Natuurkunde
SE week 1
Hoofdstuk 12: Elektrische velden
Elektrische krachten kunnen aantrekkend zijn of afstotend. Dit komt door de twee soorten lading
(bevindt zich in atomen) namelijk, positieve en negatieve lading. De elektrische kracht hangt af van
de afstand tussen de geladen voorwerpen en de grootte van de lading. Elektronen zijn aan het atoom
gebonden door de aantrekkende elektrische kracht. De kernkracht tussen protonen en neutronen is
sterker dan de afstotende elektrische kracht. Een atoom met een elektronentekort is een positief
ion. Een voorwerp is elektrisch neutraal als de hoeveelheden positieve en negatieve lading gelijk is.
Een negatief geladen voorwerp heef een overschot aan elektronen en een positief geladen voorwerp
heeft een elektronentekort.
Geleiders zijn stoffen waar stroom door kan stromen, isolatoren zijn stoffen waar lading niet of
moeilijk door kan stromen. Influentie is het verschijnsel waarbij je met een geladen voorwerp de
ladingsverdeling op een neutraal voorwerp beïnvloedt.
Elke lading is een veelvoud van het elementaire ladingsquantum e = 1,602 18 x 10-19 C. Om de lading
te meten gebruik je een elektrometer, een voorbeeld is een elektroscoop.
Met de ‘Wet van Coulomb’ kun je de elektrische kracht tussen twee puntladingen berekenen.
q ⋅Q
F e =f ⋅
l
r2
F e is de elektrische kracht in newton (N)
l
f is de constante uit de wet van Coulomb (8,987 55 x 10 9 N m2 C-2)
q enQ zijn de ladingen in Coulomb (C)
r is de afstand in meter (m)
De elektrische kracht tussen elektronen en de atoomkern bindt de elektronen aan het atoom. Deze
kracht maakt ook ionbinding in bepaalde kristallen mogelijk. In een molecuulrooster houden
vanderwaalskrachten de moleculen bijeen. De vanderwaalsbinding is zwakker dan de ionbinding.
Een elektrisch veld is een ruimte, waarin een lading overal een elektrische kracht ondervindt. Het
elektrische veld gaat van de positieve naar de negatieve lading. De eigenschappen zijn te
onderzoeken door middel van een testlading. De testlading q moet zo klein zijn, dat ze het veld van
het geladen voorwerp Q niet verstoren en de testlading moet positief zijn. De elektrische veldsterkte
bereken je als volgt:
F el , p
⃗
Ep=
⃗
q
E p is de elektrische veldsterkte in punt P in newton per Coulomb (N/C) (belangrijk is het pijltje)
⃗
F el , p is de elektrische kracht in punt P op de testlading in newton (N)
⃗
q is de grootte van de testlading in Coulomb (C)
Als de testlading negatief zou zijn, zouden de elektrische kracht en elektrische veldsterkte
tegengesteld gericht zijn.
Elektrische veldlijnen (veldlijnenpatroon) geven belangrijke informatie over het elektrisch veld. De
elektrische veldsterktevector in een punt valt samen met de raaklijn aan de elektrische veldlijn in dat
punt. Waar de veldlijnendichtheid het grootst is, is de veldsterkte het grootst. snijden veldlijnen
elkaar nooit, staan loodrecht op het oppervlak van geladen geleiders en beginnen op een positief
geladen voorwerp en eindigen op een negatief geladen voorwerp.
, Het elektrisch veld in een condensator is homogeen (veld) ( de elektrische veldsterkte heeft overal
dezelfde waarde doordat de veldlijnendichtheid overal gelijk is) en de elektrische veldsterkte heeft
overal dezelfde richting en grootte. Alleen aan de uiteinde van de platen lopen ze iets gekromd.
Een veld rondom een puntlading noem je een radicaal veld. Wanneer
je de puntlading wilt bereken, valt in de formule van elektrische
veldsterkte de q weg.
Een elektrisch veld kan niet doordringen in een metalen geleider. Dit
wordt de kooi van Faraday genoemd. Het wordt gebruikt om
elektrische velden af te schermen.
Potentiële energie is de algemene naam voor de energie die een voorwerp heeft vanwege zijn plaats
in een krachtveld. Bij elektrische kracht spreek je van elektrische energie. Voor een vrij vallen
voorwerp is het verlies aan zwaarte energie gelijk aan de toename van kinetische energie. De
verandering van elektrische energie bereken je als volgt:
Δ E el=q ⋅ U
Δ E el is de verandering van de elektrische energie in joule (J)
q is de lading van het voorwerp in coulomb (C)
U is de spanning in volt (V)
Dit is ook te berekenen door middel van Δ E k =− Δ Eel
Een lading in een elektrisch veld heeft elektrische energie. Als een
lading zich verplaatst in een elektrisch veld verander de elektrische
energie. Hierbij blijf de som van elektrische en kinetische energie
steeds gelijk. Bij een condensator is de geaarde plaat het nulniveau
van de elektrische energie. Het verschil in de elektrische energie
tussen twee punten is gelijk aan de spanning over de punten.
In een röntgenbuis versnel je elektronen met een hoge spanning
tussen de kathode en de anode. Nadat een elektron (vanaf de
kathode) met een hoge snelheid op de anode botst, wordt kinetische
energie van het elektron omgezet in röntgenstraling en warmte. Dit
komt doordat de elektronen worden afgeremd door het
anodemateriaal.
In een deeltjesversneller krijgt een deeltje meer kinetische energie doordat het vele malen een
versnelspanning (elektrische spanning) doorloopt. In een lineaire versneller vindt dit proces vele
malen plaats, waardoor dit deeltje tot hoge energie wordt versneld. Elektronvolt (eV) is de
gebruikelijke eenheid van energie. 1 eV = 1,602 x 10-19 J.
Binas tabellen: 5,7, 35D2
SE week 1
Hoofdstuk 12: Elektrische velden
Elektrische krachten kunnen aantrekkend zijn of afstotend. Dit komt door de twee soorten lading
(bevindt zich in atomen) namelijk, positieve en negatieve lading. De elektrische kracht hangt af van
de afstand tussen de geladen voorwerpen en de grootte van de lading. Elektronen zijn aan het atoom
gebonden door de aantrekkende elektrische kracht. De kernkracht tussen protonen en neutronen is
sterker dan de afstotende elektrische kracht. Een atoom met een elektronentekort is een positief
ion. Een voorwerp is elektrisch neutraal als de hoeveelheden positieve en negatieve lading gelijk is.
Een negatief geladen voorwerp heef een overschot aan elektronen en een positief geladen voorwerp
heeft een elektronentekort.
Geleiders zijn stoffen waar stroom door kan stromen, isolatoren zijn stoffen waar lading niet of
moeilijk door kan stromen. Influentie is het verschijnsel waarbij je met een geladen voorwerp de
ladingsverdeling op een neutraal voorwerp beïnvloedt.
Elke lading is een veelvoud van het elementaire ladingsquantum e = 1,602 18 x 10-19 C. Om de lading
te meten gebruik je een elektrometer, een voorbeeld is een elektroscoop.
Met de ‘Wet van Coulomb’ kun je de elektrische kracht tussen twee puntladingen berekenen.
q ⋅Q
F e =f ⋅
l
r2
F e is de elektrische kracht in newton (N)
l
f is de constante uit de wet van Coulomb (8,987 55 x 10 9 N m2 C-2)
q enQ zijn de ladingen in Coulomb (C)
r is de afstand in meter (m)
De elektrische kracht tussen elektronen en de atoomkern bindt de elektronen aan het atoom. Deze
kracht maakt ook ionbinding in bepaalde kristallen mogelijk. In een molecuulrooster houden
vanderwaalskrachten de moleculen bijeen. De vanderwaalsbinding is zwakker dan de ionbinding.
Een elektrisch veld is een ruimte, waarin een lading overal een elektrische kracht ondervindt. Het
elektrische veld gaat van de positieve naar de negatieve lading. De eigenschappen zijn te
onderzoeken door middel van een testlading. De testlading q moet zo klein zijn, dat ze het veld van
het geladen voorwerp Q niet verstoren en de testlading moet positief zijn. De elektrische veldsterkte
bereken je als volgt:
F el , p
⃗
Ep=
⃗
q
E p is de elektrische veldsterkte in punt P in newton per Coulomb (N/C) (belangrijk is het pijltje)
⃗
F el , p is de elektrische kracht in punt P op de testlading in newton (N)
⃗
q is de grootte van de testlading in Coulomb (C)
Als de testlading negatief zou zijn, zouden de elektrische kracht en elektrische veldsterkte
tegengesteld gericht zijn.
Elektrische veldlijnen (veldlijnenpatroon) geven belangrijke informatie over het elektrisch veld. De
elektrische veldsterktevector in een punt valt samen met de raaklijn aan de elektrische veldlijn in dat
punt. Waar de veldlijnendichtheid het grootst is, is de veldsterkte het grootst. snijden veldlijnen
elkaar nooit, staan loodrecht op het oppervlak van geladen geleiders en beginnen op een positief
geladen voorwerp en eindigen op een negatief geladen voorwerp.
, Het elektrisch veld in een condensator is homogeen (veld) ( de elektrische veldsterkte heeft overal
dezelfde waarde doordat de veldlijnendichtheid overal gelijk is) en de elektrische veldsterkte heeft
overal dezelfde richting en grootte. Alleen aan de uiteinde van de platen lopen ze iets gekromd.
Een veld rondom een puntlading noem je een radicaal veld. Wanneer
je de puntlading wilt bereken, valt in de formule van elektrische
veldsterkte de q weg.
Een elektrisch veld kan niet doordringen in een metalen geleider. Dit
wordt de kooi van Faraday genoemd. Het wordt gebruikt om
elektrische velden af te schermen.
Potentiële energie is de algemene naam voor de energie die een voorwerp heeft vanwege zijn plaats
in een krachtveld. Bij elektrische kracht spreek je van elektrische energie. Voor een vrij vallen
voorwerp is het verlies aan zwaarte energie gelijk aan de toename van kinetische energie. De
verandering van elektrische energie bereken je als volgt:
Δ E el=q ⋅ U
Δ E el is de verandering van de elektrische energie in joule (J)
q is de lading van het voorwerp in coulomb (C)
U is de spanning in volt (V)
Dit is ook te berekenen door middel van Δ E k =− Δ Eel
Een lading in een elektrisch veld heeft elektrische energie. Als een
lading zich verplaatst in een elektrisch veld verander de elektrische
energie. Hierbij blijf de som van elektrische en kinetische energie
steeds gelijk. Bij een condensator is de geaarde plaat het nulniveau
van de elektrische energie. Het verschil in de elektrische energie
tussen twee punten is gelijk aan de spanning over de punten.
In een röntgenbuis versnel je elektronen met een hoge spanning
tussen de kathode en de anode. Nadat een elektron (vanaf de
kathode) met een hoge snelheid op de anode botst, wordt kinetische
energie van het elektron omgezet in röntgenstraling en warmte. Dit
komt doordat de elektronen worden afgeremd door het
anodemateriaal.
In een deeltjesversneller krijgt een deeltje meer kinetische energie doordat het vele malen een
versnelspanning (elektrische spanning) doorloopt. In een lineaire versneller vindt dit proces vele
malen plaats, waardoor dit deeltje tot hoge energie wordt versneld. Elektronvolt (eV) is de
gebruikelijke eenheid van energie. 1 eV = 1,602 x 10-19 J.
Binas tabellen: 5,7, 35D2
