1. lading en spanning

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

 1.Lading en spanning

Benodigdheden

Pictogrammen

Aantekening in je schrift

Filmpje kijken

Uitleg

Opdracht in schrift

Opdracht iPad

Quiz

Geef zoveel mogelijk termen / woorden / symbolen / formules die je al kent over elektriciteit.
Voeg ze LOS toe (per stuk opnieuw invoeren!). 

Elektriciteit

Benodigdheden VWO

Tekstboek Elektriciteit VWO

Opdrachtenboek elektriciteit VWO

Nakijkboek elektriciteit VWO

De geschiedenis van elektriciteit

https://schooltv.nl/video/de-geschiedenis-van-elektriciteit-het-verschijnsel-elektriciteit-was-al-bij-de-oude-grieken-bekend/

Wat is statische elektriciteit?

https://www.youtube.com/watch?v=JXQLYgNWp1Q

'Kan' dit filmpje nog?

Opbouw atoom

Proton

• In de kern
• Positief geladen
  
• Kan niet verplaatsen
  

Neutron

• In de kern
  
• Niet geladen
  
• Kan niet verplaatsen
  

Elektron

• Ver van de kern
• Negatief geladen
  
• Kan verplaatsen
  

Hiernaast een vereenvoudigde weergave van een atoom.
De gele bolletjes stellen voor:

1. de kern
2. de protonen
3. de neutronen
4. de elektronen

Hiernaast een vereenvoudigde weergave van een atoom.
De groene bolletjes stellen voor:

1. de kern
2. de protonen
3. de neutronen
4. de elektronen

Hiernaast een vereenvoudigde weergave van een atoom.
De rode bolletjes stellen voor:

1. de kern
2. de protonen
3. de neutronen
4. de elektronen

Statische elektriciteit

https://phet.colorado.edu/sims/html/john-travoltage/latest/john-travoltage_en.html

Wrijf de voet over de grond en raak de deurknop aan

Statische elektriciteit - lading

Te veel elektronen

Te veel elektronen

Negatieve lading

Te weinig elektronen

Te weinig elektronen

Positieve lading

Elektronen - Protonen gelijk

Evenveel elektronen

als protonen

Geen lading (neutraal)

Gevaren statische elektriciteit

https://www.youtube.com/watch?v=IdcPeW1XwKs

Statische elektriciteit - afstoten

Gelijke ladingen stoten elkaar af

Statische elektriciteit - aantrekken

Tegengestelde ladingen trekken elkaar aan

Je wrijft met een doek over een staaf. De staaf wordt hierdoor negatief geladen.

1. Er zijn elektronen van de staaf naar de doek gesprongen
2. Er zijn elektronen van de doek naar de staaf gesprongen.
3. Je kunt niet zeggen welke kant de elektronen zijn gesprongen
4. Ik weet het niet

Welke uitspraak klopt?

1. + en - trekt elkaar aan, - en + stoot elkaar af
2. + en + stoot elkaar af, - en - trekt elkaar aan
3. - en - stoot elkaar af, + en - trekt elkaar aan
4. + en - stoot elkaar af, - en + trekt elkaar aan

Deel 2

Aantrekken - afstoten

https://phet.colorado.edu/sims/html/balloons-and-static-electricity/latest/balloons-and-static-electricity_en.html

Wrijf de ballon over de trui en onderzoek hoe de ballon wordt aangetrokken door de trui en de muur

Aantrekken - afstoten

Door wrijving (nauw contact) kunnen ladingsdeeltjes van het ene naar het andere voorwerp overspringen.

Dit noemt men statische elektriciteit.

Het evenwicht tussen de negatieve en positieve deeltjes is dan verbroken.

Wanneer je een geladen voorwerp (in het voorbeeld hiernaast negatief geladen) in de buurt van een neutraal voorwerp houdt, zullen de vrije elektronen in dat voorwerp zich verplaatsten. In het voorbeeld verplaatsten ze zich een beetje naar rechts (want ze worden afgestoten door de negatieve ballon). Het linkerdeel van de muur wordt hierdoor dus een beetje positief, waardoor de negatieve ballon er toe wordt aangetrokken en er tegen aan blijft 'plakken'.

Het effect van het verschuiven (maar niet overspringen!) van lading noemt men elektrische influentie.

Filmpjes statische elektriciteit

https://www.youtube.com/watch?v=VhWQ-r1LYXY

https://www.youtube.com/watch?v=4S0EBxT60pw&spfreload=10

www.youtube.com/watch?v=T0J5q43MSw8&feature=related

Elektroscoop

Met een elektroscoop toon je (een overschot aan) negatieve of positieve lading aan

https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=139501

©

Een elektroscoop is een apparaat dat de aanwezigheid van positieve of negatieve lading laat zien. 

In beide gevallen zullen de 'flapjes' aan de onderkant uit elkaar bewegen.

Geen lading

+ of - lading

Juist/onjuist:

Met een elektroscoop kun je nagaan of een voorwerp een positieve lading of juist een negatieve lading heeft.

1. Juist
2. Onjuist

Elektroscoop

Elektroscoop 1 - voorbeeld

Wanneer je een negatief geladen voorwerp bij een neutrale elektroscoop houdt, zullen de 'flapjes' aan de onderkant uitslaan.

Hoe kan dat?

Elektroscoop 1 - uitwerking

De negatieve lading op de staaf drukt een deel van de elektronen weg uit de kop naar beneden (want - en - stoot elkaar af). De bovenkant van de elektroscoop wordt dus meer positief, en de 'flapjes' meer negatief. De twee negatieve flapjes stoten elkaar af en gaan uit elkaar staan.

Hoe verder de flapjes uit elkaar staan, hoe groter / sterker de lading op de staaf was/is.

elektronen

Elektroscoop 1 - uitwerking

Wanneer je de geladen staaf verwijdert, schuiven de elektronen weer terug naar boven en is elk deel van de elektroscoop weer neutraal.

De flapjes zakken weer terug.

We houden nu een positief geladen voorwerp bij een neutrale elektroscoop.

De flapjes gaan nu ook uit elkaar staan.

Leg duidelijk uit waarom dat gebeurt. Teken hiertoe de nieuwe ladingverdeling in de elektroscoop.

Wat gebeurt er als je de geladen staaf weer weghaalt?

Elektroscoop 2

Teken de ladingverdeling in de elektroscoop en leg uit waarom de flapjes uit elkaar gaan en geef aan wat er gebeurt als de geladen staaf weer wordt weggehaald.
Lever een foto in.

Elektroscoop 2 - uitwerking

De elektronen worden naar de kop getrokken. De flapjes worden dus meer positief en (+ en +) stoten elkaar af.

Wanneer de geladen staaf wordt verwijdert, gaan de flapjes weer naar elkaar.

Elektroscoop 3

Je houdt een negatief geladen staaf TEGEN een neutrale elektroscoop.

De flapjes slaan uit, en BLIJVEN (enigszins) uitgeslagen nadat je de staaf weer weghaalt.

Teken de ladingsverdeling in de elektroscoop en leg uit waarom de flapjes nu blijvend uit staan.

Teken de ladingverdeling in de elektroscoop tijdens het aanraken EN nadat de staaf weer weggehaald is. Leg uit dat de flapjes uitslaan en blijven uitslaan, ook nadat de staaf weer weggehaald is.
Lever een foto in.

Elektroscoop 3 - Uitwerking

Door het contact springen er elektronen over naar de elektroscoop.  Bovendien worden de elektronen ook naar beneden geduwd. De onderkant wordt dus erg negatief.

Wanneer de geladen staaf wordt weggehaald, zijn er nog steeds meer elektronen dan positieve deeltjes, dus HEEL de elektroscoop is nu negatief, dus de onderkant ook.

00:40

Elektronen zijn negatief geladen. Hoe komt het dat het metaal toch elektrisch neutraal is?

00:55

De andere elektronen zitten dus 'vast' aan hun kern. Hoe komt dat?

Vrije elektronen in geleider

Lever hier een foto van je aantekeningen / samenvatting van deze les in.

-Bouw van atoom met protonen / neutronen en elektronen

-Aantrekken / afstoten van + en -

-Werking van de elektroscoop (bij wel en niet aanraken)

-Geleiding van stroom door een metaal

Geef hieronder zo duidelijk mogelijk aan wat je nog niet goed snapt van deze les en / of waar je nog vragen over hebt.
Heb je nog tips of suggesties voor deze les?

Verwerkingsopgaven 1. Lading en Spanning

Uitwerkingen

1.1 

Geef een schematische tekening van een atoom, en geef daarin de kern, protonen, neutronen en elektronen aan. Geef van elk van de 4 aan of ze positief geladen, negatief geladen of neutraal zijn.

1.2 

Elk voorwerp bestaat uit enorm veel atomen met elk enorm veel ladingsdeeltjes (protonen en elektronen). Toch merk je daar in het dagelijks leven niet veel van. Leg uit hoe dat komt.

1.3

De twee metalen bollen hiernaast zijn 4+ en 12- geladen.

Ze worden door een metalen draad met elkaar verbonden.

Teken de eindsituatie en geef met een pijl aan in welke richting de lading zich heeft verplaatst.

1.4 

De twee metalen bollen hiernaast zijn 6+ en 2- geladen.

Ze worden door een metalen draad met elkaar verbonden.

Teken de eindsituatie en geef met een pijl aan in welke richting de lading zich heeft verplaatst.

 

Je kunt hier je gemaakte werk inleveren t/m 1.4

1.5

Leg uit hoe je een ballon elektrisch aan een plafond kunt hangen.

1.6 

Je kunt een voorwerp (bijv. elektroscoop) laden door het met een elektrisch geladen staaf aan te raken.

Laat dit zien door in de figuur hiernaast steeds een kloppend aantal + en - deeltjes te tekenen.

1.7 

De zogenaamde ‘vrije elektronen’ in een metaal zorgen voor de geleiding. Leg uit waarom de meeste elektronen niet vrij zijn, en dus ‘vastgehouden’ worden door de kern van de atomen van het metaal.

1.8 *

Je kunt een voorwerp (elektroscoop) laden zonder het met een elektrisch geladen staaf aan te raken.

Laat dit zien door in de figuren 1, 2 en 3 steeds een kloppend aantal + en - deeltjes te tekenen.

 

Je kunt hier je gemaakte werk inleveren t/m 1.8

Hieronder kun je je vragen en/of opmerkingen over de opgaven 1.1 t/m 1.8 kwijt.

Opdrachtenboek HAVO

Opdrachtenboek H3:

maken + nakijken opdracht 1 t/m 5 (blz. 52)

Opdrachtenboek VWO

Opdrachtenboek H3:

maken + nakijken 

opdracht 1 t/m 9 (blz. 54, 55)

Rad van Huiswerkcontrole