Samenvatting natuurkunde 4 VWO
———————————————————————————————————————————
Dit is een samenvatting van alle stof van 4 VWO voor natuurkunde. De samenvatting is
geschreven op basis van de methode Newton.
1. Elektriciteit
2. Krachten
3. Materialen
4. Bewegingen
5. Straling
Pagina 1 van 20
,Natuurkunde hoofdstuk 1 - Elektriciteit
Paragraaf 1 introductie
Er bestaan twee soorten elektrische lading: positieve en negatieve lading. Twee voorwerpen met
dezelfde lading stoten elkaar af en verschillende ladingen trekken elkaar aan. Elk voorwerp
bestaat uit atomen met een positieve kern en negatieve elektronen. Bij neutrale voorwerpen is
de positieve lading even groot als de negatieve. Als voorwerpen geladen zijn oefenen ze
krachten op elkaar uit die je soms kunt voelen of zien, denk maar statisch haar of bliksem.
Bliksem ontstaat doordat wolken elektrisch geldaden zijn. Als die lading groot genoeg is, gaat er
even een zeer sterke stroom van de ene wolk naar de andere of naar de grond. Daardoor wordt
de lucht plotseling heel sterk verhit. In feite zie je niet de elektrische stroom maar het licht dat
door de hete lucht wordt uitgezonden. De snelle verhitting van de lucht geeft een snelle
uitzetting en dat is donder.
Geleiders laten elektrische stroom door en isolatoren niet. Door een geleider kunnen alleen
elektronen bewegen.de positieve lading zit vast in de kernen van de atomen. De stroom in een
stroomkring wordt in beweging gezet door de spanning van de spanningsbron, die bij de
pluspool elektronen aantrekt en bij de minpool wegduwt. De grote van de stroom meet je met
een ampèremeter. De elektrische stroom moet door de meter heen dus staat de meter in serie
geschakeld met het apparaat waardoor je de stroomsterkte wilt meten. De spanning over een
elektrisch apparaat meet je met een spanningsmeter. Die staat parallel met het apparaat
waarover je de spanning wilt meten.
Paragraaf 2 energie en vermogen
Het elektrisch vermogen is de hoeveelheid elektrische energie dat een apparaat per seconde
verbruikt. Hierbij is Watt hetzelfde als J/s. elektrische apparaten zetten energie om. Bij dat
omzetten komt altijd de energievorm warmte vrij. Een ander woord voor licht is stralingsenergie.
De standaardeenheid van energie is de joule, maar omdat voor elektrische energie vaak grote
hoeveelheden gebruikt worden hebben we hiervoor een grotere eenheid de kWh.
Hoe groot het deel van de elektrische energie is dat nuttig wordt gebruikt, geef je aan met het
rendement. Om energie te besparen kan je het rendement verhogen.
Paragraaf 3 spanning en stroomsterkte
Het vermogen van een apparaat neemt toe wanner de spanning groter wordt. Elektrische stroom
bestaat uit bewegende elektronen. In een metaal is van elk atoom één elektron (of soms meer)
die niet gebonden zijn aan de atoomkern en dus vrij door het metaal kunnen bewegen. In een
geleidende vloeistof bestaat de elektrische stroom uit bewegende ionen. Dat zijn moleculen of
atomen die een of meer elektronen zijn kwijtgeraakt of hebben opgenomen. Ze zijn dus positief
of negatief. In een geleidende vloeistof bewegen positieve ionen naar de ene kant en/of
negatieve ionen naar de andere kant.
De spanning van een spanningsbron is de oorzaak van de beweging van de vrije elektronen in
een metaaldraad. Normaal bewegen de vrije elektronen in een metaal kriskras door elkaar heen,
maar in een gesloten stroomkring bewegen de elektronen gemiddeld genomen dezelfde kant op
en loopt er een elektrische stroom. De beweging van de elektronen in de draad wordt
veroorzaakt door de aantrekkende krachten van de pluspool en de afstotende krachten van de
minpool.
Vroeger is de afspraak gemaakt: de elektrische stroom loopt in een stroomkring van de pluspool
naar de minpool. De richting van de elektrische stroom en de bewegingsrichting van de
elektronen zijn dus tegengesteld aan elkaar.
De stroomsterkte door een apparaat geeft de hoeveelheid lading in coulomb aan, die in één
seconde door dat apparaat gaat. Een stroom van 1A betekent dus dat per seconde 1C lading
door het apparaat beweegt. Als de stroomsterkte twee keer zo groot wordt, stroomt er per
seconde twee keer zoveel lading door heen.
Bij een grotere stroomsterkte gaan er elke seconde meer elektronen door een apparaat. In het
apparaat wordt door elk elektron evenveel energie omgezet. Het vermogen is dus evenredig met
de stroomsterkte. Hoeveel elektrische energie elk elektron omzet hangt af van de spanning. Als
Pagina 2 van 20
, de spanning van de bron tweemaal zo groot is wordt er tweemaal zo hard tegen elk elektron
geduwd en krijgt het twee keer zoveel energie. Is de spanning over een apparaat tweemaal zo
groot, dan geeft elk elektron daarin tweemaal zoveel energie af. Het vermogen is dus ook
evenredig met de spanning.
Bij gelijkspanning loopt de spanning altijd dezelfde kant op. Bij wisselspanning veranderen de
plus- en de minpool steeds snel en loopt de stroom steeds een andere kant op. De wisselende
spanning staat bij een stopcontact op de fasedraad.
Paragraaf 4 weerstand en geleidbaarheid
De geleidbaarheid bepaalt hoeveel stroom er loopt bij een bepaalde spanning. Als de
geleidbaarheid groot is, is de weerstand klein en omgekeerd. De weerstand van een draad
hangt af van:
•De lengte van een draad. Hoe groter de draad, ho0e groter de weerstand. Evenredig.
•Als de oppervlakte van een doorsnede van een draad groter wordt is de weerstand kleiner.
Omgekeerd evenredig. Hoe kleiner de draad, hoe moeilijker het is voor de elektronen om
door de draad te gaan.
•Het materiaal bepaalt de weerstaand. Hoe beter het materiaal geleid, hoe kleiner de
weerstand. → soortelijke weerstand = ρ = weerstand van een draad met 1m lengte en 1m2
doorsnedeoppervlak (A)
Of de weerstand van een stroom draad verandert met de temperatuur, hangt af van het
materiaal.
Ohmse weerstand → constante weerstand als spanning en stroomsterkte evenredig zijn. In
praktijk is de weestand constant als de temperatuur constant is of de draad van bepaald
materiaal (constantaan) gemaakt is. Vaak geen evenredig verband→ temperatuur stijgt na tijdje
aan staan.
+ de stroomsterkte door een ohmse weerstand is evenredig met de spanning.
Halfgeleiders zijn materialen die de stroom maar een klein beetje geleiden. Het bijzondere van
halfgeleidende materialen is, dat een kleine bewerking het aantal vrije elektronen veel groter of
kleiner kan worden gemaakt, waardoor de weerstand kan worden beïnvloed. Voorbeeld is een
diode. In een diode neemt het aantal vrije elektronen toe als de spanning groter is dan de
drempel- of doorlaatspanning. De richting waarin de diode stroom doorlaat (1 richting) heet de
voorwaartse stroomrichting.
Een andere manier om in halfgeleiders het aantal vrije elektronen en dus de geleidbaarheid te
vergroten is door energie toe te voeren. Dit kan door de halfgeleider te verwarmen of door er licht
op te laten schijnen.
Lichtgevoelige weerstand → LDR → extra licht is lagere weerstand.
Temperatuurgevoelige weerstand → NTC → lagere weerstand als de temp stijgt.
→ PTC → hogere weerstand als de temp stijgt.
PTC wordt niet van halfgeleidermetaal gemaakt van metaal, kunststof of keramiek.
In zonnecellen wordt de lichtgevoeligheid van halfgeleiders benut. Zonnecellen worden meestal
gemaakt van de halfgeleider silicium. Door het silicium op een geschikte manier te bewerken,
wekt het als een spanningbron. Als er licht op valt. Zonnecellen zetten stralingsenergie van de zon
om in elektrische energie.
Paragraaf 5 schakelingen in huis
Om te zorgen dat de spanning over een apparaat 230V is, moet het apparaat rechtstreeks aan de
polen van de spanningbron aangesloten worden. Een schakeling waarbij alle apparaten
rechtstreeks op de spanningsbron zijn aangesloten is een parallelschakeling. De stroom wordt
hierbij gesplitst, waardoor de stroom door de apparaten niet veranderd als er een apparaat aan of
uit gaat. Doordat de totale stroomsterkte groter wordt als er meer apparaten zijn aangesloten, is
de stroom uit de spanningsbron niet constant. De stroom is dus gelijk aan de stromen van alle
apparaten bij elkaar opgeteld. Dit noemen we stroomdeling.
Bij een serieschakeling loopt door elk lampje dezelfde stroom. De spanningsbron moet de stroom
door alle (lampjes) duwen en daar is een grotere spanning voor nodig. De spanning wordt in een
serieschakeling verdeeld over alle apparaten, dit noemen we spanningsdeling.
Pagina 3 van 20
———————————————————————————————————————————
Dit is een samenvatting van alle stof van 4 VWO voor natuurkunde. De samenvatting is
geschreven op basis van de methode Newton.
1. Elektriciteit
2. Krachten
3. Materialen
4. Bewegingen
5. Straling
Pagina 1 van 20
,Natuurkunde hoofdstuk 1 - Elektriciteit
Paragraaf 1 introductie
Er bestaan twee soorten elektrische lading: positieve en negatieve lading. Twee voorwerpen met
dezelfde lading stoten elkaar af en verschillende ladingen trekken elkaar aan. Elk voorwerp
bestaat uit atomen met een positieve kern en negatieve elektronen. Bij neutrale voorwerpen is
de positieve lading even groot als de negatieve. Als voorwerpen geladen zijn oefenen ze
krachten op elkaar uit die je soms kunt voelen of zien, denk maar statisch haar of bliksem.
Bliksem ontstaat doordat wolken elektrisch geldaden zijn. Als die lading groot genoeg is, gaat er
even een zeer sterke stroom van de ene wolk naar de andere of naar de grond. Daardoor wordt
de lucht plotseling heel sterk verhit. In feite zie je niet de elektrische stroom maar het licht dat
door de hete lucht wordt uitgezonden. De snelle verhitting van de lucht geeft een snelle
uitzetting en dat is donder.
Geleiders laten elektrische stroom door en isolatoren niet. Door een geleider kunnen alleen
elektronen bewegen.de positieve lading zit vast in de kernen van de atomen. De stroom in een
stroomkring wordt in beweging gezet door de spanning van de spanningsbron, die bij de
pluspool elektronen aantrekt en bij de minpool wegduwt. De grote van de stroom meet je met
een ampèremeter. De elektrische stroom moet door de meter heen dus staat de meter in serie
geschakeld met het apparaat waardoor je de stroomsterkte wilt meten. De spanning over een
elektrisch apparaat meet je met een spanningsmeter. Die staat parallel met het apparaat
waarover je de spanning wilt meten.
Paragraaf 2 energie en vermogen
Het elektrisch vermogen is de hoeveelheid elektrische energie dat een apparaat per seconde
verbruikt. Hierbij is Watt hetzelfde als J/s. elektrische apparaten zetten energie om. Bij dat
omzetten komt altijd de energievorm warmte vrij. Een ander woord voor licht is stralingsenergie.
De standaardeenheid van energie is de joule, maar omdat voor elektrische energie vaak grote
hoeveelheden gebruikt worden hebben we hiervoor een grotere eenheid de kWh.
Hoe groot het deel van de elektrische energie is dat nuttig wordt gebruikt, geef je aan met het
rendement. Om energie te besparen kan je het rendement verhogen.
Paragraaf 3 spanning en stroomsterkte
Het vermogen van een apparaat neemt toe wanner de spanning groter wordt. Elektrische stroom
bestaat uit bewegende elektronen. In een metaal is van elk atoom één elektron (of soms meer)
die niet gebonden zijn aan de atoomkern en dus vrij door het metaal kunnen bewegen. In een
geleidende vloeistof bestaat de elektrische stroom uit bewegende ionen. Dat zijn moleculen of
atomen die een of meer elektronen zijn kwijtgeraakt of hebben opgenomen. Ze zijn dus positief
of negatief. In een geleidende vloeistof bewegen positieve ionen naar de ene kant en/of
negatieve ionen naar de andere kant.
De spanning van een spanningsbron is de oorzaak van de beweging van de vrije elektronen in
een metaaldraad. Normaal bewegen de vrije elektronen in een metaal kriskras door elkaar heen,
maar in een gesloten stroomkring bewegen de elektronen gemiddeld genomen dezelfde kant op
en loopt er een elektrische stroom. De beweging van de elektronen in de draad wordt
veroorzaakt door de aantrekkende krachten van de pluspool en de afstotende krachten van de
minpool.
Vroeger is de afspraak gemaakt: de elektrische stroom loopt in een stroomkring van de pluspool
naar de minpool. De richting van de elektrische stroom en de bewegingsrichting van de
elektronen zijn dus tegengesteld aan elkaar.
De stroomsterkte door een apparaat geeft de hoeveelheid lading in coulomb aan, die in één
seconde door dat apparaat gaat. Een stroom van 1A betekent dus dat per seconde 1C lading
door het apparaat beweegt. Als de stroomsterkte twee keer zo groot wordt, stroomt er per
seconde twee keer zoveel lading door heen.
Bij een grotere stroomsterkte gaan er elke seconde meer elektronen door een apparaat. In het
apparaat wordt door elk elektron evenveel energie omgezet. Het vermogen is dus evenredig met
de stroomsterkte. Hoeveel elektrische energie elk elektron omzet hangt af van de spanning. Als
Pagina 2 van 20
, de spanning van de bron tweemaal zo groot is wordt er tweemaal zo hard tegen elk elektron
geduwd en krijgt het twee keer zoveel energie. Is de spanning over een apparaat tweemaal zo
groot, dan geeft elk elektron daarin tweemaal zoveel energie af. Het vermogen is dus ook
evenredig met de spanning.
Bij gelijkspanning loopt de spanning altijd dezelfde kant op. Bij wisselspanning veranderen de
plus- en de minpool steeds snel en loopt de stroom steeds een andere kant op. De wisselende
spanning staat bij een stopcontact op de fasedraad.
Paragraaf 4 weerstand en geleidbaarheid
De geleidbaarheid bepaalt hoeveel stroom er loopt bij een bepaalde spanning. Als de
geleidbaarheid groot is, is de weerstand klein en omgekeerd. De weerstand van een draad
hangt af van:
•De lengte van een draad. Hoe groter de draad, ho0e groter de weerstand. Evenredig.
•Als de oppervlakte van een doorsnede van een draad groter wordt is de weerstand kleiner.
Omgekeerd evenredig. Hoe kleiner de draad, hoe moeilijker het is voor de elektronen om
door de draad te gaan.
•Het materiaal bepaalt de weerstaand. Hoe beter het materiaal geleid, hoe kleiner de
weerstand. → soortelijke weerstand = ρ = weerstand van een draad met 1m lengte en 1m2
doorsnedeoppervlak (A)
Of de weerstand van een stroom draad verandert met de temperatuur, hangt af van het
materiaal.
Ohmse weerstand → constante weerstand als spanning en stroomsterkte evenredig zijn. In
praktijk is de weestand constant als de temperatuur constant is of de draad van bepaald
materiaal (constantaan) gemaakt is. Vaak geen evenredig verband→ temperatuur stijgt na tijdje
aan staan.
+ de stroomsterkte door een ohmse weerstand is evenredig met de spanning.
Halfgeleiders zijn materialen die de stroom maar een klein beetje geleiden. Het bijzondere van
halfgeleidende materialen is, dat een kleine bewerking het aantal vrije elektronen veel groter of
kleiner kan worden gemaakt, waardoor de weerstand kan worden beïnvloed. Voorbeeld is een
diode. In een diode neemt het aantal vrije elektronen toe als de spanning groter is dan de
drempel- of doorlaatspanning. De richting waarin de diode stroom doorlaat (1 richting) heet de
voorwaartse stroomrichting.
Een andere manier om in halfgeleiders het aantal vrije elektronen en dus de geleidbaarheid te
vergroten is door energie toe te voeren. Dit kan door de halfgeleider te verwarmen of door er licht
op te laten schijnen.
Lichtgevoelige weerstand → LDR → extra licht is lagere weerstand.
Temperatuurgevoelige weerstand → NTC → lagere weerstand als de temp stijgt.
→ PTC → hogere weerstand als de temp stijgt.
PTC wordt niet van halfgeleidermetaal gemaakt van metaal, kunststof of keramiek.
In zonnecellen wordt de lichtgevoeligheid van halfgeleiders benut. Zonnecellen worden meestal
gemaakt van de halfgeleider silicium. Door het silicium op een geschikte manier te bewerken,
wekt het als een spanningbron. Als er licht op valt. Zonnecellen zetten stralingsenergie van de zon
om in elektrische energie.
Paragraaf 5 schakelingen in huis
Om te zorgen dat de spanning over een apparaat 230V is, moet het apparaat rechtstreeks aan de
polen van de spanningbron aangesloten worden. Een schakeling waarbij alle apparaten
rechtstreeks op de spanningsbron zijn aangesloten is een parallelschakeling. De stroom wordt
hierbij gesplitst, waardoor de stroom door de apparaten niet veranderd als er een apparaat aan of
uit gaat. Doordat de totale stroomsterkte groter wordt als er meer apparaten zijn aangesloten, is
de stroom uit de spanningsbron niet constant. De stroom is dus gelijk aan de stromen van alle
apparaten bij elkaar opgeteld. Dit noemen we stroomdeling.
Bij een serieschakeling loopt door elk lampje dezelfde stroom. De spanningsbron moet de stroom
door alle (lampjes) duwen en daar is een grotere spanning voor nodig. De spanning wordt in een
serieschakeling verdeeld over alle apparaten, dit noemen we spanningsdeling.
Pagina 3 van 20
