Naam: ……………………………………………Voornaam: ………………………. Klas: ………… Hoofdstuk IV: Elektrische spanning 5de WEWI LAWE MTWE (2u) Schooljaar 2020 – 2021 Mr. Wittoeck Basistekst: Interactie 5.2 (blz.50-57) Hoofdstuk 21 – Elektrische lading en elektrische velden Definitie van spanning: De elektrische spanning U12 tussen twee punten 1 en 2 in een elektrisch veld is het potentiaalverschil tussen deze twee punten uitgedrukt in volt (V) U12 = V(1) – V(2) De spanningspijl (U): wijst steeds naar het punt met de hoogste spanning. Bijvoorbeeld: In onderstaande geleider met een homogeen veld, heeft punt 2 de hoogste potentiaal. Bijgevolg wijst de pijl naar punt 2. U . . 1 2 E Tussen een positieve en een negatieve lading bestaat een aantrekkingskracht. Een bepaalde hoeveelheid van energie moet in de vorm van Arbeid aanwezig zijn om de kracht op te heffen en deze ladingen een bepaalde afstand van elkaar te laten bewegen. Alle tegengestelde ladingen bezitten een bepaalde potentiële energie omwille van de afstand tussen beiden. Het verschil in potentiële energie van de ladingen is het potentiaalverschil of de spanning. Spanning is de drijvende kracht in elektrische schakelingen en is datgene wat stroom door een schakeling veroorzaakt. 2 Hoofdstuk 21 – Elektrische lading en elektrische velden Spanning is gedefinieerd als energie per éénheid van lading en wordt uitgedrukt als: U=W / Q Hierin stelt U de spanning voor in volt (V), W de energie of arbeid in joule (J) en Q de lading in coulomb (C). Spanning kan je vergelijken met het drukverschil tussen de druk op het water in een watertoren en de luchtdruk van een open kraan. Dit drukverschil zorgt ervoor dat het water uit de leiding stroomt. De eenheid van spanning is de volt en wordt gesymboliseerd door V . Per definitie is één volt gelijk aan het potentiaalverschil (spanning) tussen twee punten als er één joule energie wordt gebruikt om een hoeveelheid lading van één coulomb te laten bewegen van het ene punt naar het andere. 3 Hoofdstuk 21 – Elektrische lading en elektrische velden De spanningsbron Doel: Opwekken van elektriciteit. Dit kan volgens 3 principes: 1. Chemische energie direct omzetten in elektrische energie m.b.v redox reactie vb. Batterij 2. Lichtenergie direct omzetten in elektrische energie m.b.v. het fotovoltaïsch effect vb. zonnecellen 3. Mechanische energie omzetten in elektrische energie m.b.v. elektromagnetische inductie vb. generator Een spanningsbron zorgt voor een verschil in lading: + - elektronen - Aan de + kant is er een tekort aan elektronen - Aan de – kant is er een overschot aan elektronen De elektronen worden afgestoten aan de – kant, en aangetrokken door de + kant. Hierdoor ontstaat een elektronenstroom. 4 Hoofdstuk 21 – Elektrische lading en elektrische velden Meten van spanning: De voltmeter Om spanning te meten plaatst men de voltmeter parallel met de component waarvan men de spanning wil weten. https://www.showme.com/sh/?h=7L9dQTQ 5 Hoofdstuk 21 – Elektrische lading en elektrische velden Afleiding van de spanning over een geleider De ladingen op vlak 1 en vlak 2 creëren in de geleider een homogeen veld met grootte E en een spanning U12. Is er een verband tussen de grootte van E en de spanning U in deze geleider. Het punt P op een afstand x van het negatieve vlak heeft als potentiaal: V(P) = E . X De spanning U tussen punt P en vlak 1 : U = V(P) – V(1) = E.X – E.0 = E.X Indien je het punt P in vlak 2 legt dan is de spanning tussen 1 en 2 : U12= E.l met l afstand tss 1 en 2 Bovendien is E recht evenredig met Q en dus ook met U Hoe groter de lading Q in vlak 1 en 2, hoe groter de spanning over de geleider. 6 Hoofdstuk 21 – Elektrische lading en elektrische velden Het Millikan experiment: Bepaling van de elementaire lading https://www.showme.com/sh/?h=7L9dQTQ 7
