Naam - Experimenten

Naam : ............................................................
Nr : ………….
Opgave : Tekenen van equipotentiaallijnen en veldlijnen in een elektrisch veld
1)
Benodigdheden



plexiglazen bakjes (3) met elektroden van verschillende vorm met leidingwater.
gelijkspanningsbron, snoeren, digitale voltmeter
mm-papier.
2)
Doel van de proef
Tekenen van de equipotentiaallijnen en de veldlijnen voor enkele vormen van de elektroden.
3)
Enkele theoretische beschouwingen
Elk punt van een elektrisch veld wordt gekenmerkt door een bepaalde waarde voor de veldsterkte
en de potentiaal.
Een elektrisch veld is de ruimte waarbinnen zich elektrische krachten manifesteren. Een
elektrisch veld wordt opgewekt door een elektrische lading of door een reeks van elektrische
ladingen. Die ladingen bevinden zich meestal op metalen geleiders van een welbepaalde vorm.
We noemen deze elektroden.
Brengt men in een elektrisch veld een puntvormige testlading, dan oefent dat veld een kracht uit
op de testlading. Die veldkracht per eenheid van lading noemt men de veldsterkte (E). De
veldsterkte wordt uitgedrukt in N/C.
Een testlading in een elektrisch veld bezit ook energie. Deze energie per eenheidslading noemt
men de potentiaal (V). De eenheid van potentiaal is dus J/C, ook volt genoemd.
Een elektrisch veld vertoont nu een bepaalde structuur.
Een positieve kleine testlading die vrij in het veld wordt gebracht, beschrijft een baan die men
een veldlijn noemt. Het is duidelijk dat veldlijnen vertrekken aan de positieve elektrode en
aankomen op de negatieve elektrode. Door elk punt van een elektrisch veld loopt één en slechts
één veldlijn, of anders gezegd: veldlijnen snijden elkaar nooit.
Alle punten van een veld worden gekenmerkt door een bepaalde potentiaalwaarde. Punten met
dezelfde potentiaalwaarde vormen lijnen, die men equipotentiaallijnen noemt. De bedoeling van
dit labo is nu het opmeten van de equipotentiaallijnen van enkele velden.
Dit kan met een voltmeter. Een voltmeter meet immers de spanning of het potentiaalverschil
tussen 2 punten. Verbinden we nu een voltmeter met 2 punten die op eenzelfde
equipotentiaallijn gelegen zijn, dan meten we 0 V.
Een vrije positieve lading in een veld beweegt van hoge naar lage potentiaal. De gevolgde weg
hierbij is een veldlijn. Een verplaatsing van een lading op een equipotentiaallijn is onmogelijk,
omdat er geen drijvende kracht is die dat mogelijk maakt. De richting van de kracht valt samen
met de richting van de veldlijnen. Daaruit volgt dat veldlijnen loodrecht staan op
equipotentiaallijnen en op het oppervlak van de elektroden.
Een bijkomende bedoeling van dit labo is dan ook voor het bekomen equipotentiaalijnenpatroon
een aantal veldlijnen te tekenen.
4)
Werkwijze

We gieten voldoende leidingwater in het bakje en we verbinden de elekroden A en B met
de gelijkspanningsbron (20 V).
Op een voltmeter (bereik 20 V) worden 2 andere dunne elektroden C en D geplaatst. We
plaatsen de elektrode C tussen A en B, terwijl we met elektrode D die plaatsen opzoeken,
waar de voltmeter geen spanning aanwijst (geen potentiaalverschil).
Plaats men vooraf onder het bakje een blad mm-papier, dan kan men de plaats van de
elektroden en de equipotentiaallijnen weergeven op een 2de blad mm-papier. Verbind de
bekomen equipotentiaallijn door een vloeiende lijn.
Herhaal dit door de elektrode C op een 5-tal plaatsen tussen A en B te plaatsen.
Teken nu in een andere kleur (loodrecht op de equipotentiaallijnen en op de elektroden) de
bijhorende veldlijnen. Vergeet niet hierop de pijltjes aan te geven.
Herhaal dit voor de 2 andere bakjes.




