Samenvatting hoofdstuk 21: : Elektrische lading en elektrische velden

HOOFDSTUK 21: ELEKTRISCHE LADING EN ELEKTRISCHE VELDEN
OPENINGSVRAAG




Antwoord: D
➔ de kracht is omgekeerd evenredig met de afstand²

STATISCHE ELEKTRICITEIT; ELEKTRISCHE LADING EN HET BEHOUD ERVAN
Vuistregel: ongelijksoortige ladingen trekken elkaar aan, gelijksoortige ladingen stoten elkaar af
➔ Er zijn dus 2 types ladingen:

+ Positieve lading Lading van een opgewreven glazen staaf is positief, de lading van een
- Negatieve lading opgewreven plastieken liniaal is negaties

De wet van behoud van elektrische lading: De netto hoeveelheid elektrische lading die
geproduceerd wordt in een willekeurig proces is altijd 0
➔ Het is niet mogelijk een netto elektrische lading te genereren/vernietigen
als een voorwerp een positieve lading krijgt, zal er een gelijke, maar negatieve lading zijn in
omringende gebieden/voorwerpen

ELEKTRISCHE LADING IN EEN ATOOM
De oorsprong van elektrische lading ligt binnenin het atoom
➔ de kern van het atoom is positief, de omringende elektronen hebben een negatieve lading
De positieve lading van de protonen = |de negatieve lading van de elektronen|
➔ als een atoom e- verliest/opneemt, zal dit niet meer zo zijn, en is het atoom
positief/negatief geladen = ion

Laden van een massief voorwerp door opwrijven
➔ overdracht van elektronen van het ene voorwerp naar het andere voorwerp

Voorwerpen verliezen vaak hun lading na verloop van tijd, ze lekken weg via H2O-moleculen in de lucht

Watermoleculen = polaire moleculen
➔ de lading is niet gelijkmatig verdeeld, maar toch zijn ze neutraal.

• De extra negatieve lading zal aangetrokken worden door het positieve uiteinde v/d
watermoleculen.
• De extra lading op de watermoleculen zal aangetrokken worden door de positief geladen
voorwerpen

Op droge dagen is statische elektriciteit makkelijker op te merken, omdat de ladingen niet
geneutraliseerd kunnen worden doordat er minder H2O-moleculen in de lucht aanwezig zijn

, ISOLATOREN EN GELEIDERS
Stel: 2 metalen bollen, waarvan een sterk geladen, de andere elektrisch neutraal
➔ Als deze 2 verbonden worden door een derde metalen voorwerp, zal de lading zich verspreiden
➔ Als deze 2 verbonden worden door een houten voorwerp, zal de lading zich niet verspreiden




Materialen die de ladingen laten verspreiden = geleiders (bv. metaal)
Materialen waarlangs de ladingen niet kunnen stromen = niet-geleiders = isolatoren (bv. hout)
Sommige materialen zijn halfgeleiders

Atomair standpunt:
Elektronen in een isolerend materiaal zijn sterk gebonden aan de kernen.
Elektronen in een geleidend materiaal zijn (deels) los gebonden aan de kernen
➔ kunnen vrij bewegen binnenin het materiaal
deze elektronen = vrije elektronen = geleidingselektronen

Hoe meer vrije elektronen een materiaal bevat, hoe sterker de geleidende eigenschappen v/d materie

GEÏNDUCEERDE LADING; DE ELEKTROSCOOP
Voorbeeld:

Als een positief geladen metalen voorwerp in de buurt van een
ongeladen metalen voorwerp wordt gebracht, zonder dat de 2
elkaar raken, zullen de elektronen in de ongeladen staaf zich
verplaatsen, ze bewegen naar de positieve staaf toe.
➔ Hierdoor ontstaat er een positief en een negatief geladen
uiteinde van de staaf, al is de totale staaf nog altijd neutraal.

Er wordt een lading geïnduceerd aan de beide uiteinden v/d
metalen staaf


Opm.: mocht je nu de staal in 2 hakken, zou je wel een positieve en negatieve staaf krijgen

Een andere manier om een netto lading op een metalen voorwerp te genereren is m.b.v. een metalen
draad

Je verbind een elektrisch neutrale staaf d.m.v. een geleidende draad met de
aarde/geleidende buis in de grond
➔ Het voorwerp is nu geaard
Als er nu een negatief geladen staaf in de buurt komt, zullen de elektronen
naar het andere uiteinde van de staaf migreren en daar via de geleider
afgevoerd worden.
Het eindresultaat is een positief geladen staaf (tenzij je de geladen staaf
weghaalt voor je de geleider weghaalt natuurlijk