Hoofdstuk 8 Elektrostatica

Transcriptie

1 Hoofdstuk 8 Elektrostatica Alain Risack Elektriseren Elektriseren door wrijving. Elektriseren door contact. Een vlierpit bolletje: 8 Elektrostatica

2 Elektriseren. Verklaar wat er gebeurt. Wat wordt er hiermee aangetoond? 3 Elektriseren Wat verwacht je als het koper vervangen wordt door een isolator? Verklaar. 4 8 Elektrostatica

3 Elektriseren Elektroscoop: Voorbeelden: 5 Elektriseren Elektroscoop: Laden door contact: 6 8 Elektrostatica 3

4 Elektriseren. Elektroscoop: Proef: 7 Elektriseren. Elektroscoop: Hoe kan je weten welke lading er op zit? 8 8 Elektrostatica 4

5 Elektriseren. Elektriseren door wrijving. Elektriseren door contact. Elektriseren door inductie (invloed) Bollen 9 Elektriseren. Elektriseren door inductie elektroscoop Elektrostatica 5

6 Wet van Coulomb Wet van Coulomb Grootste kracht? F=F=F Wet van Coulomb Wet van Coulomb Grootste kracht? F=F=F Hoe groot? F stijgt als. F ~ 8 Elektrostatica 6

7 Wet van Coulomb Wet van Coulomb Grootste kracht? F=F=F Hoe groot? F stijgt als. F ~ /r² 3 Wet van Coulomb Wet van Coulomb Grootste kracht? F=F=F Hoe groot? F stijgt als. F ~ /r² /ε => F F F. 4. r² 4 8 Elektrostatica 7

8 Wet van Coulomb Wet van Coulomb Grootste kracht? F ~ /r² /ε F=F=F => [N] [C]. F F F 4. r² F m F m [m] Wet van Coulomb Kracht tussen meerdere ladingen. 6 8 Elektrostatica 8

9 Wet van Coulomb Kracht tussen meerdere ladingen. 7 Wet van Coulomb Kracht tussen meerdere ladingen. 8 8 Elektrostatica 9

10 Wet van Coulomb Kracht tussen meerdere ladingen. F + + F F F3 F3 F3 F F3 F3-3 9 Wet van Coulomb Kracht tussen meerdere ladingen. F F² F². F. F.cos( ) met cos( ) cos( ) omdat 80 F F² F ². F. F.cos( ) 0 8 Elektrostatica 0

11 Zichtbaar maken: griesmeel op olielaag Zichtbaar maken: Lijnen = veldlijnen Elektrische betekenis? Veldlijn = de baan die een oneindig kleine positieve lading zou volgen onder invloed van het elektrisch veld. Oneindig klein: Om veld niet te beïnvloeden. Positief: Wat als negatief? Zin van de veldlijnen vastgelegd in de definitie. Veldlijn = Krachtlijn. Kracht = rakend aan veldlijn 8 Elektrostatica

12 Zichtbaar maken: Waarom richten de korrels zich? POLARISATIE van de korrels. 3 Veldsterkte E. Vergelijk gravitatieveld Def: E in een punt p van het veld = de kracht die zou werken op een lading q=+c geplaatst in dat punt.. F met en C 4r². q met en q F 4r² E 4r² F E. q E F q E is een vector. => Als meerdere ladingen oorzaak zijn van veld dan is E de vectoriële som! Eenheid van E? [N/C] = [V/m] 4 8 Elektrostatica

13 Welk is het sterkste veld? Heeft een sterker veld meer veldlijnen? NEE, elk veld heeft oneindig veel veldlijnen. Afspraak om de sterkte te kunnen visualiseren: de dichtheid van het veld = E [veldlijnen/m²] 5 Elektrische krachtflux Def: is een maat voor het aantal veldlijnen dat gaat door een gekozen oppervlak. =E*A Wat als A horizontaal is? 6 8 Elektrostatica 3

14 Elektrische krachtflux Def: is een maat voor het aantal veldlijnen dat gaat door een gekozen oppervlak. =E*A Eenheid? V. m² V. m m 7 Elektrische krachtflux E =E*A E 4R² A bol 4R² bol E* A E A bol.4r² 4R² 8 8 Elektrostatica 4

15 Elektrische krachtflux bol =? bol = bol Waarom? bol.4r² 4R² 9 Elektrische krachtflux R + bol = bol bol = A willekeurig.4r² 4R² Wet van Gauss Het aantal veldlijnen dat door een gesloten oppervlak naar buiten komt, is steeds gelijk aan de ingesloten lading gedeeld door de permitiviteit 30 8 Elektrostatica 5

16 Elektrische flux is een maat voor het aantal veldlijnen die gaan door een gegeven oppervlak, zonder rekeningen te houden met het materiaal.. [C] Bvb. door een gesloten oppervlak Wet van Gauss Eenheid?.. 3 Elektrische fluxdichtheid D D is een maat voor de densiteit van de veldlijnen die gaan door een gegeven oppervlak, zonder rekeningen te houden met het materiaal. Densiteit = dichtheid. ( E. A D A A A ). E. [C/m²] Eenheid? 3 8 Elektrostatica 6

17 Potentiaal (V) in een punt (p) van het veld. Def: V p = de arbeid die vrijkomt als een lading q van +C valt van uit dat punt p naar een punt buiten het veld (ref = 0V) V p = de arbeid om deze lading q terug te plaatsen in p. W W W W. q F. ds dr met q C r. r 4r² r. dr 4 r V 4 r p r 4 r 4 V = GEEN vector! r 4r 33 Lading op een geleider F F Spitswerking 34 8 Elektrostatica 7

18 Veldsterkte binnen een geleider met ladingen in rust. E. A en 0 0 E. A A 0 E 0 35 E en V rond een geladen bol. E bol? E rond puntlading = 4r² 36 8 Elektrostatica 8

19 V en E rond een geladen bol. V rond puntlading = 4r V bol = E bol? E rond puntlading = 4r² E max = 4R² 37 V en E rond een geladen bol. V rond puntlading = V bol = 4r E bol? E rond puntlading = 4r² E max = 4R² 38 8 Elektrostatica 9

20 V en E rond een geladen bol. V rond puntlading = V bol = 4r 4R E bol? E rond puntlading = 4r² E max = 4R² 39 Capaciteit van een geleider V ~ C V Capaciteit van een bol. C bol V bol 4R 4R 40 8 Elektrostatica 0

21 Oefening 0cm 35cm 0cm V=0V V=-40V De bollen worden met elkaar in contact gebracht (bvb via een R) Bol V Bol V Wat is het potentiaal van elke bol na dat contact? Welke kracht zal er zijn tussen elke bol? 4 Oefening Wat is het potentiaal van elke bol na dat contact? V=0V V=-40V 4R * V 4 0,05* ,05* 0 nc R * V 4 0,*( 40) nc 9 3 nc Na contact: V V 4R 4R 4R R ' ' 4R ' ' ' R ' 3 ' ' nc 9 V 0V V 0V en ' ' ' nc 9 ' nc Elektrostatica

22 Oefening Wat is de spanning op elke bol na dat contact? Welke kracht zal er zijn tussen elke bol? V=0V V=-40V ' * ' F 4r² ' * 0 F' 9 9 8N ,5² V 0V V 0V ' nc 9 ' nc 9 Bandgenerator 44 8 Elektrostatica