De spanning van de bol is +1000 V. Dit is positief ten opzichte van de omgeving en ten opzichte van de aarde. Dit betekent dat er arbeid geleverd moet worden bij het naar de bol toebrengen van een positieve lading. Kennelijk oefent de bol een afstotende kracht uit op positieve ladingen die overwonnen moet worden. De bol is dus positief geladen.
Ook aan de manier waarop de batterij is aangesloten is dit te zien. De bol is verbonden met de +pool van de batterij.
Opgave b
Op het oppervlak van de bol is de spanning 1000 V. Op 30 cm afstand van de bol is de spanning 167 V. De spanning is met 1000 - 167 = 833 V afgenomen. Het spanningsverschil ΔU is dus -833 V. Voor het verschil in elektrische energie geldt
ΔE = ΔU·q
De lading van het alfadeeltje is +2 e. Dit is gelijk aan 2·1,602176565·10-19 = 3,204353313·10-19 C. Invullen in de formule geeft ΔE = -833·3,204353313·10-19 = -2,669226157·10-16 J. De elektrische energie is dus afgenomen met 2,669226157·10-16 J. Als we aannemen dat deze energie in zijn geheel is omgezet in kinetische energie betekent dit dat de kinetische energie gelijk is aan 2,669226157·10-16 J. Afgerond is dit 2,67·10-16 J.
Opgave c
Voor de kinetische energie geldt
Ekin = ½mv2 = 2,669226157·10-16 J
Hieruit volgt
v = √ (2,669226157·10-16 / ½m)
De massa van het alfadeeltje is 4u = 4·1,66054·10-27 kg = 6,64216·10-27 kg. Invullen in bovenstaande formule geeft v = 283500 ms-1. Afgerond is dit 2,83·105 ms-1.
Opgave d
Dezelfde berekening als bij de vraag b en c alleen gaat de spanning nu van 1000 V naar 0 V. Er geldt dus ΔU = -1000 V. Hieruit volgt ΔE = -1000 V · 3,20435313·10-19C = 3,20435313·10-16J. De snelheid berekenen we weer door aan te nemen dat dit in zijn geheel is omgezet naar kinetische energie. v = √ (3,20435313·10-16 / ½ 6,64216·10-27) = 310621 ms-1. Afgerond is dit 3,11·105 ms-1.
Opgave e
Voor het elektron gaat de spanning van 0 V (op afstand ∞) naar 1000 V (op het oppervlak van de bol). ΔU = +1000 V. Dit betekent dat de spanning voor het elektron toeneemt. Als we de elektrische energie uitrekenen zien we dat ΔE negatief is:
ΔE = U·q = 1000·-1,602176565·10-19 = -1,602176565·10-16 J. De afname in elektrische energie correspondeert weer met de toename van de kinetische energie. Hieruit berekenen we weer de snelheid met
v = √ (Ekin / ½ m)
De massa van een elektron vinden we in BINAS tabel 7: 9,10938291·10-31 kg. Invullen geeft v = 18755373 ms-1. Afgerond is dit 1,88·107 ms-1.
Vraag over opgave "Spanningsveld"?
Hou mijn naam verborgen voor andere bezoekers
Sorry
: (
Als je een vraag wil stellen moet je eerst inloggen.
Eerder gestelde vragen | Spanningsveld
Op zaterdag 19 nov 2022 om 22:06 is de volgende vraag gesteld Waarom is de bol positief geladen? De elektronen gaan (vanuit de batterij; de zuidpool) met de stroom mee. Ze hopen zich op in de bol en worden vanuit daar de lucht in geschoten. De bol is dan toch negatief geladen..?
Op zaterdag 19 nov 2022 om 23:56 is de volgende reactie gegeven Stroom loopt altijd vanaf de +pool van een batterij naar de -pool. Maar de negatief geladen elektronen bewegen zich dan precies de andere kant op. Ze bewegen zich naar de +pool toe. Dit gebeurt ook met de elektronen in de bol. Ze gaan weg uit de bol naar de batterij toe. De bol heeft dan een elektronentekort en is zelf dan dus positief geladen.
(Er is geen gesloten stroomkring. Dat betekent dat er geen stroom blijft lopen. De batterij zorgt hier dus alleen voor de positieve lading van de bol en daarna blijft dit in stand.)
Op maandag 21 nov 2022 om 20:59 is de volgende reactie gegeven Maar het is toch zo dat de +pool van een batterij in feite toch gewoon een -pool is in vermomming (vanwege regels die ver in het verleden zijn opgesteld)?
Op maandag 21 nov 2022 om 21:00 is de volgende reactie gegeven Ik krijg gewoon echt vaak tegenstrijdige dingen over de richting van stroom te horen...
Op maandag 21 nov 2022 om 21:09 is de volgende reactie gegeven Om preciezer te zijn: wanneer weet ik wanneer het gaat om een werkelijke -pool (een gebied met een overschot aan elektronen), en wanneer het gaat om een 'gemaks' -pool (een +pool die men, vanwege oude formules, maar gemakshalve als een -pool beschouwt maar dat het niet is)?
Op maandag 21 nov 2022 om 21:18 is de volgende reactie gegeven +pool is een tekort aan elektronen
-pool is een overschot aan elektronen.
Op zich niet verwarrend als je bedenkt dat elektronen negatief zijn.
Ook de regel dat stroom in een schakeling “altijd van + naar -“ loopt is op zich niet moeilijk.
Wat verwarrend kan zijn is als je bedenkt wát datgene is dat zich verplaatst als er stroom loopt: dit zijn elektronen die precies de andere kant op lopen dan wat we stroomrichting zien.
Op dinsdag 29 mrt 2022 om 08:44 is de volgende vraag gesteld Beste Erik,
Ik vroeg me af waarom bij vraag c de lading(q) van de elektron 3,.... is in plaats van 1,6605...
Groetjes nienke
Op dinsdag 29 mrt 2022 om 08:45 is de volgende reactie gegeven Sorry, ik bedoel vraag d
Op dinsdag 29 mrt 2022 om 08:47 is de volgende reactie gegeven Oke ik neem het terug, ben erachter! Was verkeerd aan het lezen!
Op dinsdag 29 mrt 2022 om 11:49 is de volgende reactie gegeven OK:)
Op zaterdag 17 feb 2018 om 17:04 is de volgende vraag gesteld Beste Erik,
Hoe kan het zo zijn bij vraag E dat de Eel afneemt en omgezet wordt in Ek? Je zou verwachten dat als je van een spanning van 0v naar 1000 V gaat juist Eel zou toenemen. De formule voor Eel is namelijk: Eel= U*Q. Wanner U dus toeneemt ( van 0 naar 1000V) zou Eel dan toch juist ook moeten toenemen en niet afnemen?
Op zaterdag 17 feb 2018 om 17:34 is de volgende reactie gegeven Dat komt omdat het in vraag e om een elektron gaat met een negatieve lading. Vandaar dat je met Eel = U*Q op een negatief energie verschil komt (Q is negatief).
Je kunt het ook begrijpen als je nadenkt over wat er gebeurt. Het elektron wordt aangetrokken (en niet afgestoten) door de positieve bol. De snelheid naar de bol neemt dus toe en de kinetische energie ook. Dit gaat ten koste van Eel die dus afneemt.
Op donderdag 11 jan 2018 om 21:58 is de volgende vraag gesteld Beste Erik,
Vraag A zou ik beantwoorden met:
+1000 V , er zit een + voor, dus is het positief...
Ik snap niet precies wat er bedoeld wordt bij A... Hoe je aan die redenering komt.
MVG
Op donderdag 11 jan 2018 om 22:41 is de volgende reactie gegeven Klopt, er staat een plus voor maar dit slaat op de spanning op de bol. Dit hoeft niet persé te betekenen dat de lading die zich op de bol bevindt ook positief is. Spanning en lading zijn niet hetzelfde:
Spanning is de elektrische energie die een (denkbeeldige) lading van +1 coulomb heeft op een plek.
Als je bv kijkt op 30 cm van de bol dan is de spanning daar +167 V maar dat wil niet zeggen dat zich daar ook lading bevindt.
