Na - H12 - Versnellen en
afbuigen
12.1 INTRODUCTIE
Magnetisch veld en veldlijnen
- Magnetische veldlijnen: denkbeeldige lijnen in ruimte die grootte en richting van magnetische
kracht aangeven. Bij tekenen van magnetische veldlijnen blijkt het volgende:
- Veldlijnen lopen buiten een magneet van de noordpool naar de zuidpool.
- Veldlijnen snijden elkaar nooit.
- Hoe dichter veldlijnen naast elkaar liggen, des te sterker het magnetisch veld.
- 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.
- Grootte van magnetisch veld in bepaald punt van ruimte wordt gegeven door magnetische
veldsterkte B, in Tesla (T). Dit is een vectorgrootheid.
Lorentzkracht
- Als er stroom door een draad loopt in een magnetisch veld, ondervindt de stroomdraad een
kracht door de wisselwerking van elektrische stroom en het magnetisch veld.
- F L =B⊥ ∙ I ∙ l
- B⊥ component van magneetveld loodrecht op stroomrichting, l lengte draad in magnetisch
veld.
12.2 ELEKTRISCHE VELDEN
Elektrisch veld
- Bij elektrisch geladen voorwerpen kunnen elektronen overspringen van ene voorwerp, dat
positief wordt, naar het andere voorwerp dat negatief geladen wordt.
- Gelijke ladingen stoten elkaar af en positieve en negatieve ladingen trekken elkaar aan.
- Wisselwerking tussen ladingen wordt beschreven door een elektrisch veld. Het andere geladen
voorwerp ondervindt in dit elektrisch veld en elektrische kracht.
Elektrische kracht en veldlijnen
- Grootte van elektrische kracht op een geladen voorwerp in elektrisch veld hangt af van lading van
het voorwerp en sterkte van elektrisch veld ter plaatse van geladen voorwerp.
- Elektrische veldsterkte: elektrische kracht per Coulomb op een kleine positieve lading in dat punt.
-⃗F el= ⃗E∙q
- Met E de elektrische veldsterkte (in N/C)
- Elektrische veldsterkte bepaal je door een bekende (kleine) lading q in het veld te brengen en
⃗
F el te meten. ⃗
F el is evenredig met de veldsterkte én evenredig et de lading van het deeltje.
- Heeft q een positieve waarde; ⃗ E dezelfde richting. Heeft q een negatieve warde; ⃗
F el en ⃗ F el en ⃗
E
tegengesteld gericht.
- Elektrische veldlijnen geven in elk punt van ruimte de richting aan van de elektrische kracht op
een (kleine) positieve lading. Veldlijnen snijden elkaar niet.
- Op negatief geladen deeltjes (elektronen) is de kracht in de tegenovergestelde richting van (de
raaklijn aan) de elektrische veldlijnen.
- Bij een radicaal elektrisch veld is de veldsterkte overal gericht vanuit een lading in het centrum.
De veldsterkte neem kwadratisch af met de afstand tot de lading in het centrum.
- Bij een homogeen elektrisch veld is de veldsterkte overal gelijk gericht en overal even groot.
, - Voor de grootte van de elektrische kracht tussen twee elektrisch geladen voorwerpen geldt de
q∙Q
wet van Coulomb: F el=f ∙ 2
r
- Fel in N, q en Q ladingen van twee voorwerpen (in C), r afstand tussen (ladings)middelpunten (in
m) en f een constante (in lucht 8,988 ∙109 N ∙m2∙ C-2)
Elektrische influentie
- Influentie: invloed uitoefenen zonder contact te maken.
- Doordat water een dipoolmolecuul is, kan een waterstraal krombuigen.
- In een homogeen uitwendig veld wordt er geen nettokracht op de watermoleculen uitgeoefend.
- Lopen de veldlijnen van uitwendige veld niet evenwijdige, dan ondervinden de gerichte
watermoleculen wel een nettokracht;
- Bij een positief geladen ballon lopen de veldlijnen uit elkaar vanaf de ballon, in het water
bevinden de negatieve kanten van de watermoleculen zich dichter bij de ballon en ondervinden
een grotere kracht dan de positievel; het water buigt af; elektrische influentie.
12.3 DEELTJES ELEKTRISCH VERSNELLEN
Röntgenbuis
- Röntgenstraling ontstaat als elektronen met grote snelheid tegen een metalen trefplaatje botsen.
- Röntgenbuis: vacuüm gepompte glazen buis met 2 elektroden aangesloten op hoge spanning.
- Negatieve elektrode (kathode K) is metalen plaatje dat verhit wordt door gloeispiraal.
- Positieve elektrode (anode A) is metalen trefplaatje (meestal van wolfraam vanwege hitte).
- Door verwarmen ‘verdampen’ er elektronen uit metaal van kathode. Deze elektronen worden
aangetrokken door positieve anode.
- Hoge spanning tussen kathode en anode zorgt voor grote versnelling, waardoor elektronen met
grote snelheid op anode botsen. Door sterke plotselinge afremming van elektronen bij botsing met
trefplaatje ontstaat röntgenstraling.
- Maximale energie van röntgenfotonen wordt bepaald door versnelspanning tussen anode en
kathode. Hoe groter versnelspanning, des te groter is eindsnelheid van elektronen en daardoor hun
maximale energie die ze afgeven bij botsing.
Elektronenkanon
- In elektronenkanon worden elektronen op dezelfde manier versneld als in röntgenbuis.
Spanningsbron houdt ene metalen plaat positief geladen (anode) en andere negatief (kathode).
- Spanning veroorzaak elektrisch veld waarin elektronen versneld worden.
- Deel van versnelde elektronen vliegt met grote snelheid door opening in de anode en vormt
elektronenbundel. Snelheid van elektronen in bundel wordt bepaald door versnelspanning.
Onderzoek met deeltjesversneller
- Bij onderzoek aan elementaire deeltjes wordt gebruikgemaakt van botsingsexperimenten in
deeltjesversnellers.
- In deeltjesversneller neem Ek en dus snelheid van geladen deeltjes sterk toe. Daarna laat men deze
zeer snelle deeltjes botsen met bv. atoomkernen of andere deeltjes. Door grote energie kunnen bij
botsing nieuwe deeltjes ontstaan die niet of nauwelijks in natuur voorkomen.
- Alle deeltjesversnellers werken volgens hetzelfde principe: Ek van geladen deeltje neemt toe
doordat elektrisch kracht op geladen deeltje arbeid verricht. Hoe groter versnelspanning, des te
groter wordt Ek van versnelde deeltje.
Lineaire deeltjesversnellers
- In praktijk is versnelspanning tussen twee elektroden beperkt tot ongeveer 1 MV.
- Als er voor onderzoek deeltjes nodig zijn met meer E k worden lineaire deeltjesversnellers gebruikt.,
waarin geladen deeltjes meerdere malen na elkaar versneld worden.
afbuigen
12.1 INTRODUCTIE
Magnetisch veld en veldlijnen
- Magnetische veldlijnen: denkbeeldige lijnen in ruimte die grootte en richting van magnetische
kracht aangeven. Bij tekenen van magnetische veldlijnen blijkt het volgende:
- Veldlijnen lopen buiten een magneet van de noordpool naar de zuidpool.
- Veldlijnen snijden elkaar nooit.
- Hoe dichter veldlijnen naast elkaar liggen, des te sterker het magnetisch veld.
- 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.
- Grootte van magnetisch veld in bepaald punt van ruimte wordt gegeven door magnetische
veldsterkte B, in Tesla (T). Dit is een vectorgrootheid.
Lorentzkracht
- Als er stroom door een draad loopt in een magnetisch veld, ondervindt de stroomdraad een
kracht door de wisselwerking van elektrische stroom en het magnetisch veld.
- F L =B⊥ ∙ I ∙ l
- B⊥ component van magneetveld loodrecht op stroomrichting, l lengte draad in magnetisch
veld.
12.2 ELEKTRISCHE VELDEN
Elektrisch veld
- Bij elektrisch geladen voorwerpen kunnen elektronen overspringen van ene voorwerp, dat
positief wordt, naar het andere voorwerp dat negatief geladen wordt.
- Gelijke ladingen stoten elkaar af en positieve en negatieve ladingen trekken elkaar aan.
- Wisselwerking tussen ladingen wordt beschreven door een elektrisch veld. Het andere geladen
voorwerp ondervindt in dit elektrisch veld en elektrische kracht.
Elektrische kracht en veldlijnen
- Grootte van elektrische kracht op een geladen voorwerp in elektrisch veld hangt af van lading van
het voorwerp en sterkte van elektrisch veld ter plaatse van geladen voorwerp.
- Elektrische veldsterkte: elektrische kracht per Coulomb op een kleine positieve lading in dat punt.
-⃗F el= ⃗E∙q
- Met E de elektrische veldsterkte (in N/C)
- Elektrische veldsterkte bepaal je door een bekende (kleine) lading q in het veld te brengen en
⃗
F el te meten. ⃗
F el is evenredig met de veldsterkte én evenredig et de lading van het deeltje.
- Heeft q een positieve waarde; ⃗ E dezelfde richting. Heeft q een negatieve warde; ⃗
F el en ⃗ F el en ⃗
E
tegengesteld gericht.
- Elektrische veldlijnen geven in elk punt van ruimte de richting aan van de elektrische kracht op
een (kleine) positieve lading. Veldlijnen snijden elkaar niet.
- Op negatief geladen deeltjes (elektronen) is de kracht in de tegenovergestelde richting van (de
raaklijn aan) de elektrische veldlijnen.
- Bij een radicaal elektrisch veld is de veldsterkte overal gericht vanuit een lading in het centrum.
De veldsterkte neem kwadratisch af met de afstand tot de lading in het centrum.
- Bij een homogeen elektrisch veld is de veldsterkte overal gelijk gericht en overal even groot.
, - Voor de grootte van de elektrische kracht tussen twee elektrisch geladen voorwerpen geldt de
q∙Q
wet van Coulomb: F el=f ∙ 2
r
- Fel in N, q en Q ladingen van twee voorwerpen (in C), r afstand tussen (ladings)middelpunten (in
m) en f een constante (in lucht 8,988 ∙109 N ∙m2∙ C-2)
Elektrische influentie
- Influentie: invloed uitoefenen zonder contact te maken.
- Doordat water een dipoolmolecuul is, kan een waterstraal krombuigen.
- In een homogeen uitwendig veld wordt er geen nettokracht op de watermoleculen uitgeoefend.
- Lopen de veldlijnen van uitwendige veld niet evenwijdige, dan ondervinden de gerichte
watermoleculen wel een nettokracht;
- Bij een positief geladen ballon lopen de veldlijnen uit elkaar vanaf de ballon, in het water
bevinden de negatieve kanten van de watermoleculen zich dichter bij de ballon en ondervinden
een grotere kracht dan de positievel; het water buigt af; elektrische influentie.
12.3 DEELTJES ELEKTRISCH VERSNELLEN
Röntgenbuis
- Röntgenstraling ontstaat als elektronen met grote snelheid tegen een metalen trefplaatje botsen.
- Röntgenbuis: vacuüm gepompte glazen buis met 2 elektroden aangesloten op hoge spanning.
- Negatieve elektrode (kathode K) is metalen plaatje dat verhit wordt door gloeispiraal.
- Positieve elektrode (anode A) is metalen trefplaatje (meestal van wolfraam vanwege hitte).
- Door verwarmen ‘verdampen’ er elektronen uit metaal van kathode. Deze elektronen worden
aangetrokken door positieve anode.
- Hoge spanning tussen kathode en anode zorgt voor grote versnelling, waardoor elektronen met
grote snelheid op anode botsen. Door sterke plotselinge afremming van elektronen bij botsing met
trefplaatje ontstaat röntgenstraling.
- Maximale energie van röntgenfotonen wordt bepaald door versnelspanning tussen anode en
kathode. Hoe groter versnelspanning, des te groter is eindsnelheid van elektronen en daardoor hun
maximale energie die ze afgeven bij botsing.
Elektronenkanon
- In elektronenkanon worden elektronen op dezelfde manier versneld als in röntgenbuis.
Spanningsbron houdt ene metalen plaat positief geladen (anode) en andere negatief (kathode).
- Spanning veroorzaak elektrisch veld waarin elektronen versneld worden.
- Deel van versnelde elektronen vliegt met grote snelheid door opening in de anode en vormt
elektronenbundel. Snelheid van elektronen in bundel wordt bepaald door versnelspanning.
Onderzoek met deeltjesversneller
- Bij onderzoek aan elementaire deeltjes wordt gebruikgemaakt van botsingsexperimenten in
deeltjesversnellers.
- In deeltjesversneller neem Ek en dus snelheid van geladen deeltjes sterk toe. Daarna laat men deze
zeer snelle deeltjes botsen met bv. atoomkernen of andere deeltjes. Door grote energie kunnen bij
botsing nieuwe deeltjes ontstaan die niet of nauwelijks in natuur voorkomen.
- Alle deeltjesversnellers werken volgens hetzelfde principe: Ek van geladen deeltje neemt toe
doordat elektrisch kracht op geladen deeltje arbeid verricht. Hoe groter versnelspanning, des te
groter wordt Ek van versnelde deeltje.
Lineaire deeltjesversnellers
- In praktijk is versnelspanning tussen twee elektroden beperkt tot ongeveer 1 MV.
- Als er voor onderzoek deeltjes nodig zijn met meer E k worden lineaire deeltjesversnellers gebruikt.,
waarin geladen deeltjes meerdere malen na elkaar versneld worden.
