Hoofdstuk 12 Versnellen en afbuigen
Elektrisch en magnetsch veld
Introductie
Magnetisch veld en veldljcnen
De magnetsche veldlijnen geven de richtng aan waarin een kvmpasnaald wijst.
Bij het tekenen van magnetsche veldlijnen blijkt het vvlgende:
- Veldlijnen lvpen buiten het magneet van de nvvrdpvvl naar de zuidpvvl.
- Veldlijnen snijden elkaar nvvit
- Hve dichter de veldlijnen bij elkaar liggen, des te sterker is het magnetsch veld daar.
- De richtng waarin de nvvrdpvvl van een kvmpasnaald in een punt van de ruimte
gaat staan, is de richtng van de raaklijn aan de magnetsche veldlijnen dvvr dat punt.
De grvvte van het magnetsch veld in een bepaald punt van de ruimte wvrdt gegeven dvvr
de magnetsche veldsterkte B, met als eenheid tesla T)h. De magnetsch veldsterkte is, net als
snelheid en kracht, een vectvrgrvvtheid.
Lorentzkracht
Een strvvmdraad in een magnetsch veld vndervindt een magnetsche kracht: de
lvrentzkracht FL
De richtng van de lvrentzkracht vind je met een rechterhandregel.
De grvvte van de lvrentzkracht bereken je met:
FL = B⊥ ∙ I ∙ l
B is de sterkte van het magneetveld lvvdrecht vp de
strvvmrichtng Tin )h.
I is de strvvmsterkte Tin Ah
l is de lengte van de draad in het magneetveld Tin mh
FL is de lvrentzkracht Tin Nh
Elektrische velden
Elektrjsch veld
Rvndvm geladen vvvrwerpen is een elektrisch veld aanwezig. De raaklijn aan een veldlijn
geeft de richtng aan van de elektrische kracht vp een pvsiteve lading in dat punt.
Gelijksvvrtge ladingen stvten elkaar af. Pvsiteve en negateve ladingen trekken elkaar aan.
De wisselwerking tussen ladingen wvrdt beschreven dvvr een elektrisch veld.
Elektrjsche kracht en veldljcnen
De elektrische veldsterkte TEh in een punt van de ruimte is de elektrische kracht per cvulvmb
vp een kleine pvsiteve lading in dat punt.
Elektrische veldlijnen geven in elk punt van het veld de richtng aan van de elektrische kracht
vp een pvsiteve lading. De veldlijnen snijden elkaar niet. Hve dichter de veldlijnen naast
elkaar liggen, des te grvter is de veldsterkte per plaatse. De veldlijnendichtheid geeft aan
hve sterk het elektrische veld in dat punt is.
, Bij een hvmvgeen elektrisch veld is de veldsterkte vveral gelijkgericht en
vveral even grvvt. Bij een hvmvgeen veld zijn de veldlijnen evenwijdig.
Bij een radiaal elektrisch veld is de veldsterke vveral gericht vanuit een lading
in het centrum. De veldsterkte neemt kwadratsch af met de afstand tvt de
lading in het centrum.
Vvvr de kracht vp een geladen deeltje in een elektrisch veld geldt:
⃗
F el=q ∙ ⃗
E
Hierin is E de elektrische veldsterkte Tin N/Ch, Fel de elektrische kracht Tin Nh en q de lading
Tin Ch van dat deeltje.
Elektrjsche krachten
Ladingen kunnen elkaar afstvten vf aantrekken. De grvvte van de elektrische kracht tussen
twee ladingen hangt af van de grvvte van de ladingen en hun vnderlinge afstand.
Vvvr de kracht tussen twee Tpunthladingen geldt de wet van Cvulvmb:
Q1 ∙ Q2
F el=f ∙
r2
Hierin is: Fel de elektrische kracht vp elk van de ladingen Tin Nh, Q1 en Q2 zijn de twee ladingen
Tin Ch, r is de vnderlinge afstand Tin mh en f is een cvnstante T8,988∙109 N·m2·C-2h.
Deeltjes elektrisch versnellen
Röntgenbujs
In een röntgenbuis wvrden elektrvnen versneld. )ussen de kathvde Tnegatefh en de anvde
Tpvsitefh zvrgt het elektrisch veld vvvr een kracht vp de elektrvnen die daardvvr versneld
wvrden. De maximale energie van röntgenfvtvnen wvrdt bepaald dvvr de versnelspanning
tussen kathvde en anvde.
)ijdens het versnellen wvrdt elektrische energie vmgezet in kinetsche energie. Dat is
vergelijkbaar met een vallend vvvrwerp in een zwaartekrachtsveld. Elektrische energie en
zwaarte-energie zijn daarvm vvrmen van pvtentile energie.
Elektronenkanon
In een elektrvnenkanvn wvrden elektrvnen vp dezelfde manier versneld als in een
röntgenbuis. De spanningsbrvn hvudt de ene metalen plaat pvsitef geladen Tde anvdeh en
de andere negatef Tde kathvdeh. De spanning vervvrzaakt tussen de anvde en de kathvde
een elektrisch veld waarin elektrvnen versneld kunnen wvrden.
Elektrisch en magnetsch veld
Introductie
Magnetisch veld en veldljcnen
De magnetsche veldlijnen geven de richtng aan waarin een kvmpasnaald wijst.
Bij het tekenen van magnetsche veldlijnen blijkt het vvlgende:
- Veldlijnen lvpen buiten het magneet van de nvvrdpvvl naar de zuidpvvl.
- Veldlijnen snijden elkaar nvvit
- Hve dichter de veldlijnen bij elkaar liggen, des te sterker is het magnetsch veld daar.
- De richtng waarin de nvvrdpvvl van een kvmpasnaald in een punt van de ruimte
gaat staan, is de richtng van de raaklijn aan de magnetsche veldlijnen dvvr dat punt.
De grvvte van het magnetsch veld in een bepaald punt van de ruimte wvrdt gegeven dvvr
de magnetsche veldsterkte B, met als eenheid tesla T)h. De magnetsch veldsterkte is, net als
snelheid en kracht, een vectvrgrvvtheid.
Lorentzkracht
Een strvvmdraad in een magnetsch veld vndervindt een magnetsche kracht: de
lvrentzkracht FL
De richtng van de lvrentzkracht vind je met een rechterhandregel.
De grvvte van de lvrentzkracht bereken je met:
FL = B⊥ ∙ I ∙ l
B is de sterkte van het magneetveld lvvdrecht vp de
strvvmrichtng Tin )h.
I is de strvvmsterkte Tin Ah
l is de lengte van de draad in het magneetveld Tin mh
FL is de lvrentzkracht Tin Nh
Elektrische velden
Elektrjsch veld
Rvndvm geladen vvvrwerpen is een elektrisch veld aanwezig. De raaklijn aan een veldlijn
geeft de richtng aan van de elektrische kracht vp een pvsiteve lading in dat punt.
Gelijksvvrtge ladingen stvten elkaar af. Pvsiteve en negateve ladingen trekken elkaar aan.
De wisselwerking tussen ladingen wvrdt beschreven dvvr een elektrisch veld.
Elektrjsche kracht en veldljcnen
De elektrische veldsterkte TEh in een punt van de ruimte is de elektrische kracht per cvulvmb
vp een kleine pvsiteve lading in dat punt.
Elektrische veldlijnen geven in elk punt van het veld de richtng aan van de elektrische kracht
vp een pvsiteve lading. De veldlijnen snijden elkaar niet. Hve dichter de veldlijnen naast
elkaar liggen, des te grvter is de veldsterkte per plaatse. De veldlijnendichtheid geeft aan
hve sterk het elektrische veld in dat punt is.
, Bij een hvmvgeen elektrisch veld is de veldsterkte vveral gelijkgericht en
vveral even grvvt. Bij een hvmvgeen veld zijn de veldlijnen evenwijdig.
Bij een radiaal elektrisch veld is de veldsterke vveral gericht vanuit een lading
in het centrum. De veldsterkte neemt kwadratsch af met de afstand tvt de
lading in het centrum.
Vvvr de kracht vp een geladen deeltje in een elektrisch veld geldt:
⃗
F el=q ∙ ⃗
E
Hierin is E de elektrische veldsterkte Tin N/Ch, Fel de elektrische kracht Tin Nh en q de lading
Tin Ch van dat deeltje.
Elektrjsche krachten
Ladingen kunnen elkaar afstvten vf aantrekken. De grvvte van de elektrische kracht tussen
twee ladingen hangt af van de grvvte van de ladingen en hun vnderlinge afstand.
Vvvr de kracht tussen twee Tpunthladingen geldt de wet van Cvulvmb:
Q1 ∙ Q2
F el=f ∙
r2
Hierin is: Fel de elektrische kracht vp elk van de ladingen Tin Nh, Q1 en Q2 zijn de twee ladingen
Tin Ch, r is de vnderlinge afstand Tin mh en f is een cvnstante T8,988∙109 N·m2·C-2h.
Deeltjes elektrisch versnellen
Röntgenbujs
In een röntgenbuis wvrden elektrvnen versneld. )ussen de kathvde Tnegatefh en de anvde
Tpvsitefh zvrgt het elektrisch veld vvvr een kracht vp de elektrvnen die daardvvr versneld
wvrden. De maximale energie van röntgenfvtvnen wvrdt bepaald dvvr de versnelspanning
tussen kathvde en anvde.
)ijdens het versnellen wvrdt elektrische energie vmgezet in kinetsche energie. Dat is
vergelijkbaar met een vallend vvvrwerp in een zwaartekrachtsveld. Elektrische energie en
zwaarte-energie zijn daarvm vvrmen van pvtentile energie.
Elektronenkanon
In een elektrvnenkanvn wvrden elektrvnen vp dezelfde manier versneld als in een
röntgenbuis. De spanningsbrvn hvudt de ene metalen plaat pvsitef geladen Tde anvdeh en
de andere negatef Tde kathvdeh. De spanning vervvrzaakt tussen de anvde en de kathvde
een elektrisch veld waarin elektrvnen versneld kunnen wvrden.
