Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in...

30
experiment -1 Copyright © KULeuven Halfgeleiders LDR 3de graad - Halfgeleiders Onderwerp: LDR demonstratie-experiment leerlingenpracticum gemakkelijk middelmatig moeilijk Materiaal: LDR, multimeter Uitvoering: Meet de weerstand van de LDR zonder dat die afgedekt is. Meet de weerstand als je de LDR afdekt. Opdrachten/Vragen: Waar zou je een LDR kunnen voor gebruiken? Tips bij de uitvoering: Meetresultaten: R niet 5 k; R afgedekt 20 k

Transcript of Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in...

Page 1: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -1

Copyright © KULeuven

Halfgeleiders LDR

3de graad - Halfgeleiders Onderwerp: LDR

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

LDR, multimeter

Uitvoering:

Meet de weerstand van de LDR zonder dat die afgedekt is.

Meet de weerstand als je de LDR afdekt.

Opdrachten/Vragen:

Waar zou je een LDR kunnen voor gebruiken?

Tips bij de uitvoering:

Meetresultaten:

Rniet 5 k; Rafgedekt 20 k

Page 2: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -2

Copyright © KULeuven

Diode

3de graad - Halfgeleiders Onderwerp: Diode

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

diode, lampje (6 V, 3 W), regelbare gelijkspanningsbron

Uitvoering:

Maak de schakeling.

Drijf langzaam de spanning van de bron op tot ongeveer 6 V.

Zet de spanning op nul en draai de diode om.

Herhaal het vorige.

Opdrachten/Vragen:

Verklaar je waarneming.

Tips bij de uitvoering:

Meetresultaten:

Page 3: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -3

Copyright © KULeuven

Black box met diodes

3de graad – Halfgeleiders Onderwerp: black box met diodes

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

black box (2 lampjes en 2 schakelaars gemonteerd op een doos, 4 diodes gemonteerd

in de doos) gelijkspanningsbron 6 V

Uitvoering:

Verbind de blackbox met de spanningsbron

Opdrachten/Vragen:

Zoek hoe de schakeling gemaakt is.

Tips bij de uitvoering:

Meetresultaten:

jacky

Page 4: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -4

Copyright © KULeuven

Weerstand als functie van de temperatuur RNTC() (1)

3de graad – R(T) Onderwerp: RNTC()

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

NTC, multimeter, beker met warm water of haardroger

Uitvoering:

1. Meet met de multimeter rechtreeks de weerstand van de NTC bij

kamertemperatuur.

2. Warm de NTC op door de sensor in een beker met warm water te steken of

rechtstreeks met de haardroger.

Opdrachten/Vragen:

Tips bij de uitvoering:

Meetresultaten:

Rkamer 5 kRwarm 2 k

Page 5: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -5

Copyright © KULeuven

RNTC() (2)

3de graad – R() Onderwerp: RNTC()

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

NTC (bij voorkeur met afzonderlijke sensor anders de sensor in plastieken zak

steken), multimeter, bekerglas gevuld met heet water, thermometer

Uitvoering:

1. Zet de sensor van de NTC en de thermometer in het bekerglas met water.

2. Meet rechtstreeks de weerstandswaarde van de NTC met de multimeter.

3. Bepaal R en bijvoorbeeld elke °C.

4. Maak de grafiek.

Opdrachten/Vragen:

Verlaar de naam NTC.

Tips bij de uitvoering:

Meetresultaten:

Page 6: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -6

Copyright © KULeuven

RPTC() (1)

3de graad – R(T) Onderwerp: RPTC()

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

PTC, regelbare gelijkspannngsbron, lampje (0,03 A ), beker met warm water of

haardroger

Uitvoering:

1. Sluit het lampje en de PTC in serie aan op de bron.

2. Regel de spannig van de bron zo dat het lampje juist brandt.

3. Warm met de haardroger de PTC op of steek de sensor in een beker met warm

water.

Opdrachten/Vragen:

Verklaar je waarneming.

Tips bij de uitvoering:

Je kunt ook, zonder de PTC in een schakeling te zetten, de weerstandswaarde ervan

opmeten bij kamertemperatuur en bij verwarming.

Meetresultaten:

Page 7: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -7

Copyright © KULeuven

RPTC() (2)

3de graad – R() Onderwerp: RPTC()

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

PTC (bij voorkeur met afzonderlijke sensor anders de PTC in een plastieken zakje

steken), multimeter, bekerglas gevuld met heet water, thermometer

Uitvoering:

1. Zet de sensor van de PTC en de thermometer in het bekerglas met heet water.

2. Meet rechtstreeks de weerstandswaarde van de PTC met de multimeter.

3. Bepaal R en bijvoorbeeld om de °C.

4. Maak de grafiek.

Opdrachten/Vragen:

Verklaar de naam PTC.

Tips bij de uitvoering:

Meetresultaten:

Page 8: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -8

Copyright © KULeuven

Magnetisme Veldlijnen bij permanente magneten

3de graad - Magnetisme Onderwerp: veldlijnen bij permanente

magneten

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

magneten (verschillende vormen), ijzervijlsel, glazen plaat of plexi plaat, 3D-model

van staafmagneet in ijzervijlsel, kompasnaaldjes op voet, overheadprojector

Uitvoering:

1. Plaats achtereenvolgens magneten van verschillende vorm op de overhead.

Leg er een glasplaat of een plexiplaat op.

Strooi een fijne laag ijzervijlsel op de plaat.

Observeer het veldlijnenpatroon.

2. Plaats 2 staafmagneten in elkaars verlengde, op een paar cm van elkaar. Eerst met

tegengestelde polen naar elkaar, daarna met gelijksoortige polen naar elkaar.

Herhaal het vorige.

Opdrachten/Vragen:

1. Neem het veldlijnenpatroon over.

2. Zoek de richting en de zin van de veldlijnen bij een homogeen veld en een

dipolair veld.

3. Vergelijk met de elektrische veldlijnenspectra (verschillen/ overeenkomsten).

Tips bij de uitvoering:

1. Vermijd zorgvuldig het rechtstreeks contact tussen magneten en ijzervijlsel.

Leg eerst de magneet op de overheadprojector, daar bovenop de glasplaat waarop

je met een strooibus (b.v. een zoutvat) een fijne laag ijzervijlsel strooit. Tik

zachtjes tegen de plaat.

2. Je kunt ook een staafmagneet tegen een ijzeren staaf plaatsen en het veld

bestuderen.

Meetresultaten:

Page 9: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -9

Copyright © KULeuven

Krachten tussen magnetische polen

3de graad - Magnetisme Onderwerp: krachten tussen

magnetische polen

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

staafmagneten, kompasnaald, paperclips

Uitvoering:

1. Duw een staafmagneet in een bakje paperclips.

2. Nader met een staafmagneet een andere magneet (of een kompasnaald). Draai de

magneet om.

3. Stapel ringvormige magneten op elkaar. Gebruik hierbij de houder.

Opdrachten/Vragen:

Verklaar telkens je waarnemeningen.

Tips bij de uitvoering:

1. Als je de proeven uitvoert als demonstratie, prik je voor een betere zichtbaarheid

best een stukje papier op de noordpool van de kompasnaalden.

2. Je kan ook gebruik maken van doorzichtige kompasdozen die je op een

overheadprojector plaatst.

Meetresultaten:

Page 10: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -10

Copyright © KULeuven

Kenmerken van permanente magneten

3de graad - Magnetisme Onderwerp: kenmerken van

permanente magneten

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

gebroken magneet (ofwel set van supermagneten), staafmagneet, ijzerdraad,

kompasnaald, paperclips, metalen plaatjes, staaf in ijzer en staafmagneet met identiek

uiterlijk, (bier)kaarten

Uitvoering:

1. Haal de stukken van een gebroken magneet uit elkaar en toon aan dat dit 2

afzonderlijke magneten zijn (b.v. met een kompasnaald of met ijzervijlsel). Breng

de 2 stukken van een gebroken magneet tegen elkaar. Toon aan dat je nu 1

magneet hebt.

2. Breng het uiteinde van de ijzerdraad in de omgeving van een kompasnaald. Wrijf

een paar keer, steeds in dezelfde zin, met een magneet langs de ijzerdraad. Breng

het uiteinde opnieuw in de omgeving van de kompasnaald. Breng ook het andere

uiteinde in de omgeving van de kompasnaald.

3. Leg een magneet bovenop de bierkaartjes. Hang een paperclip onderaan. Schuif

verschillende plaatjes tussen de bierkaarten.

Opdrachten/Vragen:

1. Verklaar telkens je waarnemingen.

2. Zoek uit welke de magneet is als je beschikt over 2 staven met een identiek

uiterlijk.

Tips bij de uitvoering:

Als je de gemagnetiseerde draad in 2 stukken knipt bekom je dan 2 magneten.

Meetresultaten:

Page 11: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -11

Copyright © KULeuven

Curietemperatuur

3de graad - Magnetisme Onderwerp: curietemperatuur

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

2 isolerende klemmen op voet, ijzerdraadje (diam = 0,4 mm , l =10cm), duimspijker,

ronde bordmagneet, gelijkspanningsbron (15V, 5A)

Uitvoering:

1. Bevestig het ijzerdraadje tussen de klemmen en verbind deze met de bron.

2. Zet een duimspijker met de platte kant tegen de magneet en hang het geheel met

de punt aan de ijzerdraad.

3. Laat de stroom door de draad toenemen tot 5A.

Opdrachten/Vragen:

1. Verklaar. (curie(Fe) = 767 °C)

2. Waarom moet er een duimspijker tussen de ijzerdraad en de magneet?

Tips bij de uitvoering:

Meetresultaten:

Page 12: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -12

Copyright © KULeuven

Elektromagneten Proef van Oersted bij een rechte geleider en een cirkelvormige winding.

3de graad - Elektromagneten Onderwerp: proef van Oersted bij een rechte

en een cirkelvormige geleider

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

horizontale plooibare geleider (b.v. soldeerdraad of dikke koperdraad), isolerende voeten,

kompasnaald op staander, gelijkspanningsbron (tot 15 A) en snoeren

Uitvoering:

1. Plaats een kompasnaald onder de rechte geleider. Zorg er voor dat beide evenwijdig

zijn. Schakel de stroom in.

2. Keer de stroomzin om.

3. Plooi de draad tot een cirkelvormige winding en herneem de proef. Plaats de

kompasnaald binnen de cirkel en ook net buiten de cirkel.

Opdrachten/Vragen:

Observeer de richting en de oriëntering van de kompasnaald t.o.v. de geleider en de

stroomzin.

Tips bij de uitvoering:

1. Herneem, indien dat mogelijk is, de proef met een kompasnaald boven de geleider.

2. Prik een stukje papier op de noordpool van de kompasnaald voor een betere

zichtbaarheid.

Meetresultaten:

Page 13: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -13

Copyright © KULeuven

B

bij een rechte geleider: richting en zin

3de graad - Elektromagneten Onderwerp: richting en zin van B

bij

een rechte geleider

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

dikke, rechte geleider (Cu) met aansluitklemmen en horizontaal tafeltje,

kompasnaalden , spoel en horizontaal tafeltje, ijzervijlsel, gelijkspanningsbron (tot

10 A), snoeren

Uitvoering:

1. Plaats enkele kompasnaalden op het tafeltje.

2. Verbind de geleider met de bron. Schakel de stroom in.

3. Verbind de spoel met de bron. Strooi ijzervijlsel op het tafeltje en tik er een paar

keer tegen. Schakel de stroom in.

4. Keer de stroomzin om en herneem de proef.

Opdrachten/Vragen:

Observeer de richting en de oriëntatie van de kompasnaalden.

Tips bij de uitvoering:

1. Strooi het ijzervijlsel in een dunne gelijkmatige laag op het tafeltje en tik een paar

keer op het tafeltje als de stroom opstaat. De veldlijnen zijn dan duidelijk

zichtbaar.

2. Als je het geheel op een overheadprojector zet is het beeld duidelijk voor iedereen.

Meetresultaten:

Page 14: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -14

Copyright © KULeuven

B

bij een rechte geleider (1)

3de graad - Elektromagnetisme Onderwerp: B

bij een rechte geleider

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

rechthoekig kader met 30 windingen, ampèremeter, gelijkspanningsbron (tot 8 A) en

snoeren, teslameter op statief gemonteerd, meetlat.

Uitvoering:

Plaats de hallsonde van de teslameter vlakbij de rechte geleider. Oriënteer deze zorgvuldig,

houd rekening met de oriëntatie van de hallsonde. Pas de nulstand van de teslameter aan.

Meet de afstand r tussen de hallsonde en de geleider.

1. Schakel daarna de stroom in. Noteer de waarde van B.

2. Keer de stroomzin om, vergelijk de waarde van B met de voorgaande.

3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A. Noteer

telkens de waarde van B en van I.

4. Houd de stroom constant (max. 8A) en verplaats de hallsonde in stappen steeds verder

van de rechte geleider. Meet bij elke stand r de bijhorende waarde van B.

Opdrachten/Vragen:

1. Maak beide grafieken, B(I) en B(1/r) .

2. Bereken de regressielijn door de meetpunten.

3. Bereken hieruit de waarde van μo.

Meetresultaten:

Page 15: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -15

Copyright © KULeuven

B

bij een rechte geleider (2)

3de graad – Magnetisme Onderwerp: B

bij een rechte geleider

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

groot rechthoekig stroomkader met 30 wikkelingen, meter, computer met interface en

hallsensor, gelijkspanningsbron (0 - 8 A zonder rimpel), ampèremeter, verbindings-

draden, statiefmateriaal

Uitvoering:

Omdat het kader groot is, is een zijkant ervan te beschouwen als een rechte

stroomvoerende geleider. De stroom is gelijk aan de afgelezen stroom x aantal

windingen.

1. Sluit het kader en de ampèremeter aan op de bron.

2. Klem de hallsensor vast loodrecht op de zijkant van het kader.

3. Stel de computer en de interface in.

4. Meet |B| bij verschillende waarden van I (0 tot 8 A) op een vaste afstand van de

geleider.

5. Meet |B| als functie van de afstand r tot de geleider. voor een vaste stroom (7 A).

Opdrachten/Vragen:

1. Leid het verband tussen |B | en I af.

2. Maak de grafiek |B|(1/r). Leid het wiskundig verband af.

Tips bij de uitvoering:

Meetresultaten:

Page 16: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -16

Copyright © KULeuven

B

bij een spoel (1)

3de graad - Elektromagnetisme Onderwerp: B

bij een spoel

B(I), B(1/l) en B(N/l)

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

uitrekbare spoel met 24 windingen, ampèremeter, gelijkspanningsbron (tot 8 A), snoeren, teslameter op

statief gemonteerd, meetlat

Uitvoering:

Plaats en oriënteer zorgvuldig de hallsonde van de teslameter zodat de veldlijnen opgevangen worden in

het midden van de spoel. Pas de nulstand van de teslameter aan.

1. Start met de spoel op maximale lengte en meet deze lengte l.

2. Schakel de stroom in. Verhoog deze in 4 stappen tot 8 A. Meet telkens de waarde van B.

3. Verander bij een constante stroom (b.v. 8 A) de lengte van de spoel in 4 stappen. Meet telkens de

waarde van l en van B.

Opdrachten/Vragen:

1. Maak de grafieken B(I) en B(1/l).

2. Bereken de regressielijn door de meetpunten.

3. Bereken hieruit de waarde van μo .

l =27cm N=30

B = 0,125 I

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0

I(A)

B (mT) N=30 I=8,0A

B = 0,22 / l + 0,18

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

0,0 5,0 10,0 15,0

1/ l (1/m)

B (mT)

Page 17: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -17

Copyright © KULeuven

B

bij een spoel (2)

3de graad – Magnetisme Onderwerp: B

bij een spoel

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

spoel met constant aantal wikkelingen en variabele lengte, meter, computer met

interface en hallsensor, gelijkspanningsbron (0 - 8 A zonder rimpel), stroommeter,

verbindingsdraden, statiefmateriaal

Uitvoering:

1. Sluit de spoel en de ampèremeter aan op de bron.

2. Afhankelijk van de meetmethode van de hallsensor, schuif je deze in de spoel of

in de opening in de zijkant van de spoel.

3. Stel de computer en de interface in.

4. Meet |B| bij verschillende waarden van I (0 tot 8 A) bij een vaste instelling van de

spoel.

5. Meet |B| als functie van de windingsdichtheid bij een vaste waarde van I (bv. 7 A)

door de lengte van de spoel te veranderen.

Opdrachten/Vragen:

1. Leid het verband tussen |B | en I af.

2. Maak de grafiek |B|(1/lengte van de spoel). Leid het wiskundig verband af.

Tips bij de uitvoering:

Meetresultaten:

Page 18: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -18

Copyright © KULeuven

B

bij een spoel (3)

3de graad – Magnetisme Onderwerp: B

bij een spoel

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

spoel, gelijkspanningsbron (0 - 8 A zonder rimpel), stroommeter, verbindingsdraden,

statiefmateriaal, (sterke) magneet

Uitvoering:

Sluit de spoel aan op de bron.

Zet de magneet op de balans. Schuif het geheel onder de spoel.

Tarreer de balans.

Schakel de stroom in. Meet de grootte van de kracht |F| als functie van de stroom I.

Opdrachten/Vragen:

Maak de grafiek |F|(I). Leid het wiskundig verband af.

Tips bij de uitvoering:

Meetresultaten:

Page 19: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -19

Copyright © KULeuven

Elektromagnetische kracht Kooldraadlamp in een magnetisch veld

3de graad – Elektromagnetische kracht Onderwerp: kooldraadlamp in

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

kooldraadlamp (220 V) met houder en aansluitingsdraden, magneet

Uitvoering:

Monteer de lamp in de houder. Steek de stekker in het stopcontact.

Houd de magneet met een pool in de buurt van de kooldraad, loodrecht op het vlak an

de wikkeling van de draad.

Opdrachten/Vragen:

Wat neem je waar? Verklaar.

Tips bij de uitvoering:

Pas goed op als je de magneet bij de draad brengt opdat de windingen niet door elkaar

komen.

Meetresultaten:

Page 20: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -20

Copyright © KULeuven

Richting en zin van de laplacekracht

3de graad – Magnetisme Onderwerp: laplacekracht: richting en

zin

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

gelijkspanningsbron (5 V), vaste opstelling laplacekracht ofwel hoefijzer magneet,

metalen staaf met ophangingsdraden en statiefmateriaal

Uitvoering:

1. Sluit de bron aan of maak de opstelling

2. Draai de zin van de stroom om.

Opdrachten/Vragen:

1. Beschrijf je waarneming.

2. Bepaal de richting en de zin van de stroom en de richting en zin van het

magnetisch veld in het metalen staafje.

3. Bepaal de richting en de zin van de kracht op het staafje.

Tips bij de uitvoering:

Meetresultaten:

Page 21: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -21

Copyright © KULeuven

Krachten tussen evenwijdige geleiders - krachten op een spoel

3de graad – Elektromagnetische kracht Onderwerp: krachten tussen

evenwijdige geleiders – krachten op

een spoel

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

spanningsbron (15 A), twee geleidende linten, verbindingsstukken(zwart gedeelte is

een isolator), spoel bevestigd aan een lint

Uitvoering:

1. Evenwijdige geleiders met tegengestelde stroomzin. Schakel de twee linten in

serie en gebruik hierbij de verbindingsstukken. Plaats de linten verticaal en

evenwijdig met elkaar zodat de afstand tussen de linten ongeveer gelijk is aan 5

cm. Schakel een stroomsterkte van ongeveer 8 A in.

2. Evenwijdige geleiders met dezelfde stroomzin. Schakel de twee linten in parallel

en gebruik hierbij de verbindingsstukken. Plaats de linten vertikaal en evenwijdig

met elkaar zodat de afstand tussen de linten ongeveer gelijk is aan 5 cm. Schakel

een stroomsterkte van ongeveer 8 A in.

3. Plaats de spoel tussen de polen van een hoefijzermagneet en schakel de stroom in.

Opdrachten/Vragen:

Verklaar telkens de verschijnselen die optreden.

Tips bij de uitvoering:

Meetresultaten:

Page 22: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -22

Copyright © KULeuven

Kracht op een gespannen draad

3de graad – Elektromagnetische kracht Onderwerp: kracht op een gespannen

draad

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

wisselspanningsbron, Ni-Cr-draad, hoefijzermagneet, isolerende voeten

Uitvoering:

1. Maak de opstelling. Schakel de stroom in, deze moet kleiner dan 200 mA zijn.

2. Regel de spanningkracht in de draad door te voeten te verschuiven tot er staande

golven ontstaan in de draad.

Opdrachten/Vragen:

Verklaar.

Tips bij de uitvoering:

Meetresultaten:

Page 23: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -23

Copyright © KULeuven

Laplacekracht

3de graad – Elektromagnetische kracht Onderwerp: lorentzkracht

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

gelijkspanningsbron, vaste opstelling voor de lorentzkracht, digitale balans (0,1 g)

Uitvoering:

Opdrachten/Vragen:

Tips bij de uitvoering:

Meetresultaten:

Page 24: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -24

Copyright © KULeuven

Elektromagnetische inductie Inductieverschijnsel (1)

3de graad – Inductie Onderwerp: magneet in spoel

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

sterke cilindervormige magneet, spoel (N = 1200), sterke LED, suikertje en

banaanstekkers

Uitvoering:

Verbind de LED via het suikertje en de banaanstekkers met de uiteinden van de spoel.

Laat een sterke magneet door de spoel vallen.

Opdrachten/Vragen:

Wat neem je waar? Verklaar.

Tips bij de uitvoering:

1. Laat de magneet op mousse vallen. Gebruik een stuk plastic buis b.v.

elektriciteitsbuis om de magneet door te laten vallen.

2. Om een sterke magneet te krijgen kun je verschillende kleine mageten aan elkaar

koppelen.

3. Maak een vaste opstelling met behulp van een spoel die je uit een elektrisch

apparaat hebt gerecupereerd.

4. Je kunt een draad winden om een elektriciteitsbuis waarbij je op regelmatige

afstanden de draad als een spoel wikkelt. De spanning in de spoel moet je dan

opnemen met een computer en een interface.

Meetresultaten:

Page 25: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -25

Copyright © KULeuven

Inductieverschijnsel (2)

3de graad – Inductie Onderwerp: vallende magneet

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

1. Al of Cu buis (l 1,5 m, 15 mm), sterke cilindervormige magneet met

diameter kleiner dan de diameter van de buis

2. Alternatief: 2 Al ringen waarvan 1 doorgesneden (ofwel apparaat), staafmagneet,

eventueel statiefmateriaal

Uitvoering:

1. Houd de buis verticaal. Laat de magneet door de buis vallen.

2. Alternatief: hang de ringen met touwtjes op (of gebruik het apparaat). Breng een

staafmagneet in elke ring.

Opdrachten/Vragen:

Verklaar je waarneming.

Tips bij de uitvoering:

1. Zet onderaan een doos met een stukje mousse in zodat de magneet niet breekt.

2. Je kunt tegelijkertijd een magneet en een voorwerp dat dezelfde vorm heeft als de

magneet laten vallen door 2 identieke buizen.

3. Je kunt een buis in de verticale richting doorzagen met een heel dunne zaag zodat

je niet ziet dat de buis doorgezaagd is. Laat dan 2 identieke magneten door op het

eerste gezicht identieke buizen vallen.

Meetresultaten:

Page 26: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -26

Copyright © KULeuven

Geïnduceerde spanning Ui

3de graad – Inductie Onderwerp: geïnduceerde spanning Ui

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

spoel (300 – 600 windingen), magneet, computer met interface en spanningsensor,

verbindingsdraden

Uitvoering:

1. Verbind de spoel met de spanningsensor.

2. Stel de computer en de interface in.

3. Laat de magneet door de spoel vallen.

4. Herneem met de spoel 180° gedraaid.

Opdrachten/Vragen:

Verklaar je waarnemingen.

Tips bij de uitvoering:

Als variante kun je een stuk elektriciteitsbuis nemen waar een koperen draad om de

10 cm tot een spoel is gewikkeld. Verbind de uiteinden van de draad met de

spanningsensor. Verklaar.

Meetresultaten:

Page 27: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -27

Copyright © KULeuven

Toepassingen Elektrische motor

3de graad -Toepassingen Onderwerp: Elektrische motor

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

batterij type AA, blank koperdraadje Φ = 1,0 mm geplooid zoals op de foto, 1 of 2

supermagneetjes

Uitvoering:

1. Plaats de batterij bovenop de magneetjes, schuif de koperen ring over de

constructie.

2. leg het koperen contactpunt bovenop de + pool van de batterij.

3. Geef een zijdelingse tik aan het kader.

Opdrachten/Vragen:

Verklaar de werking.

Tips bij de uitvoering:

Controleer of de onderste ring op 2 plaatsen raakt aan de magneet.

Schuur eventueel het contactpunt wat af.

Meetresultaten:

Page 28: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -28

Copyright © KULeuven

Magnetische demping (1)

3de graad – Toepassingen Onderwerp: magnetische demping

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

spiraalveer, staafmagneet, spoel (N groot), positiesensor, interface, computer,

statiefmateriaal, snoeren, schakelaar, ‘vlag’

Uitvoering:

1. Bevestig de staagmagneet aan één uiteinde van de veer. Hang het andere uiteinde

van de veer aan een statief zodat de veer en de magneet verticaal hangen.

2. Bevestig een ‘vlag’ aan het ondereinde van de magneet.

3. Maak de spoel vast zodat de bovenkant van de magneet er ongeveer midden in

hangt. Verbind de schakelaar met de spoel.

4. Zet de positiesensor onder de ‘vlag’. Er moet ongeveer 30 cm tussen deze 2 zijn.

5. Meet de positie van de ‘vlag’ met de schakelaar open en met de schakelaar toe.

Opdrachten/Vragen:

Verklaar je waarneming.

Tips bij de uitvoering:

Meet met een spanningssensor tegelijkertijd de spanning over de spoel. Verklaar.

Meetresultaten:

Page 29: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -29

Copyright © KULeuven

Magnetische demping (2)

3de graad – Toepassingen Onderwerp: magnetische demping

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

sterke magneet opgehangen aan een koordje, Al plaat, statiefmateriaal

Uitvoering:

Laat de magneet slingeren op maxim. 1 cm boven een tafelblad.

Schuif de Al plaat onder de slingerende magneet.

Opdrachten/Vragen:

Verklaar je waarneming.

Tips bij de uitvoering:

Meetresultaten:

Page 30: Halfgeleiders - fys.kuleuven.be · 3. Verhoog bij een vaste positie van de hallsonde, de stroom in 4 stappen tot 8 A . N oteer telkens de waarde van B en van I. 4. Hou d de stroom

experiment -30

Copyright © KULeuven

Transformator

3de graad - Toepassingen Onderwerp: transformator

demonstratie-experiment

leerlingenpracticum

gemakkelijk

middelmatig

moeilijk

Materiaal:

spanningsbron (220 V), transformator1( prim. 500 W, sec. 23000 W) + gebogen

staven vonkenboog, transformator2( prim. 600 W, sec. 6 W), transformator1( prim.

600 W, sec. ringvormig pannetje), water

Uitvoering:

Voorzichtig zijn bij de uitvoering van de proeven!

1. Optransformeren van de spanning. Plaats de gebogen staven op de secundaire

spoel met 23000 W. Schakel de tranformator1 in met de schakelaar.

2. Opwekken van een grote stroomsterkte in de secundaire spoel. De secundaire

spoel (6 windingen) wordt afgesloten met een nagel. Schakel de tranformator in.

3. Opwekken van een grote stroomsterkte in de secundaire spoel. De secundaire

spoel bestaat uit een ringvormig pannetje. Vul het pannetje met water en schakel

de tranformator in.

Opdrachten/Vragen:

Verklaar telkens de verschijnselen die optreden.

Tips bij de uitvoering:

Gebruik een beschermkap bij de uitvoering van proef 1 of leerlingen op voldoende

afstand houden (spanning van 10 000 V tussen de staven).

Meetresultaten: