Inloggen

Elektrische energie & spanning

Een geladen deeltje bezit in een elektrisch veld een bepaalde energie. Deze energie wordt elektrische energie genoemd. De elektrische energie per ladingseenheid wordt ook wel de spanning genoemd. De eenheid hiervan is Joule per Coulomb (J/C). In plaats hiervan wordt vaak de eenheid Volt (V) gebruikt. In deze videoles wordt uitgelegd hoe dit precies zit en hoe spanning en elektrisch veld met elkaar samenhangen.



Voor het afspelen van de videoles 'Elektrische energie & spanning' moet je ingelogd zijn
Nieuwsgierig? Kijk een demoles:
Voorvoegsels / Harmonische trilling / ElektronVolt

Voorkennis

Elektrisch veld, veldlijnen, energie

Formules

 
Elektrische spanning ΔU = ΔEel/q ΔU = spanningsverschil (V)
ΔEel = energieverschil (J)
q = lading (C)

Moet ik dit kennen?

De stof in videoles "Elektrische energie & spanning" hoort bij:

HAVO:       geen examenstof
VWO: : Centraal examen (CE)

(In het oude examenprogramma: HAVO:geen examenstof VWO:CE)


 
 
 



Geïoniseerde atomen met lading +1 e en atoommassa van 20 u worden versneld in een elektrisch veld tussen twee geladen platen. Tussen de platen staat een spanning van 5,0 kV. Bereken de eind­snelheid van de atomen.

6,5·104 ms-1 1,6·105 ms-1 1,1·105 ms-1 3,9·105 ms-1 1,3·105 ms-1 6,5·105 ms-1 2,2·105 ms-1 2,6·105 ms-1


Extra oefenmateriaal?

Oefenopgaven over het onderdeel elektrische & magnetische velden vind je in:
FotonElektromagnetismeVWO.pdf

Examenopgaven

Recente examenopgaven waarin "Elektrische energie & spanning" een rol speelt (havo/vwo):
Davisson-Germerexperiment (v),

Vraag over "Elektrische energie & spanning"?


    Hou mijn naam verborgen

Eerder gestelde vragen | Elektrische energie & spanning

Rumeysa Zulal Cakmak vroeg op dinsdag 13 nov 2018 om 20:58
Is voor een gloeilampje de geleidbaarheid constant

Erik van Munster reageerde op dinsdag 13 nov 2018 om 21:50
Nee, een gloeilamp is niet "Ohms" (zie de videolessen over de wet van Ohm). Dit betekent dat de weerstand (en dus ook de geleidbaarheid!) van de spanning afhangt en dus niet constant is.


Op vrijdag 12 jan 2018 om 12:44 is de volgende vraag gesteld
In mijn boek wordt het begrip 'potentiele energie' genoemd en wordt de potentiële energie in een elektrisch veld bepaald door Epot,A - Ept,B = Wveldkracht (A--> B).
Uiteindelijk stelt mijn boek dat Epot,A = Wveldkracht (A --> geaarde plaat)
Tot Epot,A = q · E · sA.

Later in dit hoofdstuk wordt het begrip 'potentiaal' genoemd en ook het potentiaalverschil in een elektrisch veld besproken.

Heeft u hier ook een uitleg/samenvatting/filmpje over? Het is mij namelijk niet helemaal duidelijk wat er met deze begrippen bedoeld wordt, wanneer ze worden gebruikt/toegepast en wat ze precies betekenen.

Hopelijk kunt u mij helpen.

Erik van Munster reageerde op vrijdag 12 jan 2018 om 14:59
Potentiaal is een ander woord wat soms gebruikt wordt voor voltage of spanning. Net zoals bij energie gaat het bij spanning altijd om het verschil in spanning tussen de ene plaats en de andere plaats. Dit spanningsverschil wordt dus ook wel potentiaalverschil genoemd en wordt, net als spanning, aangegeven in Volt.

Omdat spanning niks anders is dan elektrische energie per lading. Kun je, als je de lading van een deeltje weet, altijd heel makkelijk (met U = Eel / q) spanningsverschillen omrekenen naar energieverschillen in Joule.

De 'W' die je ziet staan is het symbool voor arbeid (zie videoles hierover). Om een lading te verplaatsen is namelijk energie nodig of komt energie vrij. De arbeid die hierbij verricht moet worden is gelijk aan het energieverschil tussen twee plaatsten. Ook hierover kun je meer vinden bij de vidoelessen onder het kopje "Arbeid en Energie"


Claire Farma vroeg op woensdag 1 feb 2017 om 01:54
Waarom wordt er bij het berekenen van de elektrische energie de eenheid : Elektrovolt(eV) gebruikt?

Erik van Munster reageerde op woensdag 1 feb 2017 om 10:10
Omdat berekeningen met elektrische energie vaak over atomen, kernen en deeltjes gaan. Het is dan een stuk makkelijker rekenen. Het verschil in elektrische energie bij een spanningverschil van 800 V is voor een elektron bijvoorbeeld 800 eV. Als je het in Joule zou moeten uitrekenen zou je het echt moeten uitrekenen.

Vandaar dat het als het over kleine deeltjes gaat energie vaak in eV staat in plaats van Joule. Het is niet verplicht om dit zo te doen, het is meer een gewoonte.


Op vrijdag 1 jul 2016 om 21:27 is de volgende vraag gesteld
Hoi,

In de video laat u in een plaatje zien dat de elektrische energie groter wordt naarmate de proeflading verder van het bobbelige negatieve vlak is. Maar de aantrekkingskracht op een deeltje is toch groter naarmate het dichterbij de aantrekker is, dus waarom is dan niet ook de potentiële elektrische energie groter? De equipotentiaallijnen staan ook in ons boek ook dichter bij elkaar getekend als ze dicht bij een aantrekkend voorwerp zitten en ik dacht dat dat de grootte van de energie aangaf.

Als in een condensator een elektron van een negatieve plaat naar een positieve plaat beweegt neemt de kinetische energie toe ten koste van de elektrische energie, dat snap ik. Maar waar gaat de energie dan naartoe als het elektron bij de positieve plaat is aangekomen en tot rust is gekomen? Dan is er toch geen kinetische energie meer, maar ook geen elektrische energie? Ik begrijp dus niet helemaal of de kracht/energie/potentiaal juist groter of kleiner is dic

Erik van Munster reageerde op vrijdag 1 jul 2016 om 22:55
Klopt, de aantrekkende kracht is inderdaad groter als de lading dichterbij het vlak zit. Maar kracht is wat anders dan energie.

Energie kun je zien als de "hoeveelheid moeite" die het kost om het op een bepaalde plaats te brengen. Het kost veel meer moeite om de lading ver weg van het vlak te brengen dus is ook de energie verder weg groter.

Een equipotentiaallijn verbindt de plaatsen waar de energie gelijk is. Als de lijnen dicht op elkaar staan betekent dit dat de energie snel verandert. Dus in het geval van het negatieve vlak met de positieve lading neemt de energie toe naarmate je verder weg komt en is de toename het sterkst in de buurt van het vlak. Verderweg is de toename minder maar de energie blijft nog wel toenemen.

Erik van Munster reageerde op vrijdag 1 jul 2016 om 23:00
Over je tweede vraag over het bewegende elektron:

Als het elektron bij de positieve plaat aangekomen is heeft hij een hoge snelheid en botst tegen de plaat aan. De kinetische energie wordt dan omgezet in een warmte en dat is ook een energiesoort. De energie blijft dus behouden alleen niet meer in de vorm van elektrische- of kinetische energie.

Marthe Dohle reageerde op maandag 4 jul 2016 om 08:10
Maar is dan in een condensator de energie die het kost om iets van het midden naar een plaat te brengen wel even groot als de energie die het kost om iets vanaf de ene plaat naar de andere te brengen? (Oftewel, hangt Eel helemaal niet meer af van d?)

Erik van Munster reageerde op maandag 4 jul 2016 om 12:00
Jawel, de elektrische energie hangt in een condensator van de afstand af. Het energieverschil tussen de ene kant en de andere kant is twee keer zo groot als het energieverschil vanaf halverwege.

Als je een elektron vanaf halverwege loslaat zal de kinetische energie waarmee hij botst de helft zijn.


Op vrijdag 12 feb 2016 om 09:39 is de volgende vraag gesteld
Hallo Erik,

Is het nu zo dat elektrische energie dus hetzelfde is als elektrische veldsterkte? Of mag je dat niet zo zeggen?

Erik van Munster reageerde op vrijdag 12 feb 2016 om 09:53
Nee, elektrische energie en veldsterkte zijn echt verschillende dingen.

Elektrische energie is echt een energiesoort. Net zoals zwaarte-energie, kinetische energie, chemische energie. Eeenheid is Joule (J). Net zoals voor alle energiesoorten geldt de wet van behoud van energie. Je gebruikt elektrische energie ook meestal alleen in situatie waarbij je de elektrische energie vergelijkt met andere energiesoorten.

Elektrische veldsterkte is de kracht die op een deeltje met een lading van 1 Coulomb werkt. Het heeft, net zoals bijvoorbeeld zwaartekracht, spankracht en veerkracht, een grootte en een richting. Je gebruikt elektrische veldsterkte vaak situaties waarbij je iets wil weten over de kracht op een deeltje.


Op donderdag 11 feb 2016 om 20:28 is de volgende vraag gesteld
hoi,
Ik snap niet hoe de kinetische energie groter kan worden als de elektrische energie van een elektron kleiner wordt. Zou u dat misschien kunnen uitleggen?

Erik van Munster reageerde op vrijdag 12 feb 2016 om 09:44
Dit heeft te maken met de "Wet van behoud van Energie", die altijd en overal geldt. Deze wet zegt dat de totale hoeveelheid energie gelijk blijft.

Als de elektrische energie van een elektron kleiner wordt betekent dit dus dat er een andere energiesoort groter moet worden (de totale energie moet immers gelijk blijven). In dit geval is dit de kinetische energie. Deze neemt evenveel toe als de elektrische energie afneemt.


Op donderdag 28 jan 2016 om 17:50 is de volgende vraag gesteld
hoi,
wat nou als de proeflading zich verplaatst, maar de afstand gelijk blijft tot de geladen bol? heb je dan arbeid? en wat voor een arbeid is het dan als je arbeid hebt?

Erik van Munster reageerde op donderdag 28 jan 2016 om 19:33
Nee, als de afstand tot de bol gelijk blijft wordt er geen arbeid verricht. Het bewegen rondom de lading kost geen elektrische energie en levert ook geen elektrische energie op.


Bodine Kuiper vroeg op zondag 24 jan 2016 om 17:38
is de kinetische energie bij de positief geladen bron niet juist heel hoog? Want je zou zeggen dat die daar veel kinetische energie heeft omdat ie weg wil van de plus bron.

Erik van Munster reageerde op zondag 24 jan 2016 om 18:24
Kinetische energie betekent "bewegingsenergie" en dat heeft het deeltje juist niet als hij zich bij de positief geladen bron bevindt. Hij zal afgestoten worden en hierdoor snelheid krijgen. Kortom: kinetische energie heeft het deeltje pas als het al afgestoten is en dit is juist op afstand van de bron.


Op zaterdag 16 jan 2016 om 17:48 is de volgende vraag gesteld
Hallo Erik,
Wat nou als het negatieve deeltje uit het eerste voorbeeld uit het elektrische veld is, doordat het is weggeschoten. Hoe zit het dan met de energieën? Want na een tijdje gaat dit deeltje toch stilstaan? Heeft het dan nog kinetische energie? Hetzelfde bij voorbeeld 2.

Erik van Munster reageerde op zaterdag 16 jan 2016 om 22:16
Als er, als het deeltje eenmaal is weggeschoten, geen krachten meer op het deeltje werken zal het deeltje dezelfde snelheid houden. Het deeltje zal dus niet uit zichzelf tot stilstand komen en blijft zijn kinetische energie dus gewoon houden. Tenzij het ergens tegenaan botst uiteraard.

Op zaterdag 16 jan 2016 om 22:27 is de volgende reactie gegeven
Oke dankuwel. En bij voorbeeld 2, als het tegen het deeltje aanbotst, komt de energie dan vrij in warmte?

Erik van Munster reageerde op zaterdag 16 jan 2016 om 22:34
Ja, als het deeltje ergens tegenaan botst wordt de kinetische energie die het deeltje had omgezet in een andere energiesoort. Meestal warmte. Maar het kan ook, als het tegen een ander deeltje aanbotst ook omgezet worden in kinetische energie van het andere deeltje als dat deeltje een zetje krijgt.


Eva Koning vroeg op zondag 20 sep 2015 om 12:30
Ik kom in een som dit tegen: Q=2559 mAh. Is Ah ampère per uur? En hoe reken ik dat dan om naar Coulomb?

Erik van Munster reageerde op zondag 20 sep 2015 om 16:12
Dag Eva,

mAh betekent 'milliampereuur'.
Dit betekent "een uur lang een stroom van 2559 mA".

1 Ampere gelijk is aan 1 Coulomb per seconde. Het is dan niet zo moeilijk om uit te rekenen hoeveel Coulomb er in totaal is verplaatst: 3600 seconden lang 2559 mC per seconde = .... C.

Hoop dat je hier iets verder mee komt.


Yvonne Alkemade vroeg op dinsdag 22 jul 2014 om 15:00
Hallo Erik,
Ik ben al een tijdje aan het studeren op de onderwerpen lading, spanning en energie, en nu heb ik de volgende conclusies voor mijzelf getrokken. Kun jij even voor me kijken of ze kloppen, want dan weet ik of ik dit onderwerp nu goed genoeg begrijp. Alvast heel erg bedankt!

Lading en spanning:
----------------------------
De elektrische energie die een elektron (elementaire lading ofwel kleinst mogelijke lading van een deeltje, elektron of proton) of een Coulomb (standaard lading) bevat hangt af van verschillende factoren, waaronder de afstand tot ander(e) deeltje(s)?

Voor één Coulomb aan lading heb je 1 gedeeld door 1,602 x 10^-19 vrije elektronen (elektronen die los gaan van hun atoom) nodig?

Hoeveel lading (lading, dus onafhankelijk van het aantal joules!) er wordt vervoerd per tijdseenheid (bijv. sec.) hangt af van de stroomsterkte? (Ik zie dit voor me als vrachtwagens met laadbakjes (met vee

Yvonne Alkemade reageerde op dinsdag 22 jul 2014 om 15:00
Hoeveel lading (lading, dus onafhankelijk van het aantal joules!) er wordt vervoerd per tijdseenheid (bijv. sec.) hangt af van de stroomsterkte? (Ik zie dit voor me als vrachtwagens met laadbakjes (met veel, weinig of zelfs niets erin, dat maakt niet uit toch?), en of er dan file is of niet, of hoe hard ze kunnen/mogen rijden, of hoeveel banen er op de snelweg open zijn…).
Hoeveel energie er wordt vervoerd hangt dan weer af van hoeveel joules er in de laadbakjes zit, en dat is dan de spanning (joule per Coulomb ofwel Volt).

Voorbeeld lamp:
-----------------------
Als je een lamp van 220V/20W aansluit op het lichtnet, gebruikt deze lamp 20 j/s. De sterkte van de stroom die door de draad en de lamp gaat is 0,9A, want P = U x I (dus 20W = 220V x 0.9A). Er stroomt dus 0.9 Coulomb per seconde door de draad, met elk een electrische lading van 220V.

Omdat de stroomsterkte I = U/R, is de weerstand (R) 255,56 Ohm (0.9 = 230 : R)



Yvonne Alkemade reageerde op dinsdag 22 jul 2014 om 15:02
Als de stroom weer terugkomt bij de andere pool van de lichtnetaansluiting, is elke Coulomb al zijn joules kwijt, want de lamp heeft dit omgezet in licht en warmte. De Coulombs worden nu weer geladen en opnieuw de stroomkring ingepompt (zolang de lamp blijft branden). Het aantal joules dat uieindelijk is gebruikt als je de lamp uitzet reken je uit door de formule E = P x t en is dus 20(W) x het aantal seconden dat de lamp brandt. Dit moet je dan delen door 3,6 x 10^6 om om te rekenen naar kWh.

Erik van Munster reageerde op woensdag 23 jul 2014 om 21:38
Klopt. Volgens mij heb je het aardig door.
Klein dingetje. Je schrijft "Er stroomt dus 0.9 Coulomb per seconde door de draad, met elk een elektrische lading van 220 V". Eigenlijk betekent dit`: 220 Joule aan energie per Coulomb lading. De totale energie is dan dus 0,9 * 220 = 20 Joule wat er per seconde doorstroomt. Spanning betekent dus "energie per lading"


Lisabeth Van Berkel vroeg op vrijdag 6 jun 2014 om 21:36
stel je voor dat er een voorwerp met hoge positieve lading is en op een bepaalde afstand een voorwerp met negatieve lading , als je de voorwerp met negatieve lading verder weghaalt van de positieve lading, zal dan de elektrische energie stijgen?

Erik van Munster reageerde op vrijdag 6 jun 2014 om 23:56
Ja. De positieve lading en de negatieve lading trekken elkaar aan. Dit betekent dat je moeite moet doenom ze verder van elkaar te halen en dat je hiervoor arbeid moet verichten. Het kost je dus energie en deze wordt omgezet in elektrische energie. Hoe verder uit elkaar hoe meer elektrische energie.

Lisabeth Van Berkel reageerde op zaterdag 7 jun 2014 om 15:25
volgens de wet van coulomb , zal door het verder weg van elkaar liggen de aantrekkingskracht afnemen. Is de elektrische energie dan omgekeerd evenredig met de aantrekkingskracht?

Erik van Munster reageerde op dinsdag 10 jun 2014 om 10:13
Inderdaad neemt de elektrische energie toe als de afstand toeneemt maar het is niet precies omgekeerd evenredig. Het hangt heel erg af van de vorm van de ladingen en wat voor anderew ladingen er zijn. Dit is geen examenstof. Alleen het verband tussen spanning en elektrische energie moet je kennen.