Natuurkunde II
1 Lading en elektrisch veld
Elektrische laden en elektrische velden: Charles Coulomb (18 e eeuw)
Enkele experimenten:
Plastic buis Papiersnippers Aantrekking
Pvc-buis (G) Pvc-buis (G) Afstoting
Pvc-buis (G) Pvc-buis (NG) Aantrekking
Pvc-buis (G) Glas (G) Aantrekking
Glas (G) Glas (G) Afstoting
* (G) = geladen en (NG) = niet geladen
Elektrische lading
- Twee soorten: + en –
- Veldkracht: werking op afstand tussen ladingen
- Is gekwantiseerd: Q = N.e
Wanneer objecten geladen zijn, verliezen ze na een tijd hun lading aan de lucht.
Dit komt door het polair karakter van water.
- Elektrische schokken op natte vs droge dagen
~ Natte dagen: water kan ladingen beter neutraliseren
~ Droge dagen: meer kan op elektrische schokken
Elektrische krachtwerking: puntladingen
- F12 = kracht op 1 door 2
- F21 = kracht op 2 door 1
¿
|F12| = |F21| = k ∨Q1 . Q2∨ 2 ¿
r
- k is afhankelijk van het medium
1
~ k0 = constante van Coulomb
4ε0
Nm 2
~ k0 = 8,987 . 109 2
C
C2
~ ε0 = 8,8542 . 10-12 2 permittiviteit vacuum
Nm
Q1 . Q2 < 0 + maal – is < 0
Q2 . Q1 > 0 + maal + is > 0 – maal – is > 0
, Verschil tussen gravitatiekracht en Coulombkracht:
- Gravitatiekracht kan enkel aantrekken
- Coulombkracht kan ladingen laten aantrekken en ladingen laten afstoten
sterker
- Vb: Coulombkracht kan met behulp van een magneetje een kleine
paperclip van de aarde, die gravitatiekracht bezit, opheffen.
Krachtwerking tussen macroscopische ladingen:
- Wet van Coulomb: krachtwerking tussen puntladingen
- Macroscopische ladingen zijn opgebouwd uit puntladingen
- Resulterende kracht op q = som van alle krachten op q
(superpositiebeginsel)
Geleiders en isolatoren:
- Geleider: ladingen kunnen vrij bewegen (metalen, elektrolyten…)
- Isolator: ladingen kunnen niet vrij bewegen (hout, plastic…)
Hoe voorwerpen laden?
1. Bij dicht fysisch contact (wrijven, kleven): transfer van elektronen
isolatoren
2. Contact: conductie
geleiders
3. Inductie geleiders
Waarom worden vliermergbolletjes aangetrokken?
- Polarisatie van een neutraal voorwerp, door het in de buurt brengen van
een + of – lading
Elektroscoop:
- Ladingen meten: hoe groter de hoek, hoe meer afstoting tussen – en –.
- Andere toepassingen: recyclage en kopieerapparaat
Elektrische veldlijnen:
- Ladingen hebben invloed op de omgeving
- Richting veldlijnen:
1 Lading en elektrisch veld
Elektrische laden en elektrische velden: Charles Coulomb (18 e eeuw)
Enkele experimenten:
Plastic buis Papiersnippers Aantrekking
Pvc-buis (G) Pvc-buis (G) Afstoting
Pvc-buis (G) Pvc-buis (NG) Aantrekking
Pvc-buis (G) Glas (G) Aantrekking
Glas (G) Glas (G) Afstoting
* (G) = geladen en (NG) = niet geladen
Elektrische lading
- Twee soorten: + en –
- Veldkracht: werking op afstand tussen ladingen
- Is gekwantiseerd: Q = N.e
Wanneer objecten geladen zijn, verliezen ze na een tijd hun lading aan de lucht.
Dit komt door het polair karakter van water.
- Elektrische schokken op natte vs droge dagen
~ Natte dagen: water kan ladingen beter neutraliseren
~ Droge dagen: meer kan op elektrische schokken
Elektrische krachtwerking: puntladingen
- F12 = kracht op 1 door 2
- F21 = kracht op 2 door 1
¿
|F12| = |F21| = k ∨Q1 . Q2∨ 2 ¿
r
- k is afhankelijk van het medium
1
~ k0 = constante van Coulomb
4ε0
Nm 2
~ k0 = 8,987 . 109 2
C
C2
~ ε0 = 8,8542 . 10-12 2 permittiviteit vacuum
Nm
Q1 . Q2 < 0 + maal – is < 0
Q2 . Q1 > 0 + maal + is > 0 – maal – is > 0
, Verschil tussen gravitatiekracht en Coulombkracht:
- Gravitatiekracht kan enkel aantrekken
- Coulombkracht kan ladingen laten aantrekken en ladingen laten afstoten
sterker
- Vb: Coulombkracht kan met behulp van een magneetje een kleine
paperclip van de aarde, die gravitatiekracht bezit, opheffen.
Krachtwerking tussen macroscopische ladingen:
- Wet van Coulomb: krachtwerking tussen puntladingen
- Macroscopische ladingen zijn opgebouwd uit puntladingen
- Resulterende kracht op q = som van alle krachten op q
(superpositiebeginsel)
Geleiders en isolatoren:
- Geleider: ladingen kunnen vrij bewegen (metalen, elektrolyten…)
- Isolator: ladingen kunnen niet vrij bewegen (hout, plastic…)
Hoe voorwerpen laden?
1. Bij dicht fysisch contact (wrijven, kleven): transfer van elektronen
isolatoren
2. Contact: conductie
geleiders
3. Inductie geleiders
Waarom worden vliermergbolletjes aangetrokken?
- Polarisatie van een neutraal voorwerp, door het in de buurt brengen van
een + of – lading
Elektroscoop:
- Ladingen meten: hoe groter de hoek, hoe meer afstoting tussen – en –.
- Andere toepassingen: recyclage en kopieerapparaat
Elektrische veldlijnen:
- Ladingen hebben invloed op de omgeving
- Richting veldlijnen:
