Systematische natuurkunde samenvatting elektromagnetisme H10 5VWO

Elektromagnetisme

§1 Elektrische velden
Twee voorwerpen met gelijke lading stoten elkaar af, twee voorwerpen met een ongelijknamige
lading trekken elkaar aan.
Ladingen ondervinden een krachtwerking als ze zich in het elektrisch veld bevinden. De omgeving
waar een elektrische kracht zichtbaar is, noem je het elektrisch veld.
Een elektrisch veld geef je aan met veldlijnen, dat zijn denkbeeldige lijnen waarlangs een positieve
lading in een elektrisch veld beweegt.
De richting van de een veldlijn is altijd van de positieve lading af.
Hoe dichter de veldlijnen bij elkaar, hoe groter de kracht op een lading in het veld.

F=qxE

F = de elektrische kracht in N
q = de lading van het deeltje in C (BINAS)
E = de elektrische veldsterkte in N/C

Bij een positieve lading wijzen de elektrische kracht en de veldsterkte dezelfde kant op, is de
lading negatief dan wijst de elektrische kracht tegen de veldsterkte in.

Twee ladingen stoten elkaar meer af als ze dichter bij elkaar in de buurt zijn of als de lading groter
is. Met de wet van Coulomb bereken je de elektrische kracht die twee ladingen op elkaar
uitoefenen.

F = f x (q x Q) : r^2

F = de elektrische kracht in N
f = de constante in (N x m^2) : r^2 (T7 BINAS)
q = de lading van deeltje 1 in C
Q = de lading van deeltje 2 in C
r = de afstand tussen de twee deeltjes in m

De eigenschappen van een elektrisch veld kun je bepalen door een deeltje met een kleine lading in
het veld te plaatsen en te kijken naar de grootte en de richting van de kracht op het deeltje, zo’n
deeltje noem je een proeflading. De veldlijnen geven het totale elektrisch veld van de ladingen
weer.

De eigenschappen van veldlijnen:
­ De richting van een elektrische kracht in een punt kun je bepalen door de raaklijn te tekenen aan
de veldlijn door dat punt.
­ De richting van de veldlijn is gelijk aan de richting van de kracht op een positieve lading.
­ Een veldlijn loopt altijd van een positieve lading naar een negatieve lading toe.
­ De dichtheid van de veldlijnen geeft de sterkte van het elektrisch veld aan. Hoe dichter de
veldlijnen bij elkaar, hoe groter de elektrische kracht op een proeflading.
­ Veldlijnen snijden elkaar nooit.
­ Veldlijnen staan loodrecht op geleiders, aan de binnenkant van een geleider is het elektrisch
veld altijd nul (auto).

Twee evenwijdige metalen platen die op een spanningsbron zijn aangesloten, noem je een
condensator. Tussen de platen bevindt zich een homogeen elektrisch veld: de veldlijnen wijzen

, dezelfde kant op en zijn evenwijdig. De veldsterkte is dus overal even groot. De elektrische kracht
op een proeflading is overal even groot en in dezelfde richting.
Bij een radiaal veld verspreiden de veldlijnen zich in een rondje vanaf een lading.


§2 Elektrische energie
Als je twee condensatorplaten hebt en er komt een proton doorheen, is de snelheid bij de tweede
plaat hoger dan bij de eerste ook al is het een homogeen elektrisch veld.
Als het proton een hogere snelheid heeft gekregen en is dus de kinetische energie toegenomen.
Volgens de wet van behoud van energie neemt de potentiële energie dan af.
Ook is de kinetische energie van het proton toegenomen omdat de elektrische kracht positieve
arbeid heeft verricht, als een kracht positieve arbeid verricht neemt de erbij behorende energie af.
De toename van de kinetische energie is gelijk aan de afname van de elektrische energie.

Ek = ­Eel

Delta Eel = q x U
q = De lading van coulomb
U = De spanning in volt

Een röntgenapparaat maakt gebruik van röntgenstraling om foto’s van botten te maken. Die
straling die daarvoor nodig is wordt opgewekt in een röntgenbuis. In die buis worden elektronen
met behulp van een sterk elektrisch veld. Een negatieve pool wordt verhit waardoor elektronen
losraken, een positieve pool daar tegenover krijgen dus elektronen op zich met een hele hoge
snelheid. Hierbij ontstaat röntgenstraling, er ontstaat ook veel warmte en daardoor is er een
koeling.

In een lineaire versneller bereiken ionen en protonen bijna de lichtsnelheid. Dat komt door de
wisselspanning en dus de polen steeds veranderen. Een proton wordt afgestoten door de positieve
pool en wordt aangetrokken bij de negatieve pool, hierdoor stijgt de snelheid. Omdat de snelheid
steeds groter wordt, leggen de protonen een grotere afstand af tijdens de verblijftijd in de buis.

De energie van deeltjes druk je uit in joule, een andere eenheid is elektronvolt.
Er geldt: 1,000 eV = 1,602 x 10^­19 J

§3 Elektromagnetisme
De omgeving waarin de magnetische kracht merkbaar is, noem je het magnetisch veld. De richting
van het magnetisch veld kun je met een kompas bepalen, de naald van een kompas wijst altijd
langs de veldlijnen van een magnetisch veld.

De eigenschappen van veldlijnen van een magnetisch veld:
­ Veldlijnen zijn gesloten krommen, buiten de magneet lopen ze van de noordpool naar de
zuidpool.
­ De richting van een veldlijn in een bepaald punt geeft de richting aan van het magnetische veld
in P.
­ Veldlijnen komen niet altijd loodrecht uit een magneet.
­ Veldlijnen snijden elkaar nooit
­ Als het magnetisch veld sterker is, lopen de veldlijnen dichter bij elkaar.

Bij een elektrisch veld spreek je over de elektrische veldsterkte E. Bij het magnetisch veld heet de
sterkte de magnetische inductie met symbool B. Het is een vector want het heeft een richting en