Examenbegrippenlijst Natuurkunde

advertisement
Examenbegrippenlijst Natuurkunde
B1: Elektrische stroom
Begrip / formule
Uitleg
Stroom (I)
loopt door
I = ∆Q / ∆t
De stroomsterkte (in A) is het verschil in elektrische lading in een kleine
tijdsperiode, gedeeld door die kleine tijdsperiode.
Spanning (U)
staat over
Gelijkspanning
De ene pool van de spanningsbron is positief en de andere is negatief. Tussen
de twee polen staat een spanning, die dezelfde richting heeft. Over de draad
loopt dan een gelijkstroom, met altijd dezelfde richting.
Wisselspanning
De ene pool van de spanningsbron is positief en de andere is negatief. De
polen wisselen echter voortdurend van teken. Er loopt dan een wisselstroom:
een stroom die voortdurend van richting wisselt (want stroom loopt altijd van
plus naar min)
U=I·R
De spanning is de stroomsterkte keer de weerstand.
Serieschakeling
De weerstanden zijn achter elkaar geschakeld. De stroomsterkte is in alle
punten van de schakeling hetzelfde. De spanning varieert.
Rv = R1 + R2
Vervangingsweerstand bij serieschakelingen; De totale weerstand is de som
van de weerstanden.
U = U1 + U2
De spanning van de spanningsbron (in V) is de spanning over de weerstand
R1 (in V) plus de spanning over de weerstand R2 (in V)
Parallelschakeling
Schakeling waarbij alle verschillende weerstanden rechtstreeks zijn
aangesloten op de spanningsbron. De spanning is in alle punten hetzelfde. De
stroomsterkte varieert. De som van de stroomsterktes door de weerstanden is
gelijk aan de stroomsterkte die de spanningsbron veroorzaakt.
Vervangingsweerstand bij parallelle schakelingen; De totale weerstand is de
som van alle weerstanden gedeeld door 1.
I = I1 + 12
De stroomsterkte die de spanningsbron veroorzaakt (in A) is de stroomsterkte
in de weerstand R1 (in A) plus de stroomsterkte in de weerstand R2 (in A).
E = P x t of P = E/t
Energie is vermogen keer tijd (in secondes) of vermogen is energie gedeeld
door tijd (in secondes)
Rendement = nuttige Rendement is nuttige (gewenste) energie gedeeld door totale ingestopte
E / totale E x 100%
energie keer 100 %
P=U*I
vermogen is spanning keer stroomsterkte
E=P*t
Energie is Vermogen keer tijd
R = ρ · (l / A)
De weerstand (in Ohm) is de soortelijke weerstand (in Ohm m) (Binas) maal
de lengte (in m) gedeeld door het oppervlak van de dwarsdoorsnede (in m2)
van de draad.
B3: Elektromagnetisme
Begrip / Formule
Uitleg
Elektrische kracht
Kracht die elektrisch geladen voorwerpen op elkaar uit oefenen. Is afstotend
of aantrekkend en hangt af van de grootte van de ladingen en de onderlinge
afstand. Negatieve kracht is tegengesteld aan de richting van het elektrisch
veld.
Elektrische lading
Positieve of negatieve lading van een deeltje. Twee gelijksoortige ladingen
(in C)
stootten elkaar af, twee ongelijksoortige ladingen trekken elkaar aan.
Elektrisch veld
Heerst in de ruimte rondom elektrische lading, wordt weergegeven met
elektrische veldlijnen.
- De raaklijn aan een elektrische veldlijn in een bepaald punt geeft de
werklijn van de elektrische kracht op een lading in dat punt.
- De richting van een elektrische veldlijn geeft de richting van de
elektrische kracht op een positieve lading in dat punt.
Anode
Kathode
Homogeen
elektrisch veld
E = Fe / q
∆Ee=∆Ek = q·Uak
Elektronvolt
Rechterhandregel
Lorentzkracht
Fl = B · I · l
Fl = B·q·v
Fl = m·v2 / r
r = m·v / B·q
Magnetische
inductie (B)
B = μ0 · NI / l
Positieve pool van een spanningsbron: heeft een positieve lading.
Negatieve pool van een spanningsbron: heeft een negatieve lading.
Veld waarin de veldlijnendichtheid en de richting van de veldlijnen in elk
punt hetzelfde is. De stroom (netatief geladen deeltjes) loopt van de kathode
naar de anode.
De elektrische veldsterkte (in N/C) is de elektrische kracht (in N) gedeeld
door de lading van het deeltje (In C).
De afname van de elektrische energie (in J) is gelijk aan de toename van de
kinetische energie (in J) is gelijk aan de lading van het deeltje (in C) maal de
spanning (in V) over de elektroden.
1,6·10-19 J
De gestrekte vingers van de rechterhand wijzen in de richting van het
magnetisch veld en de gestrekte duim wijst in de richting van de stroom in d
edraad. De lorentzkracht komt dan loodrecht uit de handpalm.
In een magnetisch veld heerst Lorentzkracht, die omdat hij loodrecht op de
richting van een elektrisch geladen deeltje die door het magnetisch veld heen
gaat staat geen invloed heeft op de snelheid maar wel op de richting van de
snelheid. De Lorentzkracht doet dienst als middelpuntzoekende kracht.
De Lorentzkracht (in N) is de magnetische inductie (in T) maal de
stroomsterkte (in A) maal de lengte (in m).
De Lorentzkracht (in N) is de magnetische inductie (in T) maal de lading (In
C) maal de snelheid (in m/s) van het deeltje.
De lorentzkracht is gelijk aan de middelpuntzoekende kracht (in N) die gelijk
is aan de massa (in kg) maal de snelheid (in m/s) in het kwadraat, gedeeld
door de straal (in m).
Afleiding van de twee bovenstaande formules. De straal is de massa (in kg)
maal de snelheid (in m/s) gedeeld door de magnetische inductie (in T) maal
de lading van het deeltje (in C).
De dichtheid van de magnetische flux op een bepaald punt.
De magnetische inductie (in T) is … maal het aantal windingen maal de
stroomsterkte, gedeeld door de lengte.
C1: Rechtlijnige beweging
Begrip
Uitleg
Traagheidswet
Stilstaande voorwerpen blijven stil, bewegende voorwerpen voeren een
eenparige beweging uit; het voorwerp beweegt met een constante snelheid
langs een rechte lijn. Dit geldt alleen als er geen nettokracht
(wrijvingskrachten) op wordt uitgeoefend.
Versnellingswet
Wanneer de nettokracht op een voorwerp niet gelijk is aan nul, dan voert het
voorwerp bij een constante nettokracht een eenparig versnelde of vertraagde
beweging uit. Een nettokracht in de bewegingsrichting is positief, een
nettokracht tegen de bewegingsrichting in is negatief.
De versnelling (in m/s2) is de snelheidsverandering (in m/s) gedeeld door de
tijdsduur (in s) waarin die snelheidsverandering plaatsvindt. De
snelheidsverandering is het verschil tussen de eindsnelheid en de
beginsnelheid.
Vgem = ∆x / ∆t
De gemiddelde snelheid (in m/s) is de afgelegde afstand (in m) tijdens een
kleine tijdsperiode gedeeld door de kleine tijdsperiode (in s).
s(t) = v ∙t
De afgelegde afstand (in m) is de snelheid (in m/s) maal de verlopen tijd (in
s).
2
s(t) = ½ a ∙ t
De afgelegde afstand (in m) is een half maal de versnelling (in m/s2) maal de
tijd (in s) in het kwadraat).
vgem = ½ veind
Bij een eenparige beweging is de gemiddelde snelheid de helft van de
eindsnelheid.
C2: Kracht en moment
Begrip / formule
Uitleg
Krachtenevenwicht
Evenwicht wat ontstaat als een voorwerp in rust is, waardoor de krachten op
het voorwerp elkaar opheffen: de resultante van de krachten op het voorwerp
is dan nul. Enige uitzondering: een eenparige rechtlijnige beweging.
Actie-reactiewet
Bij het uitoefenen van een kracht is er altijd sprake van een wisselwerking
tussen twee voorwerpen. Voorwerp A oefent een kracht uit op voorwerp B
(actie), daardoor oefent voorwerp B een (even grote, tegengesteld gerichte)
kracht uit op voorwerp A.
∑F = 0
De som van de krachten is nul.
Krachtmoment
Het product van kracht en arm waardoor een draaibeweging wordt bepaald.
arm
De loodrechte afstand van het draaipunt tot de werklijn van de kracht.
M=F∙r
Het krachtmoment is de kracht (in Nm) maal de arm van de kracht (in m)
Aangrijpingspunt
Het punt waarop een kracht aangrijpt ???
Momentevenwicht
Er is evenwicht in een bepaalde beweging als de som van de linksdraaiende
krachtmomenten gelijk is aan de som van de rechtsdraaiende
krachtmomenten.
∑M = 0
De som van de krachtmomenten is nul.
Fr = m ∙ a
De nettokracht (in N) op een voorwerp is de massa (in kg) maal de versnelling
(in m/s2).
Fz = m ∙ g
De zwaartekracht is de massa van een voorwerp keer de valversnelling.
Fveer = C ∙ u
De veerkracht (in F) is de veerconstante (in N/m) maal de uitrekking van de
veer (in m)
C3: Arbeid en energie
Begrip / Formule
Uitleg
Energiesoorten
Er wordt in de mechanica een verschil gemaakt tussen chemische-,
elektrische-, kinetische-, zwaarte- en veerenergie.
Energieomzetting
Proces waarbij de ene energiesoort omgezet wordt in de andere. Er wordt
altijd arbeid verricht door een kracht en / of er is toevoer of afgifte van
warmte.
Wet van behoud van Bij elke energieomzetting blijft de totale hoeveelheid energie behouden.
energie
W = F·s·cosα
De arbeid (in J) is gelijk aan de kracht (in N) maal de verplaatsing (in m) maal
de cosinus van de hoek (in graden) tussen kracht en verplaatsing. Als die hoek
nul is (bij de meeste bewegingen), dan cosα = 1 en de formule dus W = F·s.
Als de kracht en verplaatsing loodrecht op elkaar staan, wordt er geen arbeid
verricht.
Oppervlaktemethode Om de arbeid W te bepalen kan de oppervlakte onder de grafiek uit het F,sdiagram bepaald worden. Dit kan alleen als de hoek tussen de kracht en
verplaatsing gelijk is aan 0. Als dit niet zo is, moet de oppervlakte
vermenigvuldigd worden met cosα.
Kinetische energie
Bewegingsenergie.
Ek = ½ ·m·v2
De kinetische energie is gelijk aan een half maal de massa (in kg) maal de
snelheid (in m/s) in het kwadraat.
∑W = ∆Ek
De som van de arbeid (in J) is gelijk aan de verandering van de kinetische
energie (in J) van het voorwerp.
∆Ek = Ek,e – Ek,b
De verandering van de kinetische energie is de kinetische energie aan het
einde min de kinetische energie aan het begin.
Zwaarte-energie
De energie van een voorwerp boven de grond.
Ez = m·g·h
De zwaarte-energie is gelijk aan de massa (in kg) maal de valversnelling
∆Ez = m·g·∆h
(9,81) maal de hoogte (in m). (afgeleid van de formule voor arbeid: W = F(
∆Ek = ∆Ez
Veerenergie
Ev = ½ C·u2
∆Ep = -Wf
Vm = 2∏r / T
P = ∆E / t = W / t =
F·v
n = Wuit / Ein ·
100%
m·g) ·s (h).
De verandering in kinetische energie is gelijk aan de verandering in zwaarteenergie, bij een voorwerp wat valt.
De energie van een ingedrukte veer.
De veerenergie (in J) is de helft van de veerconstante (in N/m) maal de
indrukking (in m) van de veer.
De verandering van de potentiële energie (in J) van het voorwerp, is gelijk aan
de arbeid (in J) die de kracht F op het voorwerp verricht.
De maximale snelheid (in m/s) van een slinger is 2 maal pi maal de amplitude
(in m), gedeeld door de trillingstijd (in s).
Het vermogen (in J/s of W) is het verschil in energie (in J) gedeeld door de
tijd (in s) of het totaal aan arbeid (in J) gedeeld door de tijd (in s) of de kracht
(in F) maal de snelheid (in m/s).
Het rendement is de arbeid die er uit komt (in J) gedeeld door de energie die
er in gaat (in J), keer honderd procent.
C4: Kromlijnige beweging
Begrip
Uitleg
Gravitatiekracht Fg
De aantrekkende kracht die twee voorwerpen met massa op elkaar uitoefenen.
De grootte hangt af van de massa van de voorwerpen en de afstand tussen de
zwaartepunten.
Gravitatiekracht (in Newton) is de gravitatieconstante (in Nm2/kg2) maal de
m m
Fg  G  1 2 2
massa 1 en massa 2 van de voorwerpen (kg), gedeeld door de afstand tussen
r
hun zwaartepunten (in m) in het kwadraat.
Gravitatieconstante
G = 6,6730 ∙ 10-11 Nm2/kg2 . Dit is een heel erg klein getal. De
gravitatiekracht wordt dan ook pas groot als een van de massa’s van de
voorwerpen heel groot is.
Zwaartekracht Fz
De gravitatiekracht op een voorwerp aan het aardoppervlak. Is gelijk aan de
gravitatiekracht Fg.
Valversnelling
Als m ∙ g = G ∙ m (voorwerp) ∙ m (aarde) / r2, dan is daaruit de
valversnelling g uit te rekenen: 9,81 m/s2.
De valversnelling g (m/s2) is de gravitatieconstante (in Nm2/kg2) maal de
GM
g 2
massa van de aarde gedeeld door de straal van de aarde (in m) in het
r
kwadraat.
Eenparige
Een beweging langs een cirkelbaan waarbij de grootte van de snelheid
cirkelbeweging
constant is.
Baansnelheid
De snelheid v waarmee het voorwerp langs de cirkelbaan beweegt. In ieder
punt is de snelheid langs de raaklijn aan de cirkel in dat punt gericht.
De baansnelheid (m/s) is de omtrek van de baan (2pi r) (in m) gedeeld door
2  r
v
de omlooptijd (in s) (de tijdsduur waarin het voorwerp eenmaal de cirkel
T
ronddraait).
Frequentie (aantal omwentelingen per seconden) (in Hz) is 1 gedeeld door de
omlooptijd (in s).
MiddelpuntDe nettokracht die een eenparige cirkelbeweging veroorzaakt: een of meer
zoekendekracht Fmpz krachten doen dienst als middelpuntzoekende kracht, bijvoorbeeld de
gravitatiekracht. De Fmpz zorgt dat het voorwerp in zijn baan blijft en deze
kracht staat in ieder punt loodrecht op de richting van de baansnelheid.
2
De middelpuntzoekendekracht (in N) is de massa van het voorwerp (in kg)
mv
=mω2r maal de baansnelheid (in m/s) in het kwadraat, gedeeld door de straal (in m)
Fmpz 
r
van de cirkelbaan
MiddelpuntEen versnelling met dezelfde richting als de middelpuntzoekende kracht.
zoekendeversnelling
ampz
v2
= ω 2r

r
s(t) = φ (t) ∙ r
Hoeksnelheid
ω = φ /t
ω = 2pi / T
v  r
Satellietbaan
v2  r  G  M
r3 G  M

T2
4 2
Verticale en
horizontale
verplaatsing
E1: Trilling en golf
Begrip / formule
u(t) = r · sin (2pi t/T)
Trillingstijd (T)
/ periode in sc.
Frequentie (f) in Hz
(1/s)
De middelpuntzoekendeversnelling (in N) is de baansnelheid (in m/s) in het
kwadraat, gedeeld door de straal (in m) van de cirkelbaan.
De plaats (in m) op de cirkelbaan is de hoek (in rad) van de baanstraal op het
tijdstip t (in s) maal de straal (in m) van de cirkelbaan.
De snelheid waarmee de baanstraal ronddraait
De hoeksnelheid (in rad/s) is de hoek (in rad) van de baanstraal op het tijdstip
t (in s) gedeeld door het tijdstip t (in s).
De hoeksnelheid (in rad/s) is twee maal pi gedeeld door de omlooptijd (in s).
De baansnelheid (in m/s) is de hoeksnelheid maal de baanstraal.
Bij een satellietbaan doet de gravitatiekracht dienst als middelpuntzoekende
kracht. Door deze aan elkaar gelijk te stellen krijg je de volgende formule
voor een satellietbaan:
De baansnelheid (m/s) van de satellietbaan in het kwadraat maal de afstand
van de satelliet tot het zwaartepunt van de aarde is de gravitatieconstante (in
Nm2/kg2) maal de massa van de aarde.
De derde wet van Kepler. Het kwadraat van de omlooptijd (T ) van een
planeet is evenredig met de derde macht van haar gemiddelde afstand (r ) tot
de zon en is gelijk aan de gravitatieconstante (inNm2/kg2) maal de massa van
de aarde gedeeld door vier keer pi in het kwadraat.
x(t) = v(x) * t en y(t) = g * t
Uitleg
De uitwijking (in m) is de amplitude (in m) maal de sinus van (2pi maal de
tijd (in s) gedeeld door de trillingstijd (in s))
De tijdsduur die nodig is voor het uivoeren van een trilling. De trillingstijd
heeft een negatief verband met de toonhoogte.
Aantal trillingen per seconde.
Frequentie is 1 gedeeld door de trillingstijd (in s)
T = 2pi · √l/g
T = 2pi ·√m/C
Amplitude (r) in m.
Fase
Golflengte (λ) in m.
Gereduceerde fase
Faseverschil tussen
twee golven
Δφ = Δt
------T
Transversale golf
De trillingstijd van een slinger is 2pi maal de wortel van de lengte (in m)
gedeeld door de valversnelling.
De trillingstijd van een massaveersysteem 2pi maal de wortel van de massa
(in kg) gedeeld door de veerconstante (in N/m)
De maximale uitwijking van de trilling ten opzichte van de evenwichtsstand.
De amplitude heeft een positief verband met de geluidssterkte.
Het aantal uitgevoerde trillingen, gerekend van het tijdstip t = 0.
De fase is de tijd (in s) gedeeld door de trillingstijd (in s)
De lengte van een golfberg en een golfdal samen (bij een transversale golf) of
de lengte van een verdichting en een verdunning samen (bij een longitudinale
golf)
De fase zonder hele getallen opgeschreven.
Het verschil in tijd tussen de twee tijdstippen waarop de beide voorwerpen
aan een trilling beginnen.
Het faseverschil is het verschil in begintijdstip tussen de twee trillingen (in s)
en de trillingstijd (in s)
Een golf waarbij de trillingsrichting van de deeltjes loodrecht op de
Longitudinale golf
Golfsnelheid (v)
v= λ/T
λ= v∙f
v(max) = 2piA / T
Faseverschil in een
golf
Δφ = Δx
------λ
E(max) = ½ CA2 =
½ m(Vmax)2
F = -C u
Eigentrilling
Resonantie
Antigeluid
Interferentie
Staande golf
Knoop
Buik
Transversale staande
golf
Longitudinale
staande golf
l = ½n∙ λ (n = 1,2…)
l = (2n-1)1/4 λ
fn = (n) ∙ f0 (n =
1,2…)
f0 = v / 2 λ
E2: Licht
Begrip / formule
i=t
Normaal
Breking vanuit lucht
sini / sin r = n
Breking naar licht.
voortplantingsrichting van die golf staat.
Een golf waarbij de trillingsrichting van de deeltjes samenvalt met de
voortplantingsrichting van de golf
Snelheid waarmee een golf zich voortplant
Golfsnelheid (in m/s) is de golflengte (in m) gedeeld door de trillingstijd (in
sec) of de golflengte maal de frequentie (in Hz)
De maximale snelheid is twee keer pi keer de amplitude (in m), gedeeld door
de trillingstijd (in s).
Het verschil in uitgevoerde trillingen tussen twee plaatsen in een reeks
golven.
Het faseverschil tussen twee plaatsen in één golf is de afstand tussen die twee
plaatsen (in m) gedeeld door de golflengte (in m)
De maximale energie van een harmonische trilling (in J) is een half maal de
veerconstante (in N/m) maal de amplitude (in m) in het kwadraat of een half
maal de massa (in kg) maal de maximale snelheid (in m/s) in het kwadraat.
De kracht (in F) van een massa-veersysteem is de min veerconstante (in N/m)
maal de uitwijking (in m)
Een trilling die uitgevoerd wordt zonder verdere invloed van buiten.
Het verschijnsel dat de amplitude van een trillend voorwerp, doordat er steeds
in de juiste richting kracht wordt uitgeoefend, groter wordt.
Lawaai wordt bestreden met een tweede geluidsbron, die op elk moment in
tegenfase is met het geluid van de lawaaibron. De twee geluidsgolven heffen
elkaar op.
Het verschijnsel dat trillingen op een bepaalde plaats elkaar kunnen
versterken of verzwakken.
Transversale of longitudinale golven die tegen elkaar inlopen, zodat er een
nieuwe golf ontstaat.
Plaatsen in de golf waar de amplitude nul is.
Plaatsen in de golf waar de amplitude maximaal is.
Meestal in een koord, met een open / gesloten einde. Gesloten einde is een
knoop, open is een buik.
In de lucht, helemaal open of aan een kant gesloten: open aan beide kanten
buiken, gesloten, aan een kant een buik en de andere een knoop.
(Bij twee gesloten uiteinde) De lengte van het koord (in m) is het aantal halve
golven in het koord maal een half maal de golflengte (in m).
(Bij een uiteinde gesloten) De lengte van het koord (in m) is het aantal halve
golven in het koord maal een vierde maal de golflengte (in m).
De hogere eigenfrequenties zijn de bepaalde toon + 1, maal de
grondfrequentie
De grondfrequentie is de golfsnelheid gedeeld door 2 keer de lengte van het
koord.
Uitleg
De hoek van inval is de hoek van uitval (in graden).
Hulplijn, loodrecht op het oppervlak.
Bij breking vanuit lucht naar glas breekt de lichtstraal in de richting van de
normaal. De brekingshoek is dan kleiner dan de invalshoek.
(vanuit lucht) De sinus van de invalshoek gedeeld door de sinus van de
brekingshoek is de brekingsindex van de doorzichtige stof.
een lichtstraal die vanuit glas (of een andere doorzichtige stof) overgaat naar
lucht of vacuum breekt zo, dat de brekingshoek r altijd groter is dan de
invalshoek i. De lichtstraal wordt van de normaal afgebroken.
sini / sinr = 1/n
1 /v + 1/b = 1/f
S = 1/f
N = (b / v) = Lb / Lv
f=c/λ
Golflengtemeting
met tralie
sinαn= n λ / d
Tralieconstante
E4: Radioactiviteit
Begrip / formule
Radioactieve stof
Radioactief verval
Kernsplijting
Splijtstof
Splijtingsproducten
Elektronvolt (eV)
Kernsplijtingskettingreactie
Massadefect
Equivalentie van
massa en energie
E = mc2
Nucleonen
Bindingsenergie
Atomaire massaeenheid u
Bindingsenergie per
nucleon.
Alpha straling
I = groot
D = klein
Beta- straling
(naar lucht) De sinus van de invalshoek gedeeld door de sinus van de
brekingshoek is gelijk aan een gedeeld door de brekingsindex van de stof.
(lenzenwet) 1 gedeeld door de voorwerpsafstand (in m) plus 1 gedeeld door
de beeldafstand (in m) is gelijk aan 1 gedeeld door de brandpuntsafstand van
de lens (in m).
De scherpte van een lens (in dp) is 1 gedeeld door de brandpuntsafstand (in
m).
De vergroting is de beeldafstand (in m) gedeeld door de voorwerpsafstand (in
m) of de grootte van het beeld (in m) gedeeld door de grootte van het
voorwerp (in m).
De brandpuntsafstand is
Een lichtbundel valt op een tralie, waardoor deze zich splitst in een aantal
uiteenlopende bundels. De lichtbundels veroorzaken interferentiemaxima
(graad) op het scherm. De plaatsen van de ordes worden bepaald door de
hoeken tussen de bundel die loodrecht op het scherm valt en de bundels die
niet loodrecht op het scherm staan.
De sinus van de hoek tussen de lichtbundels is de orde van de bundel van die
hoek maal de golflengte (in m) gedeeld door de tralieconstante (in m).
De afstand tussen het midden van twee opeenvolgende spleten van het tralie.
Uitleg
De kernen van de atomen in de stof zijn instabiel. Ze vervallen onder
uitzending van kernstraling.
Het vervallen van de kernen in een radioactieve stof, waarbij de instabiele
atoomkernen in atoomkernen van een andere stof veranderen.
Een zware, stabiele atoomkern vervalt doordat de atoomkern instabiel wordt
door het opnemen van een neutron in twee lichtere atoomkernen. Er komt
veel energie bij vrij en een aantal neutronen.
De zware, stabiele atoomkern die geschikt is voor kernsplijting.
Lichtere atoomkernen die ontstaan bij kernsplijting
Eenheid van de vrijkomende energie bij kernsplijting. 1 eV = 1,610-19 J
Bij kernsplijting komen neutronen vrij. Die kunnen ook weer opgenomen
worden door stabiele atoomkernen, die weer vervallen en weer neutronen
uitstoten. Daardoor neemt het aantal reacties exponentieel toe.
Na de kernsplijting is de gezamenlijke massa van de kerndeeltjes kleiner dan
voor de splijting. Er is massa verdwenen, in de vorm van energie.
Als er massa verdwijnt in een atoomkern, moet er energie vrijkomen.
De vrijkomende energie (in J) is het massadefect (in kg) maal de lichtsnelheid
(3,00108 m/s) in het kwadraat.
Kerndeeltjes; protonen en neuronen
De kracht die nodig is om de nucleonen zo ver van elkaar te verwijderen dat
ze geen krachten meer op elkaar uitoefenen. Het is de energie van het
massadefect dan ontstaat als een atoom uit losse deeltjes zou worden
opgedeeld.
1/12 van de massa van een C-12 atoom: 1,6605410-27
De bindingsenergie van een heel atoom, gedeeld door het aantal kerndeeltjes.
Een atoomkern stoot een alpha deeltje uit (een heliumkern, 4He2). Bij
isotopen met een atoomnummer Z groter dan 83 is vrijwel uitsluitend sprake
van alpha verval.
Een atoomkern stoot een B- deeltje uit(een elektron 0e-1). Het aantal
I = matig
D = matig
Gamma straling
I = klein
D = groot
Beta+ straling
Neutronenstraling
Protonenstraling
K-vangst
Kernfusie
Deuterium
Neutrino v
Waterstoffusie
Heliunfusie
Koolstoffusie
A=Z+N
AXZ
Atoommodel van
Rutherford
Schillenmodel
Zwaarte-energie
Elektrische geleiding
Licht
Atoommodel van
Bohr
Straling
nucleonen verandert niet: een neutron wordt omgezet in een proton en een
elektron en het elektron wordt vervolgens uitgestoten.
Als eer kern terug valt van een aangeslagen toestand naar de grondtoestand
komt er een energie in de vorm van een gamma foton vrij.
De kern stoot een positron uit (0e1) uit, nadat een proton in de kern is
omgezet in een neutron en een positron.
Er komt een neutron (1n0) vrij.
Er komt een proton (1p1) vrij.
Er wordt een elektron uit de K-schil in de kern getrokken. In de kern wordt
het elektron samen met een proton omgezet in een neutron. De lege plaats in
de K-shcil van het ontstane atoom wordt opgevuld door een elektron uit een
hogere schil. Daarbij komt energie vrij in de vorm van röntgenfoton.
Twee lichtere atoomkernen fuseren tot één iets zwaardere atoomkern. Hierbij
komt energie vrij door een massadefect. De grens waarbij er nog energie bij
vrij komt is ijzer.
Waterstofisotoop (2H1)
Een neutraal deeltje met geen massa.
4 1H1  4He2 + 2 0E1 + 2v + 2Y + 25 MeV
Drie heliumkernen fuseren tot een koolstofkern.
Twee koolstofkernen fuseren tot een neonkern en een heliumkern.
Het massagetal (het aantal kerndeeltjes) is het atoomnummer (het aantal
protonen) plus het aantal neutronen in de kern van het atoom.
Een atoom heeft een kleine, positief geladen kern. In deze kern is vrijwel alle
massa van het atoom geconcentreerd. De veel lichtere elektronen bewegen
zich op relatief grote afstand in cirkelbanen rond de kern. De positieve lading
van de protonen in de kern moet even groot zijn als het totaal van de
negatieve ladingen van de elektronen. Het atoom is dan neutraal.
Het atoommodel werd uitgebreid met het idee dat de elektronen niet op
willekeurige afstanden rond de kern draaien, maar verdeeld zijn over een
aantal schillen. De schillen worden aangeduid met letters K, L, M enzovoort.
K = max. 2, L = max.8, M = max 18.
De energie die elk voorwerp op een hoogte boven het aardoppervlak heeft.
Ook elektronen in een atoom hebben die energie ten opzicht van de kern. Het
kost ook energie om het elektron hoger te brengen. Deze energie is elektrische
energie.
Elektronen die ver van de kern afzitten, worden minder door de elektrische
kracht tussen de positief geladen kern en het negatieve elektron aangetrokken.
In een metaal raken deze elektronen gemakkelijk los tot vrije elektronen.
Wanneer er een elektrische spanning door het metaal loopt, verplaatsen de
vrije elektronen zich (ladingtransport) en loopt er stroom door het metaal. In
een vloeistof zitten (soms) ionen die positief of negatief geladen zijn en die
naar elkaar toe bewegen wanneer er een elektrische spanning door de
vloeistof gaat ontstaat er ladingtransport en dus stroomgeleiding. In een gas is
maar een klein deel van de atomen geïoniseerd. Pas als een groter deel
geïoniseerd is door een grote spanning van vrije elektronen is er
ladingtransport.
Een stroom van afzonderlijke pakketjes stralingsenergie: fotonen.
Bohr voegt aan het bestaande atoommodel wat toe: Hoe groter de straal van
een schil in een atoom is, des te groter de elektrische energie van de
elelktronen n die schil. Er is een beperkt aantal toegestane waarden van de
schaal in een atoom.
Een vrije elektron kan tegen een atoom botsen en daardoor absorbeert het
atoom een deel van de kinetische (bewegingsenergie) van het vrije elektron,
Lijnenspectrum
Continu spectrum
Lichtabsorptie
Fluorescentie
Elektromagnetische
straling
Radiogolven
Infraroodstraling
Licht
Ultravioletstraling
Röntgenstraling
Gammastraling
Ioniserend vermogen
Doordringend
vermogen
Activiteit
A(t) = -∆N(t) / ∆t
A(t) = ɤ · N(t)
waardoor een elektron in een baan met een hogere straal terecht kan komen.
Het elektron kan terugvallen naar een lagere schil, waarbij het energie kwijt
raakt door het uitzenden van fotonen. De fotonenergie is dan gelijk aan het
verschil tussen de elektrische energie van het elektron in de twee
verschillende banen. De fotonenergie bepaalt de frequentie en daarmee de
kleur van het uitgezonden licht.
Eeen eenvoudig atoom, met weinig elektronen en weinig schillen, heeft een
klein aantal toegestane banen, waardoor er niet veel verschillende soorten
fotonenergie uitgezonden kunnen worden. Er ontstaan een bepaald aantal
spectraallijnen.
Ingewikkelde gebouwde atomen hebben veel toegestane banen en veel
elektronen. Er zijn veel meer mogelijke waarden van fotonenergie. In het
spectrum van het uitgezonden licht zijn geen afzonderlijke lijnen te
onderscheiden.
Een atoom absorbeert fotonenergie en bij terugval van een elektron naar een
kleinere schil, zendt het atoom dezelfde fotonenergie weer uit. Uit wit licht
absorbeert een atoom alleen de fotonen met fotonenergie die overeenkomt
met de fotonenergie (en dus de mogelijke banen) die hij zelf kan uitzenden.
Als een vrije elektron met een veel energie een atoom raakt, kan een elektron
een paar banen hoger raken. Het elektron kan dan in stapjes, via andere
banen, weer terug naar zijn oorspronkelijke baan. Bij de stapjes geeft het
elektron energie af aan de naburige atomen. Bij de laatste stap zendt het dus
een foton uit met een lagere fotonenergie. Fluorescerend materiaal zet dus
licht om in ander licht. Hierdoor kan een materiaal licht uitzenden wat we
kunnen zien.
Bestaat uit fotonen. Gerangschikt naar toenemende frequentie en fotonenergie
vormen ze het elektromagnetisch spectrum. Alpha en beta straling bestaat niet
uit fotonen maar uit positief of negatief geladen deeltjes en hoort dus niet bij
het elektromagnetische spectrum.
Worden gebruikt voor het overbrengen van geluids- en beeldinformatie.
Radiogolven met een golflengte van ongeveer 3 cm zijn microgolven.
Radiogolven met een golflengte van ongeveer 3 mm zijn radargolven.
Elk voorwerp zendt ir-straling (warmtestraling) uit naar de omgeving. Met
infraroodfotografie is deze warmteafgifte te zien.
Het menselijk oog is gevoelig voor elektromagnetische straling in een
frequentiegebied van 3,8∙1014 tot 7,9∙1014 Hz. Dit is het zichtbare deel van het
spectrum.
Uv-straling wordt onder andere uitgezonden door de zon. De ozonlaag
absorbeert een groot deel van de uv-straling, alleen langgolvige uv-straling
bereikt de aarde.
Wordt uitgezonden door een röntgenbuis. Het doordringend vermogen is
groot: het heeft een grote frequentie en een grote fotonenergie.
Wordt uitgezonden door radioactieve stoffen. Doordringend vermogen is het
grootste van het spectrum, wordt gebruikt bij vernietigen van tumorcellen.
De mate waarop straling deeltjes kan ioniseren; een elektron wordt van de
kern gestoten, waardoor een deeltje een netto lading krijgt. Hoe meer energie
de straling heeft, hoe meer ioniserend vermogen.
De mate waarop straling door stoffen heen kan dringen.
Het aantal instabiele kernen wat per seconde vervalt.
De activiteit op tijdstip t is het aantal instabiele kernen dat vervalt in een korte
tijdsduur ∆t gedeeld door die korte tijdsduur.
De activiteit op tijdstip t is de vervalconstante (in s-1) maal het aantal
instabiele kernen op tijdstip t.
A(t) / N(t) = N(0) /
A(0) · e-ɤt
Halveringstijd /
halfwaardetijd
N(t) / A(t) = N(0) /
A(0)· (½)t/t½
ɤ = ln2/t½
Dosis
D = Estr / m
Gray gy
H=Q·D
Weegfactor
I(x) = I(0) ·(½)x/d½
Halveringsdikte
Het aantal instabiele kernen op tijdstip t (activiteit) is het aantal instabiele
kernen op tijdstip t = 0 (de activiteit op tijdstip t = 0) maal e tot de macht de
vervalconstante keer de tijd in seconden.
Tijd waarin de activiteit / het aantal instabiele kernen tweemaal zo klein
wordt.
Het aantal instabiele kernen op tijdstip t (activiteit) is het aantal instabiele
kernen op tijdstip t = 0 (activiteit op t = 0) maal een half tot de macht de tijd
gedeeld door de halveringstijd.
De vervalconstante is de tien log van twee gedeeld door de halveringstijd.
De hoeveelheid stralingsenergie die 1 kg van het bestraalde voorwerp heeft
geabsorbeerd.
De dosis (in J/kg / Gy) is de geabsorbeerde stralingsenergie (in J) gedeeld
door de massa van het voorwerp (in kg).
1 J / kg
Het dosisequivalent (in Sv) is een weegfactor (van een bepaald soort straling)
maal de dosis (in Gy).
Beta, gamma en röntgenstraling: 1
Alpha straling: 20
Stralingsintensiteit na het afleggen van afstand x (in m) in het materiaal is de
intensiteit van de invallende straling maal een half tot de macht de afstand die
de straling aflegt, gedeeld door de halveringsdikte.
De dikte van een bepaald soort stof, waarvoor de stralingsintensiteit achter die
dikte afgenomen is tot een half.
Download
Random flashcards
fff

2 Cards Rick Jimenez

Create flashcards