltje te verwijderen • bij de atoomkern één kerndeeltje toe te voegen.

2 Juist of fout 2.1 De bindingsenergie van een atoomkern is de energie die toegevoegd moet worden om: • de atoomkern in protonen en neutronen te doen uiteenvallen • de protonen en de neutronen tot een atoomkern te binden • uit een atoomkern een deeltje te verwijderen • bij de atoomkern één kerndeeltje toe te voegen 2.2 De activiteit van een radioactieve stof is na de halfwaardetijd gelijk aan de helft van haar beginwaarde.

3 Reproductie 3.1 Wat noemt men de halveringstijd? Teken ook de grafiek. 3.2 Bespreek kort twee toepassingen van kernenergie. 3.3 Als men fluor met massagetal 19 en atoomnummer 9, beschiet met neutronen, dan wordt een nieuw element gevormd en een α-deeltje uitgezonden. • Welk nieuw element wordt er gevormd? • Wat is het massagetal en het atoomnummer van dit nieuw element? 3.4 Bij een van de mogelijkheden van splijting van U 235 zijn de splijtingsproducten Cs 140 en Pb 93. Hoeveel neutronen komen er bij deze splijtingsreactie vrij? 3.5 Bij de fusie van deuterium met tritium wordt He 4 en een neutron gevormd. Bereken hier de vrijgekomen energie.

Evalueren in fysica 6-de jaar blz. 24 3.6 Welke soorten radioactieve straling komen in de natuur voor? Geef de kenmerken van deze verschillende soorten stralingen en geef eventueel ook aan uit welke deeltjes ze bestaan. 3.7 Wat zijn de functies van het water in de primaire kringloop van een PWR? Wat is de functie van de secundaire kringloop in een PWR? 3.8 Leg het verband tussen stabiliteit van een kern en de bindingsenergie uit.

4 Grafieken interpreteren en opstellen 4.1 Leid uit de grafiek de halveringstijd (halfwaardetijd) af en bereken de radioactieve massa na 125 jaar.

4.2 Schets de lijn waarop zich de stabiele nucliden bevinden. Teken een lijn waarop nucliden met hetzelfde massagetal voorkomen.

5 Rekenvragen

Evalueren in fysica 6-de jaar blz. 25 5.1 Po is een α-straler. Na het uitzenden van een α deeltje is het overgegaan in een Pb-atoom. Hoe noemt men zo een omzetting en schrijf de symbolische vergelijking voor deze omzetting als het massagetal van Po = 212 en het atoomnummer = 84. 5.2 Na hoeveel halfwaardetijden blijft er van een radionuclide minder dan 10 % van de oorspronkelijke hoeveelheid over? 5.3 In een fossiel is de C 14 - activiteit zeven keer lager dan in levende wezens. Bereken de ouderdom van het fossiel. 5.4 De halveringstijd van 226Ra88 is 1620 jaar. a)Bereken de vervalconstante b)Bereken de activiteit van 1,0 g 226Ra88? c)Na hoeveel tijd is er nog 0,10 g 226Ra88 over? 5.5 De halveringstijd van 100 Tc (Z=43) is 0,267 minuten. Het is een β-, γ-straler. a) Schrijf de transmutatiereactie. b) Bereken het aantal radioactieve kernen in een hoeveelheid (x) Tc met een radioactiviteit van 0,74.104 Bq. c) Hoeveel % van het oorspronkelijk aantal radioactieve Tc-kernen is nog radioactief na 0,50 min? d) Bereken de activiteit van x na 10 s.

6 Inzicht 6.1 Een blokje splijtstof bevat kernen met een halfwaardetijd van 1 jaar. Is dit blokje dan na 2 jaar volledig vervallen? 6.2 Leg uit hoe een ster ontstaat. 6.3 De massa van enkele nucliden wordt gegeven: • M(28Si14) = 27,97693 u • M(24Mg12) = 23,98505 u • M(4He2) = 4,00260 u Kan 24Mg12 ontstaan uit 28Si14 door α - verval?

7 Doevragen

6 MAGNETISME EN ELEKTROMAGNETISME

Recommend Documents