03 elektrische ladingen

10,679 views
10,344 views

Published on

Published in: Travel, Entertainment & Humor
0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
10,679
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
41
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

03 elektrische ladingen

  1. 1. Deel 1 Elektriciteit <ul><li>Onze moderne wereld kan nauwelijks zonder elektriciteit. Een grote stroompanne heeft zowel zware economische schade als praktische problemen tot gevolg. </li></ul><ul><li>Twee eeuwen geleden echter was er van elektriciteit nog maar bitter weinig gekend, en waren er zeker geen elektrische toepassingen. </li></ul>
  2. 2. II Elektrostatica 1 Structuur van de materie: elektrische aspecten <ul><li>a Elektrische ladingen </li></ul>
  3. 3. <ul><li>Statica is afgeleid van het Griekse 'staticos', </li></ul><ul><li>wat 'in evenwicht' betekent. </li></ul><ul><li>Elektrostatica is dus de leer van de rustende of statische elektriciteit, </li></ul><ul><li>waarin de eigenschappen van statische elektrische ladingen worden bestudeerd. </li></ul>
  4. 4. i Het opwekken van ladingen <ul><li>Proef I </li></ul><ul><li>We wrijven een plastieken staaf met een wollen doek en brengen hem in de buurt van vliermergbolletjes en papiersnippers. </li></ul><ul><li>De bolletjes en stukjes papier worden aangetrokken. </li></ul>
  5. 5. Proef II <ul><li>We brengen een gewreven plastieken staaf in de buurt van een dunne waterstraal. </li></ul><ul><li>De waterstraal buigt af. </li></ul>
  6. 6. Proef III <ul><li>We wrijven een glazen staaf met papier </li></ul><ul><li>en merken lichte aantrekking. </li></ul>
  7. 7. Besluit <ul><li>Wanneer we sommige stoffen wrijven met bepaalde andere, krijgen ze de eigenschap lichte voorwerpen aan te trekken. We zeggen dat deze stoffen dan elektrisch geladen zijn, ze zijn drager van elektrische ladingen. </li></ul>
  8. 8. ii Statische elektriciteit <ul><li>Als we met een zijden of wollen doek over een glazen of plastic staaf wrijven, dan worden er elektronen van het ene op het andere voorwerp overgebracht en krijgen deze voorwerpen een positieve of negatieve lading naargelang het voorwerp er elektronen bijkrijgt of verliest. </li></ul><ul><li>Als het gewreven voorwerp bestaat uit een isolerend materiaal, dan kunnen de aangebrachte elektronen niet doorheen het materiaal weglekken en blijven aan het oppervlak. </li></ul><ul><li>Ze blijven ter plekke of bewegen zich slechts over een heel kleine afstand. </li></ul><ul><li>Een dergelijke geladen staaf kan voorwerpen aantrekken. </li></ul>
  9. 9. <ul><li>Daar negatief geladen elektronen op een voorwerp elkaar onderling afstoten, zullen ze makkelijk een ontsnappingsweg nemen als ze deze kans krijgen. </li></ul><ul><li>Als u de staaf aanraakt, zullen de elektronen door uw lichaam naar de aarde wegvloeien en kunt u even een schok krijgen. </li></ul><ul><li>Soms kan de afstotingskracht tussen de opgehoopte elektronen zo groot worden dat ze zelfs een afstand door de lucht kunnen overbruggen naar een ander voorwerp en zo ontstaat dan een vonk. </li></ul><ul><li>Een spectaculair voorbeeld is de bliksem, waarbij elektrische lading overspringt van de ene wolk op de andere of van een wolk naar de aarde. </li></ul><ul><li>Statische elektriciteit is een vorm van elektrische energie die veroorzaakt wordt o.a. door wrijving . Ze ontstaat wanneer we twee of meerdere stoffen langs elkaar wrijven of van elkaar scheiden. </li></ul>
  10. 10. Het geladen worden van voorwerpen die met elkaar in contact komen, staat gekend als het tribo-elektrisch effect. Hierbij gaan elektronen van het ene voorwerp naar het andere. <ul><li>De grootte van de lading is o.a. afhankelijk van: </li></ul><ul><li>Wrijvingskracht tussen de materialen, </li></ul><ul><li>Wrijvingssnelheid tussen de materialen, </li></ul><ul><li>De plaats van deze stof in de zogenaamde TRIBO reeks, </li></ul><ul><li>Omgevingscondities, zoals temperatuur en relatieve vochtigheid. </li></ul>
  11. 11. <ul><li>De TRIBO reeks (zie tabel 1.1) is een reeks waarin de lading van verschillende materialen staat beschreven. (Tribo is ontleend aan het Griekse woord voor wrijven). </li></ul><ul><li>Als een voorwerp wordt gewreven met een materiaal dat zich lager in de lijst bevindt, zal het bovenste positief geladen worden en het onderste negatief. Hoe verder de materialen uit elkaar staan in de reeks, hoe sterker het effect. </li></ul>
  12. 12. Tribo-elektrische reeks 20 teflon 15 koper 10 katoen 5 nylo 19 pvc 14 nikkel 9 papier 4 menselijk haar 18 polyethyleen 13 rubber 8 aluminium 3 glas 17 polyester 12 amber 7 zijde 2 dierlijke pels 16 zwavel 11 staal 6 wol 1 droge huid
  13. 13. <ul><li>Bvb bij het uittrekken van een katoenen hemd wordt je haar </li></ul><ul><li>positief </li></ul><ul><li>en het hemd </li></ul><ul><li>negatief </li></ul><ul><li>geladen. </li></ul><ul><li>Ook mensen kunnen statisch elektrisch worden opgeladen, bijvoorbeeld door het lopen over nylon tapijt of tijdens het lopen op een trap waarbij de geïsoleerde trapleuning door de hand glijdt. </li></ul>
  14. 14. <ul><li>Van dit opladen merkt men niets, maar wanneer men hierna b.v. een ander voorwerp (deurkruk) beetpakt,is het ontladen meestal wel te merken in de vorm van een (kleine) schok. </li></ul><ul><li>De spanning van een dergelijke schok is ongeveer 2000 Volt: bij c.a. 3000V. worden ook vonkjes waargenomen. </li></ul><ul><li>Ook bij het uit de auto stappen na een lange rit voelen veel mensen deze ontlading. </li></ul><ul><li>Persoonlijke schade wordt van dit verschijnsel niet ondervonden maar velen ervaren dit toch als onprettig. </li></ul><ul><li>Dit ontladen wordt een ESD (=Electric Static Discharge ) genoemd. </li></ul>
  15. 15. <ul><li>Statische elektriciteit is een goed gekend probleem in de industrie. </li></ul><ul><li>Het grote risico is nl. het ontstaan van ontladingsvonken, die voldoende energie kunnen hebben om een gasluchtmengsel of een stofmengsel te doen ontvlammen of ontploffen. </li></ul><ul><li>De ladingen kunnen ook schrikreacties veroorzaken en problemen opleveren bij computers zoals het verstoren van programma’s, met alle gevolgen vandien. </li></ul>
  16. 16. Het risico van elektrostatische opladingen is reëel in een aantal veel voorkomende gevallen: <ul><li>Het stromen van goed geleidende vloeistoffen door een geïsoleerd opgestelde lading </li></ul><ul><li>Het stromen van olie of water door een leiding naar een tank </li></ul><ul><li>Het laden en lossen van poeder- en korrelvormige producten uit bulkauto’s </li></ul><ul><li>Wrijving door kleding over het menselijk organisme dat geïsoleerd staat opgesteld (bvb. op rubberen schoenzolen) </li></ul><ul><li>Drijfriemen </li></ul>
  17. 17. Als deze lading niet kan afvloeien naar de aarde, kan een vonkontlading optreden, indien de elektrostatische veldsterkte te groot is.Enkele voorbeelden van optredende spanningen in specifieke omstandigheden : 150000 V Papierrol bij afrolsnelheid boven 10 m/s 3000 V Benzol met hoge snelheid in stalen buis 4000 V Uitstromende benzine in vrije val 25 – 80000 V Aandrijfriemen met een snelheid van 3 – 15 m/s 14000 V Persoon lopende op gummizolen op een kunststof tapijt 1000 V Persoon lopend op gummizolen Optredende spanning (V) Omstandigheid
  18. 18. iii Soorten ladingen <ul><li>Proef 1 We wrijven met een wollen doek achtereenvolgens 2 identieke PVC staven. Als we de 2 staven bij elkaar brengen </li></ul><ul><li>Stoten de staven elkaar af </li></ul><ul><li>Verklaring De twee staven hebben eenzelfde soort lading. </li></ul><ul><li>Proef 2 We trekken een transparant uit een plastieken mapje en brengen de transparant en het mapje in elkaars buurt. </li></ul><ul><li>Waarneming Mapje en transparant trekken elkaar aan </li></ul><ul><li>Verklaring Door de wrijving zijn er negatieve ladingen van het mapje naar de transparant gegaan . </li></ul><ul><li>Er zijn 2 soorten ladingen, </li></ul><ul><li>Positieve en negatieve </li></ul><ul><li>Gelijksoortige ladingen stoten elkaar af, ongelijksoortige ladingen trekken elkaar aan </li></ul>
  19. 19. Enkele elektrostatische verschijnselen <ul><li>Waarschijnlijk hebt u dit al eens meegemaakt. U rijdt met de wagen en buiten is het ontzettend mooi weer. </li></ul><ul><li>Het is droog, de zon schijnt misschien ook nog en de lucht is helder blauw. </li></ul><ul><li>U komt aan waar u moet zijn, stopt en stapt wat later uit uw wagen. </li></ul><ul><li>Wanneer u de deur wil sluiten, voelt u ineens een prik in uw hand. </li></ul><ul><li>Hier hebt u door de droogte uw wagen statisch geladen en bent u nu de aarding, want rubber geleidt geen lading naar de aarde. </li></ul><ul><li>Bij vochtig weer zal dit niet gebeuren! </li></ul>
  20. 20. Televisiescherm <ul><li>Dit heb je vast en zeker al eens geprobeerd. </li></ul><ul><li>Als je met je haar in de buurt van je televisiescherm komt, heb je soms wel eens voor dat je haren als het ware aangetrokken worden door het scherm. </li></ul><ul><li>De televisie is gewoon statisch geladen (bvb positief) en doordat je in de buurt komt, gaan de positieve en negatieve ladingen in onze haren zich verdelen, de negatieve bovenaan, de positieve onderaan, ladingen springen over, haartjes worden positief geladen en stoten elkaar af </li></ul>
  21. 21. iv Aantonen van elektrische ladingen :Elektroscoop <ul><li>Een elektroscoop is een toestel dat elektrische ladingen kan aantonen en de eigenschappen ervan onderzoeken. </li></ul><ul><li>Hij bestaat uit een metalen staafje dat aan de ene kant voorzien is van een knop (bovenaan), en aan de andere kant van een beweegbare naald. </li></ul><ul><li>Het geheel zit in een beschermend omhulsel. </li></ul><ul><li>De grootte van de uitwijking van de naald is een maat voor de ladingshoeveelheid. </li></ul>
  22. 24. Proef I We raken de knop van de elektroscoop aan met een geladen staaf. <ul><li>De naald van de elektroscoop wijkt uit. </li></ul><ul><li>Als we de staaf nogmaals wrijven en met de knop van de elektroscoop in contact brengen wordt de uitwijking groter. </li></ul>
  23. 25. Tekeningen staaf naald knop +++++++++++ + + + + + + + +
  24. 26. Besluit <ul><li>Elektrische lading kan door contact van een geladen (staaf) op een ongeladen (elektroscoop) voorwerp overgebracht worden . </li></ul><ul><li>Hierdoor krijgt het tweede voorwerp nu een lading die van dezelfde soort is als deze van het eerste voorwerp. </li></ul><ul><li>Gelijksoortige ladingen versterken elkaars werking </li></ul><ul><li>en ongelijksoortige ladingen kunnen elkaars werking geheel of gedeeltelijk opheffen. </li></ul>
  25. 27. Verklaring <ul><li>Als door contact de lading van het eerste voorwerp naar de knop van een neutrale elektroscoop overgaat, kan ze zich over dit hele lichaam (knop, staaf, naald) verspreiden. </li></ul><ul><li>Hierdoor krijgen de staaf en de naald dezelfde soort lading, met afstoting en uitwijking van de naald als gevolg. </li></ul><ul><li>Brengen we daarna nog meer lading van dezelfde soort op de elektroscoop aan dan wordt de afstoting en uitwijking van de naald groter. </li></ul><ul><li>Brengen we daarna nog lading van verschillende soort op de elektroscoop aan dan wordt de afstoting en uitwijking van de naald kleiner. </li></ul>
  26. 28. v eenheid van lading <ul><li>Het symbool van lading is </li></ul><ul><li>Q </li></ul><ul><li>De SI-eenheid van lading </li></ul><ul><li>= [Q] </li></ul><ul><li>= 1 C = 1 Coulomb </li></ul><ul><li>Deze eenheid van lading is bijzonder groot in vergelijking met de lading van een proton of een elektron </li></ul><ul><li>lading proton = elementaire lading e = +1,60 . 10 -19 C </li></ul><ul><li>lading electron = -e = -1,60 . 10 -19 C </li></ul><ul><li>Deze elementaire lading is de kleinste lading die er kan zijn, alle andere ladingen zijn er een geheel veelvoud van. </li></ul>
  27. 29. <ul><li>Charles Augustin de Coulomb, </li></ul><ul><li>(Angoulême 14 juni 1736 – Parijs 23 aug. 1806) </li></ul><ul><li>Frans fysicus, </li></ul><ul><li>werd na als ingenieur-officier op Martinique werkzaam te zijn geweest, bij zijn terugkeer in Parijs door Napoleon tot inspecteur-generaal van het onderwijs benoemd. </li></ul><ul><li>Coulomb deed een groot aantal experimenten, o.a. op het gebied van de wrijving, de torsie (op grond waarvan hij een torsiebalans construeerde), het kompas en de elektriciteit. </li></ul><ul><li>In 1785 ontdekte hij de naar hem genoemde wet van Coulomb. </li></ul><ul><li>De eenheid van elektrische lading is naar hem genoemd. </li></ul><ul><li>WERK: Recherches théoriques et expérimentales sur la force de torsion et sur l’élasticité des fils du métal (1787); Mémoires sur l’électricité et le magnétisme (1788–1792). </li></ul>
  28. 30. <ul><li>Charles Augustin COULOMB (1736 - 1806) </li></ul>
  29. 31. Hoeveel protonen heb je nodig om een totale lading van 1,00 C te hebben ? <ul><li>Gegeven </li></ul><ul><li>Q tot = 1,00 C Q p = 1,60.10 -19 C </li></ul><ul><li>Gevraagd N </li></ul><ul><li>Oplossing </li></ul><ul><li>N = Q tot /Q p </li></ul><ul><li>N = 1,00 C/1,60.10 -19 C </li></ul><ul><li>N = 6,25.10 +18 </li></ul><ul><li>Antwoord </li></ul><ul><li>Het aantal protonen in een lading van 1 C is 6,25.10 +18 </li></ul>
  30. 32. Omdat vele ladingen veel kleiner zijn dan de SI-eenheid 1C krijgen we dikwijls te maken met <ul><li>1 milliecoulomb = 1 mC </li></ul><ul><li>= 10 -3 C </li></ul><ul><li>1 microcoulomb = 1µC </li></ul><ul><li>= 10 -6 C </li></ul><ul><li>1 nanocoulomb = 1 nC </li></ul><ul><li>= 10 -9 C </li></ul><ul><li>1 picocoulomb = 1 pC </li></ul><ul><li>= 10 -12 C </li></ul>
  31. 33. b Atoomstructuur <ul><li>Het opwekken van elektrische ladingen door wrijving kan verklaard worden met de atoomstructuur. </li></ul><ul><li>Uit de chemie weten we volgende zaken </li></ul><ul><li>Alle materie is opgebouwd uit atomen </li></ul><ul><li>Al deze atomen bestaan uit een kern (die positief geladen protonen en ongeladen neutronen bevat. Rond deze kern bevinden zich de elektronen die negatief geladen zijn. </li></ul><ul><li>Alle protonen zijn identiek, alle neutronen zijn identiek, alle elektronen zijn identiek. </li></ul><ul><li>De atomen verschillen van elkaar door hun aantal protonen, neutronen en elektronen. </li></ul><ul><li>Het atoomnummer (zie tabel) is het aantal protonen en ook het aantal elektronen (bij een volledig atoom) </li></ul><ul><li>het massagetal (zie tabel) </li></ul><ul><li>is het aantal nucleonen= aantal protonen + aantal neutronen </li></ul>
  32. 34. van de lading en de massa van de elementaire deeltjes weten we 9,11.10 -31 kg (=1/1836 m p ) -1,60.10 -19 C elektron 1,675.10 -27 kg 0 C neutron 1,673.10 -27 kg +1,60.10 -19 C proton massa (m) lading (Q) elementair deeltje
  33. 35. <ul><li>omdat het aantal elektronen en protonen in elk volledig atoom gelijk </li></ul><ul><li>is en omdat de lading van één proton en één elektron even groot en tegengesteld zijn is elk volledig atoom </li></ul><ul><li>elektrisch neutraal </li></ul><ul><li>omdat de elektronen aan de buitenzijde van de atomen zitten kunnen ze door wrijving overwippen van het ene voorwerp op het andere. </li></ul>
  34. 36. Proef: <ul><li>een wollen doek en een ebonieten staaf trekken elkaar niet aan. </li></ul><ul><li>Als we de ebonieten staaf wrijven met de wollen doek trekken beide voorwerpen elkaar wel aan. </li></ul><ul><li>Dit komt omdat de elektronen van het wollen doek door wrijving naar de staaf gegaan zijn, </li></ul><ul><li>hierdoor werd de wollen doek positief en de staaf negatief geladen, dus aantrekking. </li></ul>
  35. 37. c Geleiders en isolatoren <ul><li>Proef </li></ul><ul><li>We brengen met behulp van een gewreven plastiek staaf lading over van de staaf op een elektroscoop. </li></ul><ul><li>De naald van de elektroscoop wijkt hierdoor uit (elektroscoop is dus geladen). </li></ul><ul><li>We raken nu de staaf achtereenvolgens aan met kurk, hout, glas, plastiek en merken dan de elektroscoop zijn lading </li></ul><ul><li>behoudt </li></ul><ul><li>Als we de proef herhalen maar de elektroscoop aanraken met een stuk metaal, of rechtstreeks met onze vinger dan merken we dan de elektroscoop zijn lading </li></ul><ul><li>verliest </li></ul>
  36. 38. Besluit <ul><li>We kunnen de stoffen indelen in 2 groepen </li></ul><ul><li>de geleiders en de isolatoren </li></ul><ul><li>Bij geleiders kan de lading zich gemakkelijk doorheen het materiaal verplaatsen. </li></ul><ul><li>(en naar de grond lopen, aarding). </li></ul><ul><li>Dit is het geval bij metaal, menselijk lichaam. </li></ul><ul><li>Bij isolatoren kan de lading zich niet doorheen het materiaal verplaatsen. </li></ul><ul><li>De lading blijft dus waar ze was. </li></ul><ul><li>Dit is het geval bij kurk, hout, glas, plastiek. </li></ul>
  37. 39. Verklaring <ul><li>Typische geleiders zijn de metalen. </li></ul><ul><li>Hun atomen zijn onderling gebonden door metaalbindingen. </li></ul><ul><li>Bij deze bindingen zijn er een aantal elektronen die bij geen enkel atoom horen (vrije elektronen). </li></ul><ul><li>Deze elektronen kunnen vrij bewegen tussen de positieve metaalionen. </li></ul><ul><li>Brengt men een geladen voorwerp in contact met een metaal dan worden er naargelang de lading van het voorwerp elektronen toegevoegd of weggenomen. </li></ul><ul><li>Worden aan zulke stof elektronen toegevoegd kunnen die elektronen vrij bewegen, als elektronen ergens worden onttrokken dan worden die elektronen onmiddellijk aangevuld door de vrije elektronen. </li></ul><ul><li>In beide gevallen is dat verspreiding van lading en verdwijnt de lading van het geladen voorwerp. </li></ul>
  38. 40. Bij een isolator zijn de elektronen stevig aan de atoomkernen gebonden, er zijn geen vrije elektronen, er is een elektronentekort. Elektronen kunnen zich niet doorheen zulk materiaal verplaatsen. kurk leidingwater zuiver water vochtige huid droge huid staal plastic aluminium porselein goud rubber zink germanium glas zilver silicium pvc koper Halfgeleiders Isolatoren Geleiders
  39. 41. 2 Elektrostatische inductie (beïnvloeding) <ul><li>We brengen een gewreven plastiek staaf in de buurt van de knop van een neutrale elektroscoop, zonder deze echter aan te raken met de staaf. </li></ul><ul><li>Hoe dichter we de elektroscoop naderen met de geladen staaf hoe groter de uitwijking van de naald wordt. </li></ul><ul><li>Als we de staaf (zonder aanraken) verwijderen uit de nabijheid van de elektroscoop verdwijnt de lading op de elektroscoop vanzelf. </li></ul>
  40. 43. Verklaring <ul><li>Als de elektroscoop neutraal is dan bevat hij evenveel </li></ul><ul><li>positieve als negatieve ladingen. </li></ul><ul><li>Deze ladingen zijn evenredig verspreid over de ganse elektroscoop (tekening 1) en de naald wijkt dan niet uit. </li></ul><ul><li>Als we de elektroscoop naderen met een geladen staaf worden de tegengestelde ladingen die zich in de elektroscoop bevinden aangetrokken, </li></ul><ul><li>de gelijksoortige ladingen worden afgestoten naar onder. Hierdoor is er geen gelijke verspreiding meer in de elektroscoop van positieve en negatieve ladingen. </li></ul><ul><li>Gevolg : de naald van de elektroscoop wijkt uit </li></ul><ul><li>De lading op de elektroscoop heeft hetzelfde teken als de lading op het voorwerp. </li></ul><ul><li>Als we het geladen voorwerp verwijderen, verspreiden de ladingen binnen de elektroscoop zich terug en de uitwijking verdwijnt </li></ul>
  41. 44. proef 2 <ul><li>We herhalen de vorige proef (naderen van neutrale elektroscoop met geladen voorwerp)(fig a) </li></ul><ul><li>maar we raken de elektroscoop nu even aan. </li></ul><ul><li>Hierdoor verdwijnt de lading van de elektroscoop. (fig b) </li></ul><ul><li>Vervolgens verwijderen we het geladen voorwerp uit de buurt van de elektroscoop, de elektroscoop krijgt een blijvende lading. (fig c) </li></ul>
  42. 46. Verklaring <ul><li>fig a zie proef 1 </li></ul><ul><li>Door uitwisseling van ladingen met de grond wordt de onderzijde van de elektroscoop geneutraliseerd. </li></ul><ul><li>De bovenzijde van de elektroscoop blijft echter geladen, met ladingen tegengesteld aan de lading van het voorwerp. </li></ul><ul><li>Bij het verwijderen van het geladen voorwerp uit de buurt van de elektroscoop verspreiden de ladingen die zich op de bovenkant van de elektroscoop bevinden. Hierdoor wijkt de naald weer uit. </li></ul><ul><li>De eindlading op de elektroscoop heeft tegengestelde teken als de lading op het voorwerp. </li></ul>
  43. 47. Besluiten <ul><li>Bij de verschijnselen in de vorige proefjes spreekt met van elektrostatische inductie (beïnvloeding). </li></ul><ul><li>Door een geladen voorwerp in de buurt te brengen van een elektroscoop (ander voorwerp) kan dit voorwerp zowel een tijdelijke als een blijvende lading bekomen. </li></ul><ul><li>Indien de lading blijvend is, is ze tegengesteld aan de lading van het geladen voorwerp, </li></ul><ul><li>indien ze tijdelijk is, is van dezelfde soort als de lading van het geladen voorwerp. </li></ul>
  44. 48. Bepaal de totale positieve en de totale negatieve lading in een koperen muntstukje met massa 2,43 g. (molaire massa van koper is 63,5 g/mol en het atoomnummer van koper is 29). <ul><li>Gegeven </li></ul><ul><li>Z = 29 </li></ul><ul><li>m = 2,43.10 -3 kg </li></ul><ul><li>M = molaire massa = 63,5.10 -3 kg </li></ul><ul><li>Gevraagd Q tot </li></ul><ul><li>Oplossing </li></ul><ul><li>n = m/M </li></ul><ul><li>n = 2,43.10 -3 kg / 63,5.10 -3 kg </li></ul><ul><li>n = 2,43/63,5 </li></ul><ul><li>n = 0,038268 </li></ul>
  45. 49. <ul><li>Q tot = n. N A . Z.Q p </li></ul><ul><li>Q tot = 0,038268.6,02.10 +23 .29.1,6.10 -19 C </li></ul><ul><li>Q tot = 1,07 10 +5 C </li></ul><ul><li>Antwoord </li></ul><ul><li>De totale positieve lading (van de protonen) is 1,07 10 +5 C en </li></ul><ul><li>de totale negatieve lading (van de elektronen ) is -1,07 10 +5 C </li></ul>
  46. 50. Een zilveren muntstuk heeft een massa van 4,25 g. Bereken de totale positieve lading in het muntstuk (molaire massa zilver = 108 g en atoomnummer is 47) <ul><ul><li>Gegeven </li></ul></ul><ul><li>Z = 47 </li></ul><ul><li>m = 4,25.10 -3 kg </li></ul><ul><li>M = molaire massa = 108.10 -3 kg </li></ul><ul><li>Gevraagd Q tot </li></ul><ul><li>Oplossing </li></ul><ul><li>n = m/M </li></ul><ul><li>n = 4,25.10 -3 kg / 108.10 -3 kg </li></ul><ul><li>n = 4,25/108 </li></ul><ul><li>n = 0,03935 </li></ul>
  47. 51. <ul><li>Q tot = n. N A . Z.Q p </li></ul><ul><li>Q tot = 0,03935.6,02.10 +23 .47.1,6.10 -19 C </li></ul><ul><li>Q tot = 1,78 10 +5 C </li></ul><ul><li>Antwoord </li></ul><ul><li>De totale positieve lading (van de protonen) is 1,78 10 +5 C </li></ul>
  48. 52. Welke bewering is juist? Elektrische ladingen ontstaan <ul><li>O door 2 stoffen over elkaar te wrijven </li></ul><ul><li>O in een geleider door een geladen voorwerp nabij te brengen </li></ul><ul><li>O in een geleider door een geladen voorwerp te verwijderen </li></ul><ul><li>O niet, want de ladingen zitten al in de materie </li></ul>
  49. 53. Welke bewering is juist? Elektrische ladingen ontstaan <ul><li>O door 2 stoffen over elkaar te wrijven </li></ul><ul><li>O in een geleider door een geladen voorwerp nabij te brengen </li></ul><ul><li>O in een geleider door een geladen voorwerp te verwijderen </li></ul><ul><li>● niet, want de ladingen zitten al in de materie </li></ul><ul><li>Ladingen kunnen niet gemaakt worden, net zo min als je atomen kan bijmaken, wel kunnen voorwerpen geladen worden. </li></ul>
  50. 54. Zijn volgende materialen goede geleiders, leg telkens uit waarom wel, waarom niet. <ul><li>Kalium metaal, dus geleider </li></ul><ul><li>Nikkel metaal, dus geleider </li></ul><ul><li>Neon edelgas, geen geleider </li></ul><ul><li>Goud metaal, dus geleider </li></ul><ul><li>Chloor niet-metaal, dus isolator </li></ul>
  51. 55. Welke bewering(en) is (zijn) juist? <ul><li>O een positief geladen voorwerp heeft minder elektronen dan protonen </li></ul><ul><li>O een positief geladen geleider heeft geen vrije elektronen </li></ul><ul><li>O een negatief geladen voorwerp heeft protonen afgestaan </li></ul><ul><li>O een negatief geladen isolator heeft meer vrije elektronen dan protonen </li></ul>
  52. 56. Welke bewering(en) is (zijn) juist? <ul><li>● een positief geladen voorwerp heeft minder elektronen dan protonen </li></ul><ul><li>O een positief geladen geleider heeft geen vrije elektronen </li></ul><ul><li>O een negatief geladen voorwerp heeft protonen afgestaan </li></ul><ul><li>O een negatief geladen isolator heeft meer vrije elektronen dan protonen </li></ul>
  53. 57. Bereken het aantal vrije elektronen in 2,5 cm³ goud. Veronderstel dat elk atoom goud 1 vrij elektron levert. (massadichtheid = 19,7 . 10 +3 kg/m³ en molaire massa 197 g/mol) <ul><li>Gegeven </li></ul><ul><li>V = 2,5 cm³ = 2,5.10 -6 m³ </li></ul><ul><li>ρ = 19,7.10 +3 kg/m³ </li></ul><ul><li>M = 197 g = 197.10 -3 kg </li></ul><ul><li>Gevraagd </li></ul><ul><li>N </li></ul>
  54. 58. <ul><li>Oplossing </li></ul><ul><li>m = ρ .V </li></ul><ul><li>m = 19,7.10 +3 kg/m³.2,5.10 -6 m³ </li></ul><ul><li>m = 4,93.10 -2 kg </li></ul><ul><li>n = m/M </li></ul><ul><li>n = 4,93.10 -2 kg/197.10 -3 kg </li></ul><ul><li>n = 0,250 </li></ul><ul><li>N = n.N A </li></ul><ul><li>N = 0,250 . 6,02.10 +23 </li></ul><ul><li>N = 1,56.10 +23 </li></ul>
  55. 59. Je zit met een polyesteren broek op een stoel met wollen kussen. Als u met zo'n broek op zo'n stoel zit te schuiven, en rubberen schoenen draagt, wordt u elektrisch opgeladen. Merk je daar iets van? Verklaar. <ul><li>Zie tribo reeks (wol = 6, polyester = 17) </li></ul><ul><li>wol = positief </li></ul><ul><li>polyesteren broek = negatief </li></ul><ul><li>opladen gaat geleidelijk, daar merk je niets van </li></ul><ul><li>Dat merkt u overigens pas als u in aanraking komt met een geleidend materiaal, zoals een metalen tafel of een deurknop. </li></ul><ul><li>De in uw lichaam verzamelde lading (statische elektriciteit) vloeit dan heel plotseling weg. Als het niet te licht is ziet u een bliksemflits(je), het knettert en u voelt een schok(je). Vervelend die schokken, maar niet erg gevaarlijk. </li></ul><ul><li>Maar als er brandbare gassen in de buurt zijn, kan zo'n vonkje tot een explosie leiden. </li></ul>
  56. 60. Een positief geladen metalen geleider heeft <ul><li>O meer positieve vrije ladingen dan negatieve </li></ul><ul><li>O een tekort aan vrije elektronen </li></ul><ul><li>O geen elektronen </li></ul><ul><li>O positieve ladingen opgenomen </li></ul>
  57. 61. Een positief geladen metalen geleider heeft <ul><li>O meer positieve vrije ladingen dan negatieve </li></ul><ul><li>● een tekort aan vrije elektronen </li></ul><ul><li>O geen elektronen </li></ul><ul><li>O positieve ladingen opgenomen </li></ul>
  58. 62. Hoe kan je peper en zout van elkaar scheiden
  59. 63. <ul><li>Door het wrijven met de ballon over je haren of trui, wordt deze statisch. </li></ul><ul><li>Dit verschijnsel ken je vast wel: wanneer je in de winter met een borstel door je haar gaat, wordt het ook statisch en hoor je geknetter. </li></ul><ul><li>Als een voorwerp statisch is kan het andere voorwerpen aantrekken, net als een magneet. </li></ul><ul><li>De peper wordt door de ballon aangetrokken en het zout niet. </li></ul><ul><li>De zoutkorreltjes zijn namelijk te zwaar. </li></ul><ul><li>Als het zout erg fijn is, wordt het wél aangetrokken door de ballon. </li></ul>
  60. 64. We plaatsen drie van de grond geïsoleerde geleiders in elkaars nabijheid zoals op de figuur. Geleider A wordt positief geladen. Dan geldt <ul><li>0 geleider B wordt positief geladen </li></ul><ul><li>0 de linkerkant van B wordt positief geladen </li></ul><ul><li>0 geleider C blijft neutraal </li></ul><ul><li>0 we kunnen geen uitspraak doen over geleiders B en C </li></ul>A B C
  61. 65. We plaatsen drie van de grond geïsoleerde geleiders in elkaars nabijheid zoals op de figuur. Geleider A wordt positief geladen. Dan geldt <ul><li>0 geleider B wordt positief geladen </li></ul><ul><li>0 de linkerkant van B wordt positief geladen </li></ul><ul><li>● geleider C blijft neutraal </li></ul><ul><li>0 we kunnen geen uitspraak doen over geleiders B en C </li></ul>A B C + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - -
  62. 66. We plaatsen drie van de grond geïsoleerde geleiders in elkaars nabijheid zoals op de figuur. Geleider A wordt positief geladen en C wordt geaard. Dan geldt <ul><li>0 geleider B wordt positief geladen </li></ul><ul><li>0 geleider C wordt negatief geladen </li></ul><ul><li>0 geleider C blijft neutraal </li></ul><ul><li>0 we kunnen geen uitspraak doen over geleiders B en C </li></ul>A B C
  63. 67. We plaatsen drie van de grond geïsoleerde geleiders in elkaars nabijheid zoals op de figuur. Geleider A wordt positief geladen. Dan geldt <ul><li>0 geleider B wordt positief geladen </li></ul><ul><li>● geleider C wordt negatief geladen </li></ul><ul><li>0 geleider C blijft neutraal </li></ul><ul><li>0 we kunnen geen uitspraak doen over geleiders B en C </li></ul>A B C + + + + + + + + + + - - - - - - - - - -

×