Natuurwetenschappen
juni 2021 – examen
Thema 3: Elektrodynamica
1. Elektrische lading
1.1 Opwekken van ladingen
Besluit: Wanneer we sommige voorwerpen wrijven met andere stoffen, krijgen ze de eigenschap
lichte voorwerpen aan te trekken. We zeggen dat de gewreven voorwerpen elektrisch geladen
zijn.
1.2 Soorten ladingen
Besluit:
- 2 soorten elektrische ladingen: positieve en negatieve
- Gelijksoortige ladingen ( + en + of – en – ) stoten elkaar af
- Ongelijksoortige ladingen ( + en – ) trekken mekaar aan
1.3 Atoomstructuur
Alle atomen bestaan uit 2 gebieden:
- In de kern vinden we protonen (= positief) en neutronen (= elektrisch neutraal)
- Rond de kern bewegen elektronen (= negatief) in de elektronwolk
- Atoom is elektrisch neutraal: aantal protonen = aantal elektronen
- Voorwerp opwrijven → elektronen opgenomen of afgegeven worden → voorwerp niet meer
neutraal maar elektrisch geladen
! enkel elektronen kunnen worden overgedragen worden, kern blijft onveranderd !
We wrijven een plastieken staan met een wollen doek. Wat gebeurt er?
→ Er bewegen wippen elektronen van de doek naar de staaf.
→ Op de plastic staaf zitten dan meer elektronen dan protonen
→ De staaf krijgt een negatieve lading.
+-+-+ ++-+
-
We wrijven een glazen staaf met een stuk papier. Wat gebeurt er?
→ Er wippen elektronen over van de glazen staaf naar het papier of kattenvel.
→ Op de glazen staaf zitten dan minder elektronen dan protonen
→ De staaf krijgt een positieve lading.
+-+ +--
Door wrijving worden er elektronen opgenomen of afgegeven waardoor het voorwerp
elektrisch geladen is. We spreken van elektrostatische lading
Vb: trui, trampoline, glijbaan
1
, Grootheid elektrische lading; Q
Eenheid elektrische lading: Coulomb (C)
1 mC (millicoulomb) = 10-3C
1 μC (micrcoulomb) = 10-6C
Een proton en een elektron dragen een zeer kleine lading: = elementaire lading
- Lading proton = 1,6 x 10-19
- Lading elektron = 1,6 x 1019
Kort samengevat:
• In een neutraal voorwerp is het aantal protonen gelijk aan het aantal elektronen.
• Een voorwerp krijgt een positieve lading door elektronen af te geven.
• Een voorwerp krijgt een negatieve lading door elektronen op te nemen.
• Lading ontstaan door wrijving, noemt men elektrostatische lading.
• Elektrische lading wordt voorgesteld door het symbool Q, en uitgedrukt in Coulomb (C)
1.4 Aantonen van elektrische ladingen
Een elektroscoop = toestel dat gebruikt wordt om elektrische ladingen aan te tonen.
Tekening:
Niet geladen: Geladen:
• Positieve en negatieve ladingen zijn gelijk • Negatieve ladingen worden
verdeeld aangetrokken tot positieve staaf
• + en – trekken elkaar aan • Positieve ladingen op naald stoten
→ Naald wijkt niet uit elkaar af
→ Naald wijkt uit
1.5 Geleiders en islolatoren
Geleiders
= Stoffen waardoor ladingen zich onmiddellijk verplaatsen
- Weinig valentie-elektronen
- Valentie-elektronen zijn niet stevig aan kern gebonden
- Elektronen kunnen zich verplaatsen
Vb: metalen, water (niet gedestileerd), menselijk lichaam
Isolatoren
= Stoffen waardoor ladingen zich niet onmiddellijk kunnen verplaatsen
- Veel valentie-elektronen
- Valentie-elektronen zijn stevig aan kern gebonden
- Elektronen kunnen zich niet verplaatsen
Vb: water (gedestileerd), hout, rubber
2
,2. Elektrische stroom
2.1 Begrip ‘‘elektrische stroom’’
Proef: We nemen 2 identieke elektroscopen. We laden elektroscoop 1 met een gewreven plastic
staaf tot de naald ver uitwijkt. Elektroscoop 2 laden we eveneens met een gewreven plastic staaf
tot de naald een kleine uitwijking vertoont. Vervolgens verbinden we beide elektroscopen met een
stuk metaaldraad.
→ de uitwijking op elektroscoop 1 wordt kleiner en op 2 wordt groter
Tekening:
Kort samengevat:
Een elektrische stroom is een verplaatsing van elektronen tussen 2 punten.
2 voorwaarden voor elektrische stroom:
- Er moet een verschil in lading aanwezig zijn (= spanning of potentiaal verschil)
- 2 punten moeten verbonden zijn met een geleider
2.2 Spanning en elektrische stroom
Elektrische stroom = beweging van elektronen zolang er een potentiaalverschil is tussen beide
punten. Negatieve pool → positieve pool
Grootheid spanning (= potentiaalverschil): U
Eenheid spanning (= potentiaalverschil): Volt (V)
Netspanning in België = 230V
2.3 Spanningsbron
Gelijksspanningsbron: potentiaalverschil tussen de 2 polen constant
Gelijksspanningsbron met regelbare spanning:
Wisselspanningsbron: potentiaalverschil is niet constant en wisselt van teken
2.4 Stroomsterkte
= de hoeveelheid elektronen die door een geleider stroomt
Grootheid stroomsterkte: I
Eenheid stroomsterkte: Ampère (A)
Formule:
I=ΔQ t = Q
Q = i x T
Δt i
3
, 3. Elektrische weerstand
3.1 Weerstand
= de mate waarin een geleider de beweging van elektronen afremt
Grootheid weerstand: R
Eenheid weerstand: Ohm (Ω)
De weerstand van een geleider is afhankelijk van:
- De lengte v/d geleider. Hoe langer de geleider, hoe meer de elektronen afgeremd worden
- De doorsnede v/d geleider. Hoe groter de doorsnede, hoe kleiner de weerstand
- Het materiaal waaruit de geleider gemaakt is. (weinig weerstand in een koperen geleider)
Schematische voorstelling:
3.2 Meten van spanning en stroomsterkte
Voltmeter (of multimeter): de spanning tussen 2 punten te meten
Ampèremeter (of multimeter): om de stroom door een toestel te meten
3.3 Stroomkring
3 voorwaarden:
- Tussen 2 punten moet een spanning onderhouden worden
- De kring moet gesloten zijn
- De kring moet bestaan uit geleidende verbinding
Conventionele stroomzin: van positief naar negatief →
Werkelijke stroomzin: van negatief naar positief →
3.4 Wet van Ohm
De verhouding v/d spanning over de uiteinden v/e geleider tot de stroomsterkte die er door vloeit
is een constante en wordt de elektrische weerstand van deze geleider genoemd
R=U I=U U=R.I R= Weerstand ()
→ →
I R U= Spanning (V)
I= Stroomsterkte (A)
4. Schakelen van weerstanden
4.1 serie- parallelschakeling
4
juni 2021 – examen
Thema 3: Elektrodynamica
1. Elektrische lading
1.1 Opwekken van ladingen
Besluit: Wanneer we sommige voorwerpen wrijven met andere stoffen, krijgen ze de eigenschap
lichte voorwerpen aan te trekken. We zeggen dat de gewreven voorwerpen elektrisch geladen
zijn.
1.2 Soorten ladingen
Besluit:
- 2 soorten elektrische ladingen: positieve en negatieve
- Gelijksoortige ladingen ( + en + of – en – ) stoten elkaar af
- Ongelijksoortige ladingen ( + en – ) trekken mekaar aan
1.3 Atoomstructuur
Alle atomen bestaan uit 2 gebieden:
- In de kern vinden we protonen (= positief) en neutronen (= elektrisch neutraal)
- Rond de kern bewegen elektronen (= negatief) in de elektronwolk
- Atoom is elektrisch neutraal: aantal protonen = aantal elektronen
- Voorwerp opwrijven → elektronen opgenomen of afgegeven worden → voorwerp niet meer
neutraal maar elektrisch geladen
! enkel elektronen kunnen worden overgedragen worden, kern blijft onveranderd !
We wrijven een plastieken staan met een wollen doek. Wat gebeurt er?
→ Er bewegen wippen elektronen van de doek naar de staaf.
→ Op de plastic staaf zitten dan meer elektronen dan protonen
→ De staaf krijgt een negatieve lading.
+-+-+ ++-+
-
We wrijven een glazen staaf met een stuk papier. Wat gebeurt er?
→ Er wippen elektronen over van de glazen staaf naar het papier of kattenvel.
→ Op de glazen staaf zitten dan minder elektronen dan protonen
→ De staaf krijgt een positieve lading.
+-+ +--
Door wrijving worden er elektronen opgenomen of afgegeven waardoor het voorwerp
elektrisch geladen is. We spreken van elektrostatische lading
Vb: trui, trampoline, glijbaan
1
, Grootheid elektrische lading; Q
Eenheid elektrische lading: Coulomb (C)
1 mC (millicoulomb) = 10-3C
1 μC (micrcoulomb) = 10-6C
Een proton en een elektron dragen een zeer kleine lading: = elementaire lading
- Lading proton = 1,6 x 10-19
- Lading elektron = 1,6 x 1019
Kort samengevat:
• In een neutraal voorwerp is het aantal protonen gelijk aan het aantal elektronen.
• Een voorwerp krijgt een positieve lading door elektronen af te geven.
• Een voorwerp krijgt een negatieve lading door elektronen op te nemen.
• Lading ontstaan door wrijving, noemt men elektrostatische lading.
• Elektrische lading wordt voorgesteld door het symbool Q, en uitgedrukt in Coulomb (C)
1.4 Aantonen van elektrische ladingen
Een elektroscoop = toestel dat gebruikt wordt om elektrische ladingen aan te tonen.
Tekening:
Niet geladen: Geladen:
• Positieve en negatieve ladingen zijn gelijk • Negatieve ladingen worden
verdeeld aangetrokken tot positieve staaf
• + en – trekken elkaar aan • Positieve ladingen op naald stoten
→ Naald wijkt niet uit elkaar af
→ Naald wijkt uit
1.5 Geleiders en islolatoren
Geleiders
= Stoffen waardoor ladingen zich onmiddellijk verplaatsen
- Weinig valentie-elektronen
- Valentie-elektronen zijn niet stevig aan kern gebonden
- Elektronen kunnen zich verplaatsen
Vb: metalen, water (niet gedestileerd), menselijk lichaam
Isolatoren
= Stoffen waardoor ladingen zich niet onmiddellijk kunnen verplaatsen
- Veel valentie-elektronen
- Valentie-elektronen zijn stevig aan kern gebonden
- Elektronen kunnen zich niet verplaatsen
Vb: water (gedestileerd), hout, rubber
2
,2. Elektrische stroom
2.1 Begrip ‘‘elektrische stroom’’
Proef: We nemen 2 identieke elektroscopen. We laden elektroscoop 1 met een gewreven plastic
staaf tot de naald ver uitwijkt. Elektroscoop 2 laden we eveneens met een gewreven plastic staaf
tot de naald een kleine uitwijking vertoont. Vervolgens verbinden we beide elektroscopen met een
stuk metaaldraad.
→ de uitwijking op elektroscoop 1 wordt kleiner en op 2 wordt groter
Tekening:
Kort samengevat:
Een elektrische stroom is een verplaatsing van elektronen tussen 2 punten.
2 voorwaarden voor elektrische stroom:
- Er moet een verschil in lading aanwezig zijn (= spanning of potentiaal verschil)
- 2 punten moeten verbonden zijn met een geleider
2.2 Spanning en elektrische stroom
Elektrische stroom = beweging van elektronen zolang er een potentiaalverschil is tussen beide
punten. Negatieve pool → positieve pool
Grootheid spanning (= potentiaalverschil): U
Eenheid spanning (= potentiaalverschil): Volt (V)
Netspanning in België = 230V
2.3 Spanningsbron
Gelijksspanningsbron: potentiaalverschil tussen de 2 polen constant
Gelijksspanningsbron met regelbare spanning:
Wisselspanningsbron: potentiaalverschil is niet constant en wisselt van teken
2.4 Stroomsterkte
= de hoeveelheid elektronen die door een geleider stroomt
Grootheid stroomsterkte: I
Eenheid stroomsterkte: Ampère (A)
Formule:
I=ΔQ t = Q
Q = i x T
Δt i
3
, 3. Elektrische weerstand
3.1 Weerstand
= de mate waarin een geleider de beweging van elektronen afremt
Grootheid weerstand: R
Eenheid weerstand: Ohm (Ω)
De weerstand van een geleider is afhankelijk van:
- De lengte v/d geleider. Hoe langer de geleider, hoe meer de elektronen afgeremd worden
- De doorsnede v/d geleider. Hoe groter de doorsnede, hoe kleiner de weerstand
- Het materiaal waaruit de geleider gemaakt is. (weinig weerstand in een koperen geleider)
Schematische voorstelling:
3.2 Meten van spanning en stroomsterkte
Voltmeter (of multimeter): de spanning tussen 2 punten te meten
Ampèremeter (of multimeter): om de stroom door een toestel te meten
3.3 Stroomkring
3 voorwaarden:
- Tussen 2 punten moet een spanning onderhouden worden
- De kring moet gesloten zijn
- De kring moet bestaan uit geleidende verbinding
Conventionele stroomzin: van positief naar negatief →
Werkelijke stroomzin: van negatief naar positief →
3.4 Wet van Ohm
De verhouding v/d spanning over de uiteinden v/e geleider tot de stroomsterkte die er door vloeit
is een constante en wordt de elektrische weerstand van deze geleider genoemd
R=U I=U U=R.I R= Weerstand ()
→ →
I R U= Spanning (V)
I= Stroomsterkte (A)
4. Schakelen van weerstanden
4.1 serie- parallelschakeling
4
