Les 36.1 - leerdoel 1 en 2

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

§12.2 Elektrisch veld

Lesplanning:

1. Klassikaal 'opgave 21'
2. Afronden leerdoel 1 (25 min)
3. Uitleg elektrische energie
4. Starten met leerdoel 2
5. Afsluiting

Klassikaal - opgave 21

In de buurt van het oppervlakte van een van der graaff-generator is de veldsterkte 3,0 MN/C. Laat zien dat een elektron een versnelling krijgt van

 5,3 * 10¹⁷ m/s² in de buurt van het oppervlakte van de bol. 

•  a = F_netto / m 
• F_netto = F_elektrisch = E * q 

Welke formules gebruik je bij het oplossen van deze opgave?

0

Aan de slag

Afronden leerdoel 1 - volgens de studiewijzer

Vandaag is het les 3. 

Bij aanvang van les 4 inleveren check leerdoel 1.

Leerdoel 2

Je kan elektrische energie als vorm van potentiële energie gebruiken. En je kan de formule voor elektrische energie en de eenheid elektronvolt uitleggen. 

Elektrische energie = potentiële energie

• De elektrische veldlijnen geven in elk punt van de ruimte de richting aan van de kracht op een positieve lading in dat punt.
• De veldlijnen dichtheid geeft aan hoe sterk het elektrische veld in elk punt is.

Veldlijnen snijden elkaar nooit. 

−ΔE​e​​=ΔE​k​​

Deeltjes versnellen

m.b.v. een versnelspanning

Berekenen: 1 eV = … J 

E = q * U = 1,602*10⁻19 * 1 = 1,602*10⁻19 J

Röntgenbuis

In een röntgenbuis worden elektronen versneld. Tussen de kathode (negatief) en de anode (positief) zorgt het elektrisch veld voor een kracht op de elektronen die daardoor versneld worden.  

Waarom vacuüm?

Des te groter de snelheid waarmee de fotonen de anode bereiken, des te groter de fotonenergie van de röntgenstraling.
Hoe kan je deeltjes een grotere versnelling geven?

Uitleggen m.b.v. formule op de volgende dia.

E​e​​(J)=q(C)⋅U(V)

E​e​​(eV)=q​elektron​​(C)⋅U(V)

Elektrische energie

1 eV = 1,602*10⁻¹⁹ J

Voorbeeldopgave
Twee metalen platen bevinden zich 6,0 cm van elkaar. Op één van de platen bevindt zich een elektron. Tussen de platen wordt een spanning van 1,2 kV gezet waardoor tussen de platen een homogeen elektrisch veld ontstaat.

1. Bereken de snelheid waarmee het elektron de andere plaat bereikt. 
   
   
2. Bereken de kracht die tijdens het versnellen op het elektron werkt.
   
   
3. Bereken de veldsterkte tussen de platen.

E = elektrisch veld (C), U = spanningsverschil tussen de platen (V), d = afstand tussen de platen (m)

A. Ee = Ek q•U = 1/2mv2 1,602*10-19•1200 = 1/2 • 9,109*10-31•v2 v = 2,1•107 m/s

B. Ek = W = Fel • s 1/2 • 9,109*10-31• (2,1•107 )2 = Fel • 0,06 Fel = 3,3•10-15 N

C. E = Fel/q = 3,3•10-15 / 1,602*10-19 = 2,1 •104 N/C

D. W = ∆Eel

    Fel • d = q • U          Fel = E • q

     E•q•d = q•U

     E = U / q

Voor de grote van de veldsterkte in een homogeen veld tussen twee platen geldt de formule E = ∆U / d.

4.  Leid deze formule af uit de formules voor
      elektrische veldsterkte en verrichte arbeid.

             Lineaire deeltjesversneller

Waarom moeten de buizen (tubes) in een lineaire deeltjesversneller steeds langer worden?

Waarom is een stroomdraad geen versneller?

Waarom is een stroomdraad geen versneller?

Door botsingen met atomen, ionen.

Aan de slag

Starten met leerdoel 2 - volgens de studiewijzer

Vandaag is het les 3. 

Bij aanvang van les 5 inleveren check leerdoel 2.