Natuurkunde Hoofdstuk 12: Versnellen en
afbuigen. Elektrisch en magnetisch veld:
Paragraaf 12.1 Introductie:
De magnetische veldlijnen geven de richting aan waarin een kompasnaald wijst.
De noordpool van de kompasnaald wijst daarbij in de richting van het veld. Buiten
een permanente magneet lopen de veldlijnen van de noordpool naar de zuidpool.
De veldlijnen lopen door binnen de magneet. Veldlijnen snijden elkaar nooit. Hoe
dichter de veldlijnen naast elkaar liggen, des te sterker is het magnetisch veld
daar. De richting waarin de noordpool van een kompasnaald in een punt van de
ruimte gaat staan, is de richting van de raaklijn aan de magnetische veldlijn door
dat punt.
De grootte van het magnetisch veld in een bepaald punt van de ruimte wordt
gegeven door de magnetische veldsterkte B, met als eenheid Tesla T.
Elektriciteit en magnetisme hangen samen. In een elektromoter zorgt de
lorentzkracht voor de beweging. Als er een stroom door een draad loopt in een
magnetisch veld, ondervindt de stroomdraad een kracht door de wisselwerking
van de elektrische stroom en het magnetisch veld.
FL= B⊥ x I x l
FL is de lorentzkracht in N, B⊥ de component van het magneetveld loodrecht op
de stroomrichting in T, I de stroomsterkte in A en l de lengte van de draad in het
magnetisch veld in m.
Paragraaf 12.2 Elektrische velden:
Voorwerpen kunnen elektrisch geladen worden, bijvoorbeeld als twee isolatoren
over elkaar wrijven. Er kunnen dan elektronen overspringen van het ene
voorwerp, waardoor dat positief geladen wordt, naar het andere voorwerp dat
negatief geladen wordt. Een isolator is een stof dat geen stroom geleid. Geladen
voorwerpen oefenen op afstand een kracht op elkaar uit. Gelijke ladingen stoten
elkaar af en positieve en negatieve ladingen trekken elkaar aan. de wisselwerking
tussen een geladen voorwerp en een ander geladen voorwerp kun je ook
toeschrijven aan een elektrisch veld rondom een geladen voorwerp. Het andere
geladen voorwerp ondervindt in dit elektrisch veld een elektrische kracht.
Hoe meer het voorwerp is geladen, des te sterker is de kracht. De elektrische
veldsterkte in een punt van de ruimte is gedefinieerd als de elektrische kracht op
een kleine positieve lading in dat punt, per hoeveelheid positieve lading. De
eenheid van elektrische veldsterkte is dus de Newton per Coulomb (N/C). de
elektrische veldlijnen geven in elk punt van de ruimte de richting aan van de
elektrische kracht op een positieve lading. In een elektrisch veld van twee
tegengestelde ladingen beginnen de elektrische veldlijnen bij de positieve lading
en eindigen bij de negatieve lading. Hoe dichter de veldlijnen naast elkaar liggen,
des te groter is daar de elektrische veldsterkte. Negatief geladen deeltjes, zoals
elektronen, gaan van negatief naar positief.
Wanneer de veldlijnen recht van een bol (positief) aflopen, zoals de spaken van
een wiel, spreken we van een radiaal veld. Vlakbij de geladen bol is de
elektrische kracht het grootst, hier liggen de veldlijnen het dichtst bij elkaar. Bij
, een homogeen veld is de veldsterkte overal even groot en de richting is overal
gelijk. De veldlijnen lopen evenwijdig en de afstand tussen de veldlijnen is overal
even groot. Veldlijnen kunnen elkaar nooit snijden, want een kracht heeft maar
een richting. Het elektrisch veld van meerdere ladingen samen is dus een
combinatie van de verschillende elektrische velden van de afzonderlijke ladingen.
Magnetische influentie is het verschijnsel waarin bijvoorbeeld een negatief
geladen ballon, de positief geladen deeltjes in water aantrekt, waardoor het
water buigt. De negatief geladen deeltjes op de ballon stoten de negatieve
deeltjes in het water af, waardoor het water een beetje positief wordt aan de kant
van de ballon.
Voor de grootte van de elektrische kracht tussen twee elektrisch geladen
voorwerpen geldt de wet van Coulomb:
Fel = f·Qq/r2
Hierin is Fel de kracht in N, f = 8,987551787·109 Nm2/C2 is een constante, q en Q
zijn ladingen van de twee voorwerpen in C en r is de afstand tussen de twee
middelpunten in m.
De elektrische veldsterkte in een punt van de ruimte is gedefinieerd als de
elektrische kracht op een kleine positieve lading in dat punt, per hoeveelheid
positieve lading:
E = Fel / q
E is de elektrische veldsterkte in N/C, q de lading van het voorwerp in C en F el de
elektrische kracht in N.
Paragraaf 12.3 deeltjes elektrisch versnellen:
Röntgenstraling ontstaat als elektronen met grote snelheid tegen een metalen
trefplaatje botsen. Een röntgenbuis is een vacuüm gepompte glazen buis met
twee elektroden die op een hoge spanning worden aangesloten.
De negatieve elektrode (kathode) is een metalen plaatje dat verhit wordt door
een gloeispiraal. De positieve elektrode (anode) is een metalen trefplaatje. Door
het verwarmen verdampen er elektronen uit het metaal van de kathode. Die
elektronen worden vervolgens aangetrokken door de positieve anode. De hoge
spanning tussen de kathode en de anode zorgt voor een grote versnelling,
waardoor de elektronen met grote snelheid op de anode botsen. Door de sterkte
afbuigen. Elektrisch en magnetisch veld:
Paragraaf 12.1 Introductie:
De magnetische veldlijnen geven de richting aan waarin een kompasnaald wijst.
De noordpool van de kompasnaald wijst daarbij in de richting van het veld. Buiten
een permanente magneet lopen de veldlijnen van de noordpool naar de zuidpool.
De veldlijnen lopen door binnen de magneet. Veldlijnen snijden elkaar nooit. Hoe
dichter de veldlijnen naast elkaar liggen, des te sterker is het magnetisch veld
daar. De richting waarin de noordpool van een kompasnaald in een punt van de
ruimte gaat staan, is de richting van de raaklijn aan de magnetische veldlijn door
dat punt.
De grootte van het magnetisch veld in een bepaald punt van de ruimte wordt
gegeven door de magnetische veldsterkte B, met als eenheid Tesla T.
Elektriciteit en magnetisme hangen samen. In een elektromoter zorgt de
lorentzkracht voor de beweging. Als er een stroom door een draad loopt in een
magnetisch veld, ondervindt de stroomdraad een kracht door de wisselwerking
van de elektrische stroom en het magnetisch veld.
FL= B⊥ x I x l
FL is de lorentzkracht in N, B⊥ de component van het magneetveld loodrecht op
de stroomrichting in T, I de stroomsterkte in A en l de lengte van de draad in het
magnetisch veld in m.
Paragraaf 12.2 Elektrische velden:
Voorwerpen kunnen elektrisch geladen worden, bijvoorbeeld als twee isolatoren
over elkaar wrijven. Er kunnen dan elektronen overspringen van het ene
voorwerp, waardoor dat positief geladen wordt, naar het andere voorwerp dat
negatief geladen wordt. Een isolator is een stof dat geen stroom geleid. Geladen
voorwerpen oefenen op afstand een kracht op elkaar uit. Gelijke ladingen stoten
elkaar af en positieve en negatieve ladingen trekken elkaar aan. de wisselwerking
tussen een geladen voorwerp en een ander geladen voorwerp kun je ook
toeschrijven aan een elektrisch veld rondom een geladen voorwerp. Het andere
geladen voorwerp ondervindt in dit elektrisch veld een elektrische kracht.
Hoe meer het voorwerp is geladen, des te sterker is de kracht. De elektrische
veldsterkte in een punt van de ruimte is gedefinieerd als de elektrische kracht op
een kleine positieve lading in dat punt, per hoeveelheid positieve lading. De
eenheid van elektrische veldsterkte is dus de Newton per Coulomb (N/C). de
elektrische veldlijnen geven in elk punt van de ruimte de richting aan van de
elektrische kracht op een positieve lading. In een elektrisch veld van twee
tegengestelde ladingen beginnen de elektrische veldlijnen bij de positieve lading
en eindigen bij de negatieve lading. Hoe dichter de veldlijnen naast elkaar liggen,
des te groter is daar de elektrische veldsterkte. Negatief geladen deeltjes, zoals
elektronen, gaan van negatief naar positief.
Wanneer de veldlijnen recht van een bol (positief) aflopen, zoals de spaken van
een wiel, spreken we van een radiaal veld. Vlakbij de geladen bol is de
elektrische kracht het grootst, hier liggen de veldlijnen het dichtst bij elkaar. Bij
, een homogeen veld is de veldsterkte overal even groot en de richting is overal
gelijk. De veldlijnen lopen evenwijdig en de afstand tussen de veldlijnen is overal
even groot. Veldlijnen kunnen elkaar nooit snijden, want een kracht heeft maar
een richting. Het elektrisch veld van meerdere ladingen samen is dus een
combinatie van de verschillende elektrische velden van de afzonderlijke ladingen.
Magnetische influentie is het verschijnsel waarin bijvoorbeeld een negatief
geladen ballon, de positief geladen deeltjes in water aantrekt, waardoor het
water buigt. De negatief geladen deeltjes op de ballon stoten de negatieve
deeltjes in het water af, waardoor het water een beetje positief wordt aan de kant
van de ballon.
Voor de grootte van de elektrische kracht tussen twee elektrisch geladen
voorwerpen geldt de wet van Coulomb:
Fel = f·Qq/r2
Hierin is Fel de kracht in N, f = 8,987551787·109 Nm2/C2 is een constante, q en Q
zijn ladingen van de twee voorwerpen in C en r is de afstand tussen de twee
middelpunten in m.
De elektrische veldsterkte in een punt van de ruimte is gedefinieerd als de
elektrische kracht op een kleine positieve lading in dat punt, per hoeveelheid
positieve lading:
E = Fel / q
E is de elektrische veldsterkte in N/C, q de lading van het voorwerp in C en F el de
elektrische kracht in N.
Paragraaf 12.3 deeltjes elektrisch versnellen:
Röntgenstraling ontstaat als elektronen met grote snelheid tegen een metalen
trefplaatje botsen. Een röntgenbuis is een vacuüm gepompte glazen buis met
twee elektroden die op een hoge spanning worden aangesloten.
De negatieve elektrode (kathode) is een metalen plaatje dat verhit wordt door
een gloeispiraal. De positieve elektrode (anode) is een metalen trefplaatje. Door
het verwarmen verdampen er elektronen uit het metaal van de kathode. Die
elektronen worden vervolgens aangetrokken door de positieve anode. De hoge
spanning tussen de kathode en de anode zorgt voor een grote versnelling,
waardoor de elektronen met grote snelheid op de anode botsen. Door de sterkte
