Samenvatting magnetisme en geluid

Magnetisme

 

Een magneet heeft een Noordpool(N) en een Zuidpool(S).

Twee gelijke polen van twee magneten stoten elkaar af. Twee ongelijke polen trekken elkaar aan.

Een magneet trekt maar 3 stoffen aan: ijzer, nikkel en kobalt.

 

Permanente magneet
Een permanente magneet is werkt altijd. Zijn magnetische kracht kan wel minder worden. Dit kan door erop te slaan of ze te laten vallen. De Noordpool blijft altijd Noordpool en de zuidpool altijd zuidpool.

 

Elektromagneet

Wanneer er een elektrische stroom door een draad loopt ontstaat er om die draad een magnetisch krachtveld. Door een draad een aantal keren om een cilinder te wikkelen wordt het magnetisch krachtveld van ieder stukje draad samen een sterker krachtveld. We noemen een cilinder met verschillende wikkelingen een spoel.

Eigenschappen elektromagneet

Een elektromagneet heeft een paar gunstige eigenschappen:  1.door de stroom uit te zetten kun je de magneet uitschakelen. 2.door de stroomrichting te veranderen kun je de Noord- en Zuidpool verwisselen. 3.je kunt de magneet sterker en minder sterk maken.


Een elektromagneet kan sterker worden gemaakt door 1.de stroomsterkte te vergroten. 2.door een spoel met meer wikkelingen te gebruiken. 3.door het magnetisch krachtenveld te bundelen met een ijzeren kern in de spoel aan te brengen.

 

 

Geluid.

 

Wat is geluid?

Geluid is een trilling. 

Een snaar die trilt brengt ook de lucht in zijn omgeving in trilling en die bewegende luchtdeeltjes brengen deze trilling over op de luchtdeeltjes in de omgeving en zo komt deze trilling in ons oor aan waar het trommelvlies gaat meetrillen. Dit wordt in de gehoorgang van het oor omgezet in een signaal voor de hersenen. In dit voorbeeld wordt de trilling ‘ ‘voortgeplant’ door de lucht. Ook in andere materialen kan geluid zich voortplanten.

 

Toonhoogte

Hoe sneller een snaar trilt hoe hoger de toon is.

Het aantal trillingen wat een voorwerp per seconde maakt noemen we de frequentie (f). De eenheid die bij de frequentie hoort is Herz (Hz).

Dus als een snaar 440 trillingen per seconde maakt dan is de frequentie 440 Hz. Hoe hoger de frequentie hoe hoger de toon.

De tijd die nodig is om 1 volledige trilling uit te voeren noemen we de Trillingstijd. (T). De eenheid die hoort bij de Trillingstijd is de seconde. De Trillingstijd wordt ook regelmatig aangegeven in ms (milliseconde).  Een ms is duizend keer zo klein als een seconde. (bijv. 0,025 s  = 25 ms).

 

Omrekenen van Trillingstijd naar frequentie (en andersom)

Wanneer je de Trillingstijd weet kun je de frequentie uitrekenen en andersom.

Hiervoor kun je gebruik maken van de formules

T = 1/f  of  f = 1/T  .

 

Bij een f= 50 Hz kun je uitrekenen dat T= 0,02 s. 

Reken maar mee; omdat T= 1/f  = 1/50 = 0,02 s .

Reken je de trillingstijd om naar frequentie dan moet je ervoor zorgen dat je de Trillingstijd in seconden gebruikt.

 

Hoe kun je de frequentie verhogen?

Bij een snaar (maar ook bij een vastgeklemde liniaal) geldt dat hoe korter de snaar hoe hoger de toon. Bij een snaar kun je ook de toon verhogen door deze strakker te spannen (of van een dunner materiaal te maken).

 

 

Geluid zichtbaar maken

Wanneer we geluidstrillingen zichtbaar willen maken dan moeten we die geluidstrilling eerst omzetten in een elektrische trilling. (Dat omzetten kan bijv. met een microfoon).

Dat elektrische signaal sluit je aan op een Oscilloscoop. Op die oscilloscoop zit een klein schermpje met een ruitverdeling op het glas. Door aan de instellingen te draaien kun je ervoor zorgen dat elektrische trilling precies op het scherm past.

 

Wanneer we zover zijn kunnen we ook de Trillingstijd ( en dus ook de frequentie) bepalen. Je bepaald hoeveel hokjes er (in de breedte) nodig zijn om een volledige trilling aan te geven.

Je kijkt vervolgens op de knop die aangeeft hoeveel ms er per hokje gerekend moet worden. (bijv. 2 ms/div ). Stel dat één volledige trilling 1,5 hokje in beslag neemt dan is de Trillingstijd te berekenen door het aantal hokjes (van de volledige trilling) te vermenigvuldigen met de stand die de knop aanwijst (2 ms/div).
Dus T = 1,5 x 2 = 3 ms. (let op 3 ms = 0,003 s)

Nu de frequentie nog berekenen; Als  T = 0,003 s dan is f = 1/T= 1/0,003 = 333,3 Hz

 

Geluiden versturen  (bijv. per telefoon)

Om geluiden ergens anders te kunnen laten horen moet je ze eerst weer omzetten in een elektrische trilling die vervolgens (evt. versterkt) via een elektrische verbinding naar een ander punt gestuurd worden. Daar aangekomen worden de elektrische signalen weer omgezet in geluidssignalen. Dit doen we met een luidspreker. Bij het omzetten is de frequentie van de geluidstrilling en die van het elektrische signaal even groot.

 

Wat kunnen we met verschillende frequenties?

Een mens kan niet alle tonen (frequenties) horen. Het laagste wat we kunnen horen is een geluid met een frequentie van ongeveer 20 Hz terwijl het hoogste wat we kunnen horen ongeveer 20.000 Hz is. Hoe ouder ons gehoor wordt, hoe minder we horen. Die 20.000 Hz wordt nog wel gehoord door een klein kind terwijl een volwassene bijvoorbeeld geen hogere tonen hoort dan 16.000Hz.

 

In een frequentiekarakteristiek kun je aangeven van iedere frequentie hoe sterk(hard) dit geluid is. Hiermee kun je de kwaliteit van een geluidsbox aangegeven.
Met een frequentiekarakteristiek kun je bijvoorbeeld ook aangeven hoe goed het gehoor van iemand is. (dan meet je hoe hard je een toon moet laten horen voordat de proefpersoon het kan horen).

 

Hoe hard is een geluid?

De eenheid die bij de geluidssterkte hoort is de decibel (db)
Dit is geen gewone maat! Als het geluid 2x zo luid is is dit maar 3 db harder. (1 brommer produceert 80 db, 2 brommers produceren 83 db).

 

Wanneer we een snaar aanslaan op een gitaar zal deze heen en weer bewegen. Hoe ver de snaar heen en weer beweegt noemen we de amplitude van de trilling.

Hoe groter de amplitude (uitwijking ) van een geluidsbron is hoe harder het geluid.

Let op de amplitude is de afstand tussen de ruststand en de grootste uitwijking.

 

Geluidshinder

Geluidshinder kun je beperken door de bron aan te pakken (bijv. stillere auto’s) of tussen bron en ontvanger (geluidsscherm) of bij de ontvanger (dubbelglas plaatsen).

Wanneer je vaak of lang te maken hebt met hard geluid dan kunnen je oren beschadigd raken. Het is dan mogelijk dat je een aantal frequenties veel minder goed hoort.

 

Werking luidsprekers

Een luidspreker zet een elektrisch signaal om in een geluidssignaal. Dit gebeurt m.b.v. magnetisme. De elektrische stromen worden door een elektromagneet gestuurd. Deze zal in dezelfde frequentie als het elektrische signaal ook de magneet laten  wisselen van Noord- en Zuidpool. Omdat er in die luidspreker ook een gewone magneet zit zal de elektromagneet heen en weer gaan bewegen. Aan de elektromagneet zit de kegelvormige conus die gaat meebewegen. Door de beweging(trilling) van de conus gaat ook de lucht meetrillen (en nog steeds in de zelfde frequentie!).