Samenvatting fysica - fysische middelen revaki

Opm.: best te leren met leerstofoverzicht en cursus!


FYSICA
ELEKTRICITEIT: GELIJKSTROOM

LADING EN ELEKTRISCHE POTENTIAAL

Lading en materie

 Materie > atomen > kern + elektronenwolk
 Kern > p+ (Z) + n0 (N) => atoommassagetal: A = Z + N
 # p+ = # e -
 Ionen
 Kathionen (+): elektronentekort
 Anionen (-): elektronenoverschot
 Fundamentele fysische krachten
1. Gravitatiekracht (hier n.v.t.)
2. Elektrische krachten tussen geladen deeltjes: aantrekking en afstoting
3. Kernkrachten: wisselwerking tussen nucleonen in kern houdt kern samen

De wet van Coulomb

 Geeft weer hoe sterk de aantrekkingskracht tussen twee geladen deeltjes is
 Ladingen q1 en q2 trekken elkaar aan of stoten elkaar af
 Verhouding van de kracht

|⃗
|q1|∙|q2|
F|
r2
 Grootte van de kracht
 Met q1 en q2 in coulomb (C)
 Elektrische veldconstante ε 0 (F/m)
 Met k = 8,99 ∙10 9 N m 2 /C ²

|⃗ 1 |q1|∙|q2| |q1|∙|q2|
F|= 2
=k 2
4 π ε0 r r
De elektrische veldvector en krachtlijnen

 Krachtwerking tussen geladen deeltjes via elektrisch veld => wisselwerking
 Lading q1 verwekt in omgevende ruimte een elektrisch veld
 Veld heeft invloed op lading q2
 Elektrisch veld ⃗
E in een punt = elektrische kracht die eenheidslading q 0 ondervindt in dat
punt = verhouding van de kracht op de eenheidslading tot die eenheidslading
 Vectoriële grootheid in N/C
 Definitie elektrische veldsterkte:
⃗
F
⃗
E= q0
q0
q0 q0
q0




1

, Elektrische potentiaal

 Potentiaal V = ‘potentiële energie per coulomb lading’
 Elektrisch potentiaalverschil tussen A en B = spanning U AB = arbeid die uitwendige kracht
moet uitoefenen om een eenheidslading van A naar B te brengen
 Uitwendige arbeid indien het tegen het elektrisch veld in is
 Volt (J/C)
 Onafhankelijk van gevolgde weg (cfr. weg 1 vs. weg 2)

W AB
U AB =V B −V A=
q0
 Spanning in elektrische stroomkring = elektromotorische kracht (zie verder)
 Elektrische potentiaal op oneindige afstand benadert nul: V ∞ =0
 Elektrische potentiaal in willekeurig punt
 V > 0 bij gelijke ladingen
 V < 0 bij tegengestelde ladingen

W
V=
q0

 Equipotentiaaloppervlak = vlak waarvan alle punten dezelfde elektrische potentiaal hebben
 Sferische ladingsverdeling: equipotentiaaloppervlakken in concentrische sferen
 Homogeen veld: equipotentiaaloppervlakken in evenwijdige vlakken

ELEKTRISCHE STROOMKRINGEN

Elektromotorische kracht

 Elektromotorische kracht = EMK = ε = spanning (potentiaalverschil) opgewekt door batterijen
en elektrische generatoren in een elektrische stroomkring

W - +
ε =V B −V A =
q
 EMK-bron kan arbeid leveren om inwendig positieve lading te brengen van plaats met lage
potentiaal (A) naar plaats met hoge potentiaal (B)

Elektrische stroom

 Elektrische stroom i = hoeveelheid lading die per tijdseenheid doorheen een willekeurige
doorsnede A van de geleider stroomt (in Ampère: C/s)

q
i=
t
 Draadvormige geleider verbinden met polen van elektromotorische kracht
 In elk punt heerst een elektrisch veld
 Elektrische veldsterkte bij constant potentiaalverschil in draad met lengte l
 Elektrisch veld veroorzaakt elektronenbeweging in tegengestelde richting
 Stroom: van + naar -
 Elektronen: van - naar +
- +


2