Elektrisch veld en veldsterkte

Elektrisch veld en veldsterkte
2. Elektrisch veld en veldsterkte
1. Het elektrisch veld
Lading op een voorwerp  ruimte errond
verandert.
Vlakbij de lading: sterke invloed; wordt
zwakker verderaf.
Elektrisch veld:
beschrijft de
invloed van een
lading op de ruimte
rond die lading.
Elektrisch veld en veldsterkte
1.1 Invloed van ladingen
Lading Qb
ruimte rond die lading
verandert, dwz er ontstaat
een elektrisch veld
testen met tweede lading
bronlading Qb in deze ruimte
testlading Qt
Qb en Qt zelfde lading : afstoting
Qb en Qt tegengestelde lading : aantrekking
Elektrisch veld en veldsterkte
1.2 Onderzoek van de ruimte rond een lading
Oliebad met griesmeelkorrels en een geladen
geleider.
In de buurt van een elektrische lading:
elektrische inductie in de griesmeelkorrels
 oriëntatie
Afhankelijk vorm geleider  verschillende
figuren:
Elektrisch veld en veldsterkte
1.2.1. Radiaal veld
Kleine geladen metalen bol
Radiaal veld
1.2.2. Dipoolveld
+
-
tegengestelde ladingen
midden sterk
+
+
gelijke ladingen
midden zwak
Elektrisch veld en veldsterkte
1.2.3. Homogeen veld
2 evenwijdige geleidende
platen, tegengestelde
lading  evenwijdige lijnen
homogeen veld
Veld is overal even sterk
1.2.4. In en rond een ringvormige geleider
Binnen geleider:
geen elektrisch veld
 Kooi van Faraday
= alle lading gaat naar het
buitenoppervlak van de
geleider  (be)schermwerking
Buiten geleider: lijnen loodrecht op oppervlak
geleider
Elektrisch veld en veldsterkte
1.2.5. Sterk gekromde geleider
Puntvormig en sterk gekromd opp.
 grote dichtheid lijnen
 sterk elektrisch veld
Afstoting tussen veel gelijksoortige ladingen
kort bij elkaar  lading verlaat de geleider
Spitswerking
Elektrisch veld en veldsterkte
Praktische toepassingen
a) Statische ontlading
spitswerking op de vleugels en de staart
van een vliegtuig voor het ontladen van de
statische elektriciteit (ontstaan door
wrijving)
b) Bliksemafleider
spitswerking 
ionisatie lucht 
bliksem valt daar in
Metalen constructie:
kooi van Faraday  afscherming elek. velden
binnen
Elektrisch veld en veldsterkte
2. Elektrische veldsterkte
Definitie veldkracht:
kracht die werkt op afstand, van ver
Vorig jaar: zwaartekracht (Fz)
Aarde = bol en op afstand werkt Fz
(hoe verder weg, hoe zwakker Fz)
zwaarteveld = ruimte waarbinnen Fz
werkt
Veldsterkte g = Fz
m
= grootte van de zwaartekracht op
een massa van 1 kg
Elektrisch veld en veldsterkte
Stel bol = lading Qb
 in de ruimte rond die bol is er
krachtwerking op andere ladingen in die
ruimte
Elektrische veldkracht (F)
Elektrisch veld (E)
Grootte: E = F
|Qt|
(el. veldsterkte  g)
= kracht die de lading Qt van 1 C
ondervindt vanwege Qb
Coulomkracht:
Qb
Qb  Qt
1
= 
= 
=

E
k
r2
Qt
k
r2
E
Elektrisch veld en veldsterkte
Qb
k 2
r
=E
Definitie:
Het elektrisch veld geeft de kracht weer die
een lading van +1Q zou ondervinden als ze
geplaatst wordt in het veld van de opwekkende
lading (Qb).
Richting en zin van E:
Elektrisch veld en veldsterkte
Volgens de verbindingslijn tussen de ladingen
Van de positieve lading Qb weg
Naar de negatieve lading Qb toe
Eenheid:
[E] = [F] = N
[Qb]
C
Elektrisch veld en veldsterkte
3. Elektrische veldlijnen
3.1 Verband veldlijnen en elektrische veldsterkte
Veldlijn:
- baan die een -lading volgt in het
elektrisch veld
- lijn die in elk punt raakt a/d elektrische
veldsterkte in dat punt
- zin: van -lading naar -lading
- veldlijnen kunnen elkaar niet snijden
Elektrisch veld en veldsterkte
Dichtheid veldlijnen = maat voor grootte
elektrisch veld
- sterk elektrisch veld: veel veldlijnen
dicht bij elkaar
- evenwijdige veldlijnen: constant
elektrisch veld
Elektrisch veld en veldsterkte
3.2 Radiaal veld van een puntlading
Qb
E =k 2
r
-op eenzelfde afstand van Qb
is het veld overal even groot
-grootte neemt af met
kwadraat van afstand
-Symmetrisch – 3D
-Qb > 0: zin = weg van Qb
-Qb < 0: zin = naar Qb
Elektrisch veld en veldsterkte
3.3 Radiaal veld in een bolvormige geleider
-Qb op opp. geleider
-Symmetrisch – 3D
-In bol: geen veldlijnen 
|E|=0
-P1 aan opp. geleider:
Qb
E1 = k  2
r1
met r1 = afstand tot
middelpunt bol
-Punten buiten bolopp.:
r = afstand tot middelpunt
bol
Elektrisch veld en veldsterkte
3.4 Homogeen veld
-Twee platen met even
grote, maar tegengestelde
lading  homogeen veld
-Veldlijnen zijn evenwijdig
-Veld is overal even sterk of
E = constant in elk punt van
het veld
Elektrisch veld en veldsterkte
-Lading Q(+) in punt P
-Kracht F is overal even
groot
-Veldsterkte: E = F
Q
of F = E •Q
met E = constant
-Eigenschappen:
- aangrijpingspunt: in P
- grootte: overal gelijk
- richting: loodrecht op
de platen
- zin: van  naar 
Elektrisch veld en veldsterkte
3.5 Dipoolveld
-Dipool: twee even grote, maar tegengestelde
puntladingen
-Zin: van van  naar 
-3D
-|E|=groot tussen de ladingen, wordt kleiner
verder weg van de ladingen
-Tegengestelde ladingen: |E|=0 tussen ladingen
Elektrisch veld en veldsterkte
3.6 Spitswerking
-Aan punt is |E| heel groot, de veldlijnen
liggen er dicht bij elkaar.