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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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)
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.
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).
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 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.
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!).