1 Overzicht theorievragen

Transcriptie

1 1 Overzicht theorievragen 1. Wat is een retrograde beweging? Vergelijk de wijze waarop Ptolemaeus deze verklaarde met de manier waarop Copernicus deze verklaarde. 2. Formuleer de drie wetten van planeetbeweging van Johannes Kepler. Geef ook aan welke wijzigingen Kepler aanbracht aan het model van Copernicus. 3. Bespreek hoe je de arbeid kan bepalen geleverd door een niet-constante kracht. Pas dit toe op de arbeid geleverd door een veer op een voorwerp. 4. Bewijs dat de arbeid nodig om de bewegingstoestand van een voorwerp te wijzigen, gelijk is aan het verschil in kinetische energie. 5. Wat is een conservatieve kracht? Geef de definitie van de potentiële energie van een voorwerp waarop één of meerdere conservatieve krachten inwerken. Bewijs dat de arbeid geleverd door conservatieve krachten gelijk is aan het verschil in potentiële energie. Toon eveneens aan dat de totale energie van een voorwerp constant blijft als er alleen conservatieve krachten inwerken. 6. Toon aan dat de arbeid geleverd door niet-conservatieve krachten, gelijk is aan het verschil in totale mechanische energie. Waar is die energie naartoe? 7. Bespreek de verschillen tussen geleiders en isolatoren (àlles wat je erover zou moeten weten!). 8. Wat is elektrische inductie? Bespreek dit in geval van een geleider en een isolator. 9. Neem een neutrale elektroscoop, en nader die met een opgewreven ebonietstaaf. Wat neem je waar? Raak nu de elektroscoop aan met je vinger, terwijl je de ebonietstaaf nog altijd bij de elektroscoop houdt (zonder echter deze aan te raken!!!). Wat neem je waar? Verwijder nu tegelijkertijd je vinger en de ebonietstaaf. Wat neem je waar? Is de elektroscoop positief of negatief geladen? Hoe kan je dit nagaan? Geef een uitvoerige verklaring voor de waargenomen fenomenen. 10.Wat is de eenheid van stroomsterkte? Geef de definitie. Leg uit hoe men bij deze definitie gekomen is. Hoe kan je uit de eenheid van stroomsterkte de eenheid van lading afleiden? 11.Geef de definitie van elektrisch veld, elektrische veldsterkte en elektrische veldlijnen. 12.Wat is een kooi van Faraday? Bespreek hoe dit werkt! 13.Door welke twee grootheden wordt een punt P van een elektrisch veld gekenmerkt? Wat gebeurt er als we een lading Q in dat punt P zetten? Leg uit! Op welke manieren kunnen we het elektrisch veld visualiseren? Hoe kan je de arbeid berekenen verricht op Q als we het verplaatsen van punt A naar punt B? 14.Hoe kan je een homogeen veld opwekken? Bespreek de potentiaal in een homogeen veld. Geef het verband aan tussen spanningsverschil tussen de platen en de elektrische veldsterkte. Bespreek het verloop van de potentiaal tussen de platen. 15.Met welk toestel meet je spanning? Met welk toestel meet je stroom? Hoe moet je die toestellen schakelen in een stroomkring? Waarom? Wat weet je over de weerstand van die toestellen? 16.Geef en bewijs theoretisch de rekenregels voor het schakelen van twee weerstanden in serie en voor het schakelen van twee weerstanden parallel.

2 1 Overzicht theorievragen 17.Wat is een spanningsdeler? Verklaar de werking en bereken hoe de spanning verdeeld wordt. 18.Wat is een stroomdeler? Verklaar de werking en bereken hoe de stroom verdeeld wordt. 19.Bespreek de invloed van de lengte, de doorsnede en het soort materiaal waaruit een geleider is geconstrueerd op de weerstand van die geleider. 20.Bespreek de invloed van de temperatuur op de resistiviteit van geleiders en isolatoren. Leg kort uit wat supergeleiding is. 21.Bespreek de inwendige weerstand van een reële spanningsbron. (niet voor LW en MTW) 22.Bespreek het beschikbaar elektrisch vermogen als we een verbruikerstoestel over een spanningsbron schakelen. (niet voor MTW) 23.Wat is een condensator? Waarvoor wordt een condensator gebruikt? Beschrijf wat er gebeurt als we beide uiteinden van een condensator verbinden met een spanningsbron (opladen). Beschrijf vervolgens wat er gebeurt als we beide uiteinden van de condensator ontkoppelen van de spanningsbron en verbinden met een geleider (ontladen). Maak een grafiek van het verloop van de spanning over de condensator en de stroom door de kring in functie van de tijd, zowel bij het opladen als het ontladen van de condensator. Wat is de capaciteit van een condensator? (niet voor LW en MTW) 24.Geef en bewijs theoretisch de rekenregels voor het schakelen van twee condensatoren in serie en voor het schakelen van twee condensatoren parallel. (niet voor LW en MTW) 25.Bespreek de eigenschappen van permanente magneten. 26.Bespreek het aardmagnetisch veld, leg het verschil uit tussen geografische, geomagnetische en magnetische polen. Waarom is het magnetisch veld zo cruciaal? 27.Bespreek het magnetisch veld opgewekt door een rechte stroomvoerende geleider (veldlijnen, grootte,...) in een punt op afstand r van de draad. 28.Bespreek het magnetisch veld opgewekt binnenin een solenoïde. 29.Bespreek de oorzaken van permanent magnetisme, en hoe materie onderverdeeld kan worden naargelang de magnetische eigenschappen. Verklaar eveneens de begrippen Weiss-domein, Bloch-wand en Curietemperatuur. 30.Bespreek de krachtwerking tussen twee evenwijdige, stroomvoerende geleiders. 31.Bespreek de werking van een elektromotor. 2 Herhalingsoefeningen 1. Een helling is 20 m lang en maakt een hoek van 30 met de horizontale. Van bovenaan de helling glijdt vanuit rust een blok met massa 50 kg naar beneden. Bereken de snelheid van het blok beneden aan de helling. Eens beneden glijdt het verder over een ruw oppervlak. De wrijvingscoëfficient tussen blok en oppervlak is 0,75. Na 5 m botst het blok tegen een veer met krachtconstante k = 1500 Nm -1. Hoever wordt de veer ingedrukt? Hoeveel procent van zijn energie is het blok kwijtgeraakt? 2

3 2. Een blok van 50 kg tegen een veer geplaatst met krachtconstante Nm-1 die 50 cm is ingedrukt. De veer wordt losgelaten en het blok schiet weg. Bereken de snelheid waarmee het blok wordt weggeschoten. Na een horizontaal stuk van vijf meter glijdt het blok een helling omhoog. Bereken de afstand die het blok over de helling aflegt alvorens tot stilstand te komen, als je weet dat de helling een hoek maakt van 30 met de horizontale, a) Als de wrijving verwaarloosbaar is; b) Als de wrijvingscoëfficient tussen blok en oppervlak op het horizontale stuk 0,75 bedraagt. (8,66 m/s ; 7,65 m ; 14,5 cm) 3. Twee identieke geleidende bollen A en B hebben dezelfde lading. Hun middelpunten bevinden zich op een afstand r van elkaar. De grootte van de elektrische kracht tussen de bollen bedraagt 80 N. Een derde identieke bol C, niet geladen, wordt kort in contact gebracht met bol A. Dan wordt bol C kort in contact gebracht met bol B. Tenslotte wordt bol C ver verwijderd van de twee bollen A en B (invloed van C verwaarloosbaar). Bereken de kracht tussen de bollen A en B als de afstand tussen de middelpunten weer gelijk is aan r. (30 N) 4. Gegeven volgende ladingsverdeling (zie figuur). De afstand tussen Q1 (2,0 nc) en O en Q2 (-2,0 nc) en O bedraagt in beide gevallen 1m. Bereken de grootte van het elektrisch veld in O. Teken eveneens het resulterende veld met de juiste richting en zin. Bereken eveneens de elektrische potentiaal in O. 5. Twee ladingen van resp. 3 en 4 mc staan 10 cm uit elkaar. Beschouw een punt P op 8 cm van de eerste lading en 6 cm van de tweede lading. a) Maak een schets van de situatie. b) Bereken de grootte van de totale elektrische veldsterkte van het veld opgewekt door beide ladingen in P. Duid op de schets tevens de zin en richting aan van de elektrische veldsterkte in P. c) We plaatsen nu een lading van 1 mc in P. Bereken de grootte van de Coulombkracht die inwerkt op die lading. d) Hoeveel arbeid moeten we verrichten als we die lading van 1 mc verplaatsen van P naar het midden tussen de twee ladingen in? 6. Twee puntladingen, resp. met waarde van + 10 nc en + 28 nc staan op 130 mm van elkaar. Men beschouwt een punt p resp. op 50 mm van het eerste, en op 120 mm van de tweede lading. a) Teken de resulterende veldsterkte in het punt p en bereken haar grootte. b) Bereken de potentiaal in het punt p 3

4 c) We plaatsen een lading Q van -5 nc in P. Bereken de Coulombkracht die inwerkt op Q. d) Bereken de arbeid die verricht moet worden als de Q verplaatsen van P naar het midden tussen beide ladingen. (4,0 104 N/C, 3, V) 7. Beschouw twee grote, evenwijdige geleidende platen met onderlinge afstand d. Over de platen wordt een potentiaalverschil U aangelegd. Een geladen deeltje met massa m lading -Q wordt vanop de plaat met hoogste potentiaal weggeschoten met snelheid v 0, in de richting loodrecht op de platen naar de negatieve plaat toe. Bewijs dat de minimale snelheid waarmee het deeltje moet afgeschoten = worden om de overkant te bereiken gegeven wordt door v 2Q U 0. m 8. Op twee overstaande hoekpunten van een vierkant werden gelijke puntladingen Q aangebracht. Dit heeft tot gevolg dat de elektrische potentiaal in de twee andere hoekpunten +10 V bedraagt. De potentiaal op oneindig is 0 V. Achteraf wordt op één van de nog vrije hoekpunten een derde bijkomende lading 2Q geplaatst. Bereken de energie om een lading van 2,0 C vanop oneindig naar het laatste onbezette hoekpunt te brengen. 9. Een deeltje A heeft een massa ma en een lading QA. Een deeltje B heeft een massa mb en een lading QB. De twee deeltjes worden vanuit rust versneld in eenzelfde potentiaalverschil. Bewijs dat, willen ze op elk moment dezelfde snelheid hebben, dat dan = Q B. Bewijs eveneens m A m B dat, willen ze op elk moment dezelfde kinetische energie hebben, dat dan Q A =Q B. 10.Een positief, eenwaardig ion (lading = 1, C) heeft geen beginsnelheid en wordt versneld over een afstand d1 = 3,3 mm in een homogeen elektrisch veld. De grootte van de veldsterkte is gelijk aan 30 kv/m. Het ion beweegt vervolgens doorheen een lege ruimte zonder elektrisch veld over een afstand d2 = 1,0 mm. De afstand d2 wordt afgelegd in 87 ns. Bereken de massa van het ion. 11.Bereken de spanningen over alle weerstanden en de stromen door alle takken. Q A 4

5 12.Bereken de waarde van de onbekende weerstand R zodat in de weerstand van 40 Ω een stroom vloeit van 0,15 A. Eens R bepaald, bepaal dan de totale stroom die vloeit in de hoofdtak. 40 Ω R 60 Ω 30 Ω 9 V 13.Welke waarden geven de volt- en ampèremeters aan in onderstaand schema? Je mag ampèremeters beschouwen als toestellen zonder weerstand en voltmeters als toestellen met oneindige weerstand. 14.Bereken de stroom door en de spanning over elke weerstand in onderstaande schakeling: 15. Twee identieke lampen (R = 50 Ω) zijn in serie geschakeld. Een dergelijk lamp gaat stuk als het vermogen hoger is dan 200 W. Hoe groot mag de 5

6 spanning over de lampen maximaal zijn opdat geen van beide lampen stuk zou gaan? (niet voor MTW) 16.Men schakelt volgende drie weerstanden in serie : a) R 1 = 10 W, maximaal vermogen 2,5 W b) R 2 = 4,7 W, maximaal vermogen 5 W c) R 3 = 2,8 W, maximaal vermogen 1 W Deze serieschakeling wordt aangesloten op een regelbare voeding met vrijwel onbeperkt vermogen waarvan de spanning steeds kan worden opgedreven. Men verhoogt de spanning over de serieschakeling. Welke weerstand zal eerst doorbranden en bij welke spanning? (niet voor MTW) 17.Bij de berekening van de eenheid van een grootheid bekomt men W s volgende uitdrukking :. Na vereenvoudiging bekomt men : A a) s -1 b) C c) A d) s 18.Bereken de spanning over en de lading op elke condensator in onderstaande schakeling. (niet voor LW en MTW) 19.Twee evenwijdige stroomdraden staan opgesteld op een onderlinge afstand van 10 cm. Door de ene vloeit een stroom van 3 A, door de andere een stroom van 5 A. Bereken de kracht per lengte-eenheid die beide stroomdraden op elkaar uitoefenen. Bereken eveneens de magnetische veldsterkte in een punt gelegen op 3 cm van de eerste geleider en 7 cm van de tweede geleider, zowel in het geval waarin beide stromen dezelfde zin hebben als in het geval waar ze een tegengestelde zin hebben. Maak hierbij een duidelijke schets waarop resp. de stroomzin, de magnetische veldlijnen, de individuele magnetische velden en het samengesteld magnetisch veld aangeduid staan. 20. Een elektron beweegt met een snelheid van 300 m/s tussen twee evenwijdige platen waartussen een homogeen elektrisch veld heerst, zoals aangegeven op de onderstaande figuur. De grootte van het elektrisch veld bedraagt 30 N/C. Volgens welke richting en met welke 6

7 sterkte moeten we een homogeen magnetisch veld aanleggen wil het elektron een eenparig rechtlijnige beweging beschrijven? Bereken zowel de nodige veldsterkte en maak een schets waarop zowel de elektrische veldlijnen als de magnetische veldlijnen gevisualiseerd worden v