V,t - diagram - Scholieren.com

Samenvatting
Vak:
Natuurkunde
Klas:
HAVO 4
Methode
Newton Natuurkunde
Stof:
H1 Elektriciteit
H2 Bewegen
H3 Materialen
Hoofdstuk 1 Elektriciteit
§1.1

Er bestaan twee soorten elektrische lading nl. Positieve en negatieve lading

Twee voorwerpen met dezelfde lading stoten elkaar af.

Twee voorwerpen met verschillende lading trekken elkaar aan.

Elk atoom is opgebouwd uit een kern met daarin protonen en neutronen. Om het atoom zit
een elektronenwolk met daarin de elektronen.

Bij een neutrale lading zijn de positieve lading en de negatieve lading gelijk aan elkaar en
werken er geen krachten op het voorwerp. Als het voorwerp wel geladen is dan oefent zich
er een kracht op. Dat kan je zien door bijv. je haar dat statisch geladen is.

Isolatoren  laten geen stroom door, Geleiders  geleiden de stroom door het voorwerp

De stroom daar een apparaat meet je met een ampèremeter

De spanning door een apparaat meet je met een voltmeter
§1.2

De hoeveelheid elektrische energie per seconde noemen we het elektrische vermogen

Het elektrische vermogen van een apparaat ( In Watt) is de hoeveelheid elektrische energie
die het apparaat per seconde omzet (In Joule/Seconde)

De standaardeenheid voor energie is Joule

Elektrische apparaten zetten elektrische energie om in andere energievormen, waaronder
warmte

Twee eenheden voor elektrische energie zijn Joule (J) en kilowattuur(kWh)

Het deel van de elektrische energie dat nuttig word verbruikt (dus zonder verlies aan andere
energie vormen zoals warmte) noemt men het rendement

Het rendement van een apparaat is het percentage van de ingaande energie dat wordt
omgezet in nuttige energie

In conventionele centrales en kerncentrales word elektrische energie opgewekt met behulp
van stoomturbines en generatoren.

Waterkracht, windenergie en zonne-energie zijn voorbeelden van duurzame
energiebronnen.

Het verband tussen energie en vermogen is 𝐸 = 𝑃 𝑥 𝑇

Het Rendement-percentage uitrekenen doe je d.m.v.
𝜂=
𝐸 𝑛𝑢𝑡𝑡𝑖𝑔
𝐸 𝑖𝑛
𝑥 100% 𝑜𝑓 𝜂 =
𝑃 𝑛𝑢𝑡𝑡𝑖𝑔
𝑃 𝑖𝑛
𝑥 100%
𝐸 𝑛𝑢𝑡𝑡𝑖𝑔
𝐸 𝑖𝑛
𝑃 𝑛𝑢𝑡𝑡𝑖𝑔
𝑃 𝑖𝑛

Het rendement getal bereken je door: 𝜂 =

De energiedichtheid is de hoeveelheid energie die een energiebron per kilogram bevat.
𝑜𝑓 𝜂 =
§1.3

Elektrische stoom bestaat uit elektrisch geladen deeltjes die bewegen. In een metaal
bewegen alleen vrije elektronen. In een vloeistof bestaat de elektrische stoom uit
bewegende ionen.

De spanning van de bron is de oorzaak van de beweging van de elektronen. Een grotere
spanning zorgt voor een grotere kracht op de geladen deeltjes.

Er loopt alleen een elektrische stroom door een apparaat als het is opgenomen in een
stroomkring die is gesloten.

De stroomsterkte is de hoeveelheid lading die per seconde door een apparaat gaat.

Het vermogen van een apparaat is evenredig met het aantal elektronen dat per seconde
door het apparaat stroomt. ( de stroomsterkte)

Het vermogen van een apparaat is evenredig met de energie die elk elektron afgeeft. (de
spanning)

Met een transformator kan je de spanning verlagen of verhogen.

Het vermogen kun je bereken d.m.v. deze formule: 𝑃 = 𝑈 𝑥 𝐼

De lading bereken je met: 𝐼 =

De transformator bestaat uit twee spoelen. De primaire spoel is aangesloten op de
ingangsspanning en de secundaire spoel geeft levert bijvoorbeeld de laagspanning.

De grootte van de spanning op de uitgang hangt af van het aantal windingen van beide
𝑈𝑠
spoelen. Er geld: 𝑈𝑝 =
𝑄
𝑇
(De lading is in Coulomb, Tijd in seconde)
𝑁𝑠
𝑁𝑝
§1.4

De geleidbaarheid bepaald hoeveel stroom er loopt bij een bepaalde spanning.

Als de geleidbaarheid groot is dan is de weerstand klein, als de weerstand groot is dan is de
geleidbaarheid klein.

De weerstand van een draad is evenredig met de lengte van de draad

De weerstand van een stroomdraad is omgekeerd evenredig met de oppervlakte en de
doorsnee van de dwarsdoorsnede van de draad.

De weerstand van een stroomdraad hangt af van het materiaal waar de draad van gemaakt
is.

De weerstand van een apparaat is de spanning over het apparaat gedeeld door de
stroomsterkte er doorheen

De stroomsterkte door een Ohmse weerstand is evenredig met de spanning.

Bij een LDR (Lichtgevoelige weerstand) is de hoeveelheid omgekeerd evenredig met de
weerstand.

Bij een NTC (Negatieve Tempratuur-coëfficiënt) is de tempratuur ook omgekeerd evenredig
met de weerstand. Als het warmer word dan word de weerstand minder. Als het kouder
word dan neemt de weerstand toe.

Bij een PTC (Positieve Tempratuur-coëfficiënt) is de tempratuur ook omgekeerd evenredig
met de weerstand. Als het kouder word dan neemt de weerstand af. Word het warmer dan
neemt de weerstand toe.

Een diode laat de stroom slechts in één richting door.

Het aantal elektronen in een halfgeleider kan veranderen waardoor de weerstand afneemt.

De wet van Ohm: 𝑈 = 𝐼 𝑥 𝑅

De geleidbaarheid ( In siemens) meet je door de formule: 𝑮 =

De wet van Ohm kan ook geschreven worden als: 𝐼 = 𝐺 𝑥 𝑈

De soortelijke weerstand van een draad bereken je met: 𝑅 = 𝜌 𝑥
𝟏
𝑹
𝑙
𝐴
§1.5

In een parallelschakeling is de spanning over elk apparaat hetzelfde.

In een parallelschakeling is de totale stroomsterkte gelijk aan de som van de stroomsterktes
door de apparaten.

In een serieschakeling is de stroomsterkte over elk apparaat hetzelfde.

In een serieschakeling word de spanning verdeeld over de apparaten verdeeld.

De huisschakeling is met de aardlekschakelaar beveiligd met stroom door je lichaam.
Hoofdstuk 2 Bewegen
§2.1

Elke kracht heeft een richting

Elke kracht grijpt aan in een bepaald punt, bijvoorbeeld het contactpunt of het zwaartepunt

Elke kracht heeft een grootte die wordt uitgedrukt in newton (N)

Een kracht is altijd een wisselwerking tussen twee voorwerpen die elkaar aantrekken of
wegduwen.

De twee krachten van een wisselwerking zijn even groot en precies tegengesteld gericht.

Een beweging waarbij de beweging constant is, noemen we een eenparige beweging.

𝑆 = 𝑉 𝑥 𝑇 met V constant, en 𝑉𝑔𝑒𝑚. =
𝑆
𝑇
§2.2

Als de nettokracht van een voorwerp nul is, dan veranderd de snelheid van het voorwerp
niet. We spreken dan ook wel van een eenparige beweging.

De nettokracht word ook wel de resulterende kracht genoemd.

De eerste wet van Newton:
 Is de resulterend kracht nul, dan is de snelheid constant of het voorwerp blijft
stilstaan.
 In symbolen: Fres = 0   v = constant of het voorwerp blijft stilstaan

Is de nettokracht niet gelijk aan 0 dan versneld of vertraagd het voorwerp.

Is de nettokracht constant (maar niet 0) dan neemt een voorwerp geleidelijk toe of af in
snelheid

Als een nettokracht constant is, dan is het v.t-diagram een stijgende lijn of een dalende lijn.

Hoe groter de nettokracht op een voorwerp is, des te steiler loopt de lijn van de v,t-diagram.

Alleen als de snelheid gelijkmatig toeneemt of afneemt, is de gemiddelde snelheid gelijk aan
het gemiddelde van de begin- en eindsnelheid.

Bij een v,t-diagram is de oppervlakte onder de grafiek gelijk aan de afgelegde afstand.
§2.3

De versnelling is de toename van de snelheid per seconde

De vertraging is de afname van de snelheid per seconde

Een constante nettokracht zorgt voor een constante versnelling. Z ’n beweging noemen we
een eenparige versnelde beweging

De (standaard) eenheid van versnelling is m/s2.

De versnelling is evenredig met de nettokracht bij een constante massa

De versnelling is omgekeerd evenredig met de massa, bij een constante nettokracht.

De versnelling van een voorwerp bereken je door: 𝑎 =

De gemiddelde versnelling tijdens een bepaalde periode bereken je met de begin- en
eindsnelheid.

De versnelling op een willekeurig tijdstip is gelijk aan het hellingsgetal van de raaklijn aan het
v,t-diagram

De tweede wet van Newton:
∆𝑣
∆𝑡
 F=MxA
M is in KG!
 Een nettokracht die niet gelijk aan 0 is geeft het voorwerp een versnelling of een
vertraging
§2.4

Bij een constante snelheid is het s,t-diagram een rechte lijn.

Hoe steiler de lijn in een s,t-diagram des te groter de snelheid.

Bij een constante versnelling is het s,t-diagram een (deel van een) parabool.

Bij een beweging met constante snelheid is de snelheid gelijk aan het hellingsgetal van de
lijn van de s,t-diagram.

In een s,t-diagram is de gemiddelde snelheid gelijk aan de helling tussen het begin- en
eindpunt.

De afstand bepaal je door in een v,t-diagram de oppervlakte onder de lijn uit te rekenen.

De stopafstand van een auto of scooter is de som van de reactieafstand en de remweg.

De remweg van een auto of scooter is evenredig met het kwadraat van de beginsnelheid.
§2.5

De valversnelling op aarde is: 9,81 m/s2.

Zonder luchtweerstand vallen alle voorwerpen met dezelfde versnelling g.

Om uit te rekenen met wat voor een kracht het voorwerp naar beneden valt gebruik je de
formule: Fz = M x G

In een v,t-diagram van een vrije val is het hellingsgetal gelijk aan de valversnelling.

In een s,t-diagram van een vrije val is het hellingsgetal van de raaklijn gelijk aan de
valsnelheid op dat tijdstip.

De valafstand is gelijk aan het oppervlak onder het v,t-diagram.

Formule voor luchtweerstand is: Fw,l = k x v2

Bij een val met de luchtweerstand ontstaat na enige tijd een constante snelheid. De
nettokracht is dan nul en Fz = Fw,l

In een v,t-diagram is het hellingsgetal van de raaklijn gelijk aan de versnelling op dat tijdstip.
Hoofdstuk 3: Materialen
§3.1

Stoffen zijn opgebouwd uit hele kleine deeltje genaamd moleculen.

Deze moleculen hebben de volgende eigenschappen:




Ze verschillen in grootte , maar ook de grootste moleculen zijn onzichtbaar klein.
Ze verschillen sterk in massa
Ze trekken elkaar aan. Soms heel sterk en soms heel zwak
Ze bewegen door andere moleculen door (gas) of ze trillen rond een vaste plek (vaste
stof). Hoe warmer het is, des te sneller bewegen ze.

Moleculen bestaan weer uit atomen. Er zijn ruim honderd verschillende atomen genaamd
de elementen.

Het absolute nulpunt is de laagste tempratuur die haalbaar is. Dit is -237 C°, oftewel 0 Kelvin

Als je graden Celsius wil omrekenen naar Kelvin dan moet je weten dat Kelvin 237 graden
hoger is. Dus is het 30 graden dan doe je 30+237 = 267 Kelvin.

De dichtheid bereken je met: 𝜌 =
𝑚
𝑉
, het volume is hierbij in m3
En de massa in Kg
§3.2


Deeltjeseigenschappen van atomen en moleculen:
 De deeltjes zijn zeer klein. Alle atomen zijn ongeveer even groot. Moleculen zijn vaak
groter dan atomen, maar beide zijn klein om te zien.
 Er zijn zware en lichte atomen. De massa van een atoom word bepaald door de
massa van de kern. De zwaarste atomen (zoals lood) zijn meer dan 200x zwaarder
dan het lichtste atoom, waterstof.
 De deeltjes trekken elkaar aan, soms heel zwak, soms heel sterk. De aantrekkende
kracht tussen atomen en moleculen is erg groot. De aantrekkende kracht tussen
moleculen is veel kleiner.
 De deeltjes bewegen altijd. Ze bewegen kriskras door de ruimte (gasfase), ze
bewegen langs elkaar heen (vloeibare fase) of ze trillen rond op een vaste plek (vaste
fase). Als de tempratuur stijgt gaan de deeltjes sneller bewegen.
Alle stoffen bestaan uit deeltjes, atomen en moleculen. Moleculen zijn opgebouwd uit
atomen.

Alle atomen zijn allemaal even groot

Er zijn zware en lichte atomen. Zware atomen hebben een zwaardere kern en lichte atomen
hebben een lichte kern.

De dichtheid van een stof wordt vooral bepaald door de massa’s van de atomen.

De dichtheid van een stof is de massa per volume-eenheid (cm3 of m3).

Bij elastische vervorming krijgt het materiaal de oorspronkelijke vorm weer terug. Bij
plastische vervorming is de vervorming blijvend.

De deeltjes (moleculen of atomen) van een materiaal blijven bij elkaar door de aantrekkende
krachten tussen deeltjes. De grootte van die krachten word bepaald door de sterkte van het
materiaal.

De spanning in een draad of stang is de uitgeoefende trekkracht per oppervlakte-eenheid
van de dwarsdoorsnede.

De treksterkte van een materiaal is de maximale spanning die het materiaal aan kan.

De relatieve rek is de verhouding tussen de uitrekking en de beginlengte.

De formule voor de relatieve rek is: 𝜀 =

De spanning 𝜎 in het materiaal is de kracht per oppervlakte-eenheid, uitgedrukt in newton
per vierkante meter (N/m2) of Pascal (Pa)

De formule van spanning is: 𝜎 =

De treksterkte van materialen is de maximale spanning waarbij het materiaal nog elastisch
blijft.

In een spanning , rek-diagram word de relatieve rek van een materiaal weergegeven onder
verschillende spanningen.

De elasticiteitsmodus is de spanning die nodig is om een relatieve rek van 100% te geven.

De formule voor de elasticiteitsmodus is: 𝐸 =

Bij veel materialen is de relatieve rek evenredig met de spanning bij elastische vervormingen.
∆𝑙
𝑙0
𝐹
𝐴
𝜀
𝜎
§3.3

Hoe groter de bewegingsenergie van de deeltjes van eens stof, des te sneller bewegen die
deeltjes en des te hoger de tempratuur van die stof.

De soortelijke warmte geeft de energie aan die nodig is om 1 kg van een stof één K (of C◦ )
op te warmen.

De drie vormen van warmtetransport zijn: geleding, stroming en straling.

Hoe beter een metaal de elektrische stroom geleidt, des te beter geleidt het ook de warmte.
Dat komt door de vrije elektronen in het metaal.

Je hebt 6 faseovergangen:






Sublimeren (van vast naar gas)
Rijpen (van gas naar vast)
Verdampen (van vloeibaar naar gas)
Condenseren (van gas naar vloeibaar)
Stollen (van vloeibaar naar vast)
Smelten (van vast naar vloeibaar)

Er zijn ook 3 fases:
 Vast
 Vloeibaar
 Gasvormig

De soortelijke warmte bereken je door: 𝑄 = 𝑐 𝑥 𝑚 𝑥 ∆𝑇

Vaste stoffen en vloeistoffen met ‘zware’ deeltjes hebben een grootte dichtheid en een lage
soortelijke warmte.

Voor veel vaste stoffen geldt: hoe groter de dichtheid des te kleiner is de soortelijke
warmte.

Bij warmtetransport door een wand hangt de hoeveelheid energie die per seconde door di
wand gaat, af van de oppervlakte, de dikte, het materiaal van de wand en het
temperatuurverschil tussen beide kanten van de wand.
§3.4

Glasvezels zijn sterk en buigzaam, met een zeer hoge treksterkte.
Nog even dit:
Oppervlakte
V,t - diagram
Oppervlakte
s,t - diagram
Helling
a,t - diagram
Helling