Samenvatting Systematische Natuurkunde 5 vwo Hoofdstuk 10 - Natuurkunde

Hoofdstuk 10 Natuurkunde vwo 5


§10.1 Elektrische velden
Krachtwerking op afstand
Staven met gelijke lading stoten elkaar af. Staven met ongelijke lading trekken elkaar
aan. De ladingen oefenen een kracht op elkaar uit terwijl de staven elkaar niet raken. De
omgeving waarin een elektrische kracht merkbaar is, noem je het elektrische veld.
Ladingen ondervinden krachtwerking als ze zich in een elektrisch veld bevinden.


Een elektrisch veld (→) geef je schematisch weer met veldlijnen. Elektrische veldlijnen
zijn denkbeeldige lijnen waarlangs een positieve lading in een elektrisch veld beweegt.
Omdat positieve ladingen elkaar afstoten, is de richting van een veldlijn altijd van de
positieve lading af. In de buurt van de lading is het elektrisch veld het sterkst. Hoe
dichter de veldlijnen bij elkaar liggen, des te groter is de krachtwerking op een lading in
het veld.


Plaats je een positieve lading in punt P, dan ondervindt
deze een kracht in de richting van de veldlijnen. Plaats je
een even grote negatieve lading in punt G, dan wijst de
kracht tegen de richting van de veldlijnen in. Bovendien is
de kracht kleiner, omdat de veldlijnen bij punt Q verder van
elkaar af liggen dan in punt P.


Elektrische veldsterkte:
De elektrische kracht op een geladen deeltje hangt af van de lading van het deeltje en
van de sterkte van het elektrisch veld. De elektrische kracht die een geladen deeltje in
een punt van een elektrisch veld ondervindt, bereken je met:
Fel = q * E
- Fel is de elektrische kracht in N.
- q is de lading van het deeltje in C.
- E is de elektrische veldsterkte in N/C.


De elektrische kracht en de veldsterkte zijn vectoren ( → erboven). Plaats je een
positieve lading, dan wijst de elektrische kracht tegen de veldsterkte in.


Wet van Coulomb:
2 ladingen stoten elkaar meer af als ze dichter bij elkaar in de buurt zijn. De afstoting is
ook sterker naarmate de lading groter is. De grootte van de elektrische kracht die 2
ladingen op elkaar uitoefenen, bereken je met de wet van Coulomb:

, 𝑞*𝑄
Fel = f * 𝑟²

- Fel is de elektrische kracht in N.
- f is de constante in N m2 C-2 (voor lucht in Binas tabel 7).
- q is de lading van het deeltje 1 in C.
- Q is de lading van het deeltje 2 in C.
- r is de afstand tussen de 2 deeltjes.


Dit geldt ook voor geladen bollen.


Eigenschappen van veldlijnen:
Een elektrisch veld kun je niet zien. 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 klein geladen deeltje noem
je een proeflading.


Eigenschappen veldlijnen:
- De richting van de elektrische kracht in een bepaald punt wordt gegeven door de
raaklijn aan de veldlijn door dat punt.
- De richting van de veldlijn is gelijk aan de richting van de kracht op een positieve
proeflading.
- Een veldlijn loopt dus altijd van een positieve lading af en/of naar een negatieve
lading toe.
- In een tekening is de dichtheid van de veldlijnen een maat voor de sterkte van
het veld. Hoe dichter de veldlijnen bij elkaar liggen, des te groter is de elektrische
kracht op een proeflading.
- Elektrische veldlijnen snijden elkaar nooit, want in een bepaald punt van het veld
is er altijd maar 1 resulterende elektrische kracht.
- Veldlijnen staan loodrecht op geleiders.


Aan de binnenkant van een geleider is het elektrische veld altijd 0.


Radiaal veld en homogeen veld:
2 evenwijdige metalen platen die op een spanningsbron zijn
aangesloten, noem je een condensator. Tussen de platen van
een condensator bevindt zich een homogeen elektrisch veld.
De veldlijnen wijzen dezelfde kant op en zijn evenwijdig, op gelijke
onderlinge afstand. De veldsterkte is dus overal even groot en wijst
overal dezelfde kant op. Dit betekent dat de elektrische kracht op een
proeflading overal even groot is en dezelfde richting heeft.