Elektriciteit 1

1. Elektriciteit 1 Les 4 Visualisatie van elektrische velden Enkele effecten van elektrische velden

2. H o o f d s t u k 21 Hoofdstuk 21 – Elektrische lading en elektrische velden Elektrische lading en elektrische velden • Het elektrisch veldvan continue ladingsverdelingen • Veldlijnen • Elektrische velden en geleiders • Beweging van een geladen deeltje in een elektrisch veld • Elektrische dipolen 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden

3. 2.8 Veldlijnen Hoe kan men het elektrisch veld visualiseren? • Dat kan met veldsterktevectoren of krachtvectoren aangrijpend op een testlading. • De relatieve grootte van de veldsterkte vectoren is immers dezelfde als die van de krachtvectoren op de testlading. • Onhandig want veel te veel pijlen… Figuur 21.32 Figuur 21.22 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden

4. Metpijllengtes van vectoren Figuur 21.32 2.8 Veldlijnen Hoe kan men het elektrisch veld visualiseren? • alternatief: met veldlijnen die de richting en de zin van het elektrisch veld aangeven in verschillende punten van de ruimte Metlijnen Figuur 21.33 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden

5. 2.8 Veldlijnen- eigenschappen - voorbeelden 1. Geven in elk punt de richting en de zin aan van het elektrisch veld 2. Hoe dichter de veldlijnen bij elkaar, hoe sterker het elektrisch veld 3. Veldlijnen beginnen op positieve ladingen en eindigen op negatieve Figuur 21.34 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden

6. 2.8 Veldlijnen- eigenschappen - voorbeelden 1. Geven in elk punt de richting en de zin aan van het elektrisch veld 2. Hoe dichter de veldlijnen bij elkaar, hoe sterker het elektrisch veld 3. Veldlijnen beginnen op positieve ladingen en eindigen op negatieve • Elektrische dipool = stelsel van twee gelijke ladingen met tegengesteld teken Figuur 21.34 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden

7. 2.8 Veldlijnen- eigenschappen - voorbeelden 1. Geven in elk punt de richting en de zin aan van het elektrisch veld 2. Hoe dichter de veldlijnen bij elkaar, hoe sterker het elektrisch veld 3. Veldlijnen beginnen op positieve ladingen en eindigen op negatieve Figuur 21.34 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden

8. 2.8 Veldlijnen- eigenschappen - voorbeelden 1. Geven in elk punt de richting en de zin aan van het elektrisch veld 2. Hoe dichter de veldlijnen bij elkaar, hoe sterker het elektrisch veld 3. Veldlijnen beginnen op positieve ladingen en eindigen op negatieve Figuur 21.34 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden

9. Veldsterkte tussen (twee  -grote) vlakke platen [tussen twee tegengesteld geladen platen] (21.8) 2.8 Veldlijnen- eigenschappen - voorbeelden Figuur 21.34 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden

10. bezitten veel vrije elektronen geïnduceerde lading Figuur 21.36 21.9 Elektrische velden en geleiders • Het elektrisch veld in een geleider is nul in een statische situatie. • Een netto lading op een geleider verdeelt zichin een statische situatieover het buitenoppervlak van de geleider. Geleiders in elektrostatisch evenwicht vertonen enkele eigenschappen: 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden

11. 21.9 Elektrische velden en geleiders Geleiders in elektrostatisch evenwicht vertonen enkele eigenschappen: • Het elektrisch veld net buiten een geleider in elektrostatisch evenwicht sluit altijd loodrecht aan op het oppervlak van de geleider. Figuur 21.37 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden

12. 21.9 Elektrische velden en geleiders Conceptvoorbeeld 21.14 Afscherming en veiligheid in een storm Een ongeladen holle doos wordt tussen twee evenwijdige geladen platen geplaatst (fig. 21.38a). Hoe groot is het veld in de doos? Figuur 21.38 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden

13. 21.9 Elektrische velden en geleiders Conceptvoorbeeld 21.14 Afscherming en veiligheid in een storm Een geleidende doos of een “kooi van Faraday” (fig. 21.39) kan gebruikt worden als afscherming. Figuur 21.39 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden

14. Aanpak (a) Bereken de toename van de kinetische energie. 21.10 Beweging van een geladen deeltje in een elektrisch veld Voorbeeld 21.15 Een elektron wordt versneld door een elektrisch veld Een elektron (massa m=9,1 x10-31 kg) wordt in een homogeen -veld(E = 2x104N/C) vanuit rust versneld. Afstand tussen de platen = 1,5 cm. (a) Met welke snelheid verlaat het elektron de opening? (b) Toon aan dat de zwaartekracht genegeerd kan worden. Figuur 21.40 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden

15. Aanpak via de tweede wet van Newton: waarin de kracht elektrisch is: 21.10 Beweging van een geladen deeltje in een elektrisch veld Voorbeeld 21.16 Elektron beweegt loodrecht op Een elektron komt met beginsnelheid v0 binnen in een homogeen elektrisch veld. Bepaal de baan van het elektron. Figuur 21.41 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden

16. 21.11 Elektrische dipolen Een neutraal stelsel van twee ladingen met tegengesteld teken,+Q en -Q, op een afstand van elkaar, noemt men een elektrische dipool. Figuur 21.42 De dipool wordt gekenmerkt door een dipoolmomentvector : • vector met grootte • gericht van de negatieve naar de positieve lading 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden

17. 21.11 Elektrische dipolen In de natuur komen veel polaire moleculen voor. Een voorbeeld is het watermolecuul. Figuur 21.43 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden

18. 21.11 Elektrische dipolen Dipool in een uitwendig veld Figuur 21.44 Een dipool ondervindt in een homogeen veld geen kracht, maar wel een krachtmoment . • Een dipool komt tot evenwicht als evenwijdig is met . 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden

19. 21.11 Elektrische dipolen Dipool in een uitwendig veld Een dipool die zich in een elektrisch veld bevindt draagt potentiële energie U. Verrichte arbeid W: Figuur 21.44 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden

20. 21.11 Elektrische dipolen Dipool in een uitwendig veld referentiestand: U=0 als 1=/2 Figuur 21.44 Een dipool draagt in een elektrisch veld potentiële energie. • De potentiële energie U is minimaal als evenwijdig is met . • De potentiële energie U is maximaal als en een hoek p insluiten. 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden

21. 21.11 Elektrische dipolen Elektrisch veld geproduceerd door een dipool Een dipool bouwt zelf ook een veld op. We berekenen het in een punt P op de loodrechte bissectrice. Figuur 21.45 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden

22. 21.11 Elektrische dipolen Elektrisch veld geproduceerd door een dipool Figuur 21.45 Het veld van een dipool neemt sneller af met toenemende afstand dan het veld van een puntlading. 4-9-2014 - Hoofdstuk 21 - Elektrische lading en elektrische velden