Inloggen

Versneller

Elektrische velden kunnen gebruikt worden om geladen deeltjes, zoals elektronen, protonen of ionen te versnellen. Een apparaat waarin dit gebeurt wordt wel een versneller genoemd. Tussen twee geladen metalen platen wordt de elektrische energie van een geladen deeltje omgezet in kinetische (of bewegings-) energie. In deze videoles uitleg hierover.



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

Voorkennis

Elektrisch lading, elektrisch veld, versnelling, spanning, energie

Moet ik dit kennen?

De stof in videoles "Versneller" hoort bij:

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

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

Test jezelf - "Versneller"

Maak onderstaande meerkeuzevragen, klik op 'nakijken' en je weet meteen de uitslag. Als je één of meer vragen fout hebt moet je de videoles nog maar eens bekijken.
Vraag 1
Vraag 2
Vraag 3
In een versneller wordt elektrische energie omgezet in … energie

Elektronen worden vanuit stilstand versnelt met een versnelspanning van 1,2 kV. Welke snelheid bereiken de elektronen?

De … in een elektronenkanon zorgt ervoor dat de elektronen vrijgemaakt worden uit het metaal zodat ze kunnen worden versneld.

magnetische
kinetische
potentiële
2,1·107 ms-1
2,7·107 ms-1
2,8·107 ms-1
vacuümomgeving
gloeidraad
hoge spanning


Extra oefenmateriaal?

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

Examenopgaven

Recente examenopgaven waarin "Versneller" een rol speelt (havo/vwo):
Davisson-Germerexperiment (v),

Vraag over "Versneller"?


    Hou mijn naam verborgen

Eerder gestelde vragen | Versneller

Kees Knol vroeg op woensdag 12 sep 2018 om 15:02
Ik kijk nog steeds naar opgaven in syst. nat. VWO 5 en ben nu aangeland bij 6 opgave 11, d. de snelheid van het proton in het 5e buisje.
bij t1 is de snelheid verwaarloosbaar, dus stel v= 0 = geen E kin.
De gemiddelde spanning bij een oversteek is 1300 V.
de lading en de massa van het proton haal ik uit Binas 7, resp. 1,602 . 10^-19 C en 1,6726.10^-27 kg
De snelheid probeer ik te berekenen met de toename van de kinetische energie: n.q.U.
n = 3, want in het 5e buisje zijn er na het eerste 3 passages geweest,
Dan is E kin: 3x1,602.10^-19 x1300 = 6,2.10^-16.
Dat is gelijk aan 1/2 mv^2 = 0,5 x 1,674.10^-29 v^2
Dan is v^2 : 2 x El kin /m = 2x 6,2.10^-16 / 1.674^-27 = 8,25x 10^11. De wortel hieruit: v = 9x10^5.
Volgens syst. nat moet het antwoord 1,0 x 10^6 m/s zijn.
Twee vragen:
Is mijn benadering juist;
Kun je zien waar ik verkeerd reken?

Erik van Munster reageerde op donderdag 13 sep 2018 om 13:19
Je berekening klopt volgens mij hoor. Ik denk dat je fout zit in het aantal oversteken wat gemaakt is als het proton in buisje 5 zit. Het is dan overgestoken van 1 naar 2, van 2 naar 3, van 3 naar 4 én van 4 naar 5. In totaal 4 oversteken en dus geen 3.
Volgens mij kom je dan op het goede antwoord.


Op woensdag 7 mrt 2018 om 15:56 is de volgende vraag gesteld
Hoi Erik,

Ik heb een vraag over je filmpje. Je rekent met behulp van deltaU * q = 1/2*m*v^2 de snelheid uit.
In je voorbeeld deed je dit met een elektron. Als je dit zou moeten uitrekenen voor een deeltje dat bijvoorbeeld 2- geladen is, hoe doe je dat dan? Doe je Melektron x 2 en q ook x 2 ?

Omdat het een deeltjesversneller is , kun je in dit geval niet met positieve deeltjes in deze formule rekenen toch? Omdat de versneller nou eenmaal elektronen afschiet.

Alvast bedankt!

Erik van Munster reageerde op woensdag 7 mrt 2018 om 16:23
Als de lading van het deeltje anders is vul je de voor q inderdaad de lading van dat deeltje in. Bijvoorbeeld als de lading +2 is (voor een heliumkern) vul je voor q 2*1,602*10^-19 = 3204*10^-19 Coulomb in.

Voor m vul je de massa van het deeltje in. De massa's van de meeste deeltjes kun je vinden in BINAS tabel 7. Voor grotere deeltjes (zoals atoomkernen) kun je de massa vinden in tabel 25. Massa moet in kg dus meestal moet je ook omrekenen van u naar kg (staat ook in tabel 7 hoe dit moet).

Let op: massa en lading van een deeltje gaan niet gelijk op: Als de lading van een deeltje twee keer zo groot is betekent dit niet automatisch dat de massa ook twee keer zo groot is.

Op woensdag 7 mrt 2018 om 16:37 is de volgende reactie gegeven
OKe ik snap het, dankjewel.


Op donderdag 1 mrt 2018 om 17:34 is de volgende vraag gesteld
Beste Eric,
In het filmpje zei u dat als gevolg van de spanning de elektronen zullen versnellen van de gloeidraad naar de positieve kant toe. Gebeurt dit versnellen alleen als er een spanning op staat?

Erik van Munster reageerde op donderdag 1 mrt 2018 om 17:49
Ja. Het versnellen van de elektronen komt namelijk doordat ze afgestoten worden door de gloeidraad en aangetrokken worden door de positieve kant. Dit komt omdat er een spanning op gezet wordt. Als de spanning er niet zou zijn zouden de elektronen ook niet versneld worden.


Thomas Rous vroeg op dinsdag 30 jan 2018 om 22:13
Beste Erik,

Waarom komen er elektronen vrij als er stroom loopt door de spoel?

Ik hoor het graag!

Erik van Munster reageerde op dinsdag 30 jan 2018 om 22:40
Door de hitte: als je een metaal warm genoeg maakt komen er elektronen uit vrij. De spoel is een gloeidraad en door er stroom doorheen te laten lopen wordt deze warm.


Op vrijdag 22 apr 2016 om 19:37 is de volgende vraag gesteld
Beste Erik,

Wanneer mag je E = qe . Delta x gebruiken? Formule staat namelijk niet in binas.

Erik van Munster reageerde op vrijdag 22 apr 2016 om 22:11
Bij versnellers gebruik je de formule voor elektrische energie: E = U*q (deze staat wel in BINAS).

De formule die je opschrijft ken ik niet in deze vorm. Als je hem in een opgave bent tegengekomen staat er misschien in de opgave wat de precieze betekenis is?

Op zaterdag 23 apr 2016 om 08:07 is de volgende reactie gegeven
De vraag is: Bereken over welke afstand in dit gebied een elektron van rust uit moet worden versneld om een stilstaand neoatoom uit de grondtoestand tot het energienivieau 16,6 eV aan te slaan. In de antwoorden hebben ze E = qe . Delta x gebruikt.

Op zaterdag 23 apr 2016 om 08:09 is de volgende reactie gegeven
Elektrischeveldsterkte is trouwens 5,0 . 10^3 vm^-1

Erik van Munster reageerde op zaterdag 23 apr 2016 om 15:57
Ik denk dat ze de afstand hebben uitgerekend door de arbeid gelijk te stellen aan de nodige energie.

De arbeid die door het elektrisch veld op het elektron wordt verricht is W = F*s

De kracht op het elektron is F=q*E. Als je dit in de formule hierboven invult krijgt je

W = q*E*delta x

en dus

E = q*E*delta x

(Hoofdletter E staat voor het elektrisch veld)


Lonneke Bijman vroeg op woensdag 22 apr 2015 om 15:15
Dag Erik,
Bij de examenopgave 'Deep Space', wordt er gevraagd naar de kinetische energie van een xenonion nadat het versneld is in een elektrisch veld waarover een spanning van 1,28 kV staat. Hierbij gebruik je dan Ekin=q.U. Ik wist echter niet welke lading ik moet nemen voor een xenonion, maar bij de uitwerkingen zag ik dat ze de elementaire ladingskwantum nemen. Ik dacht dat je dat alleen moet gebruiken bij elektronen en protonen. Hoe komt het dat je deze lading ook gebruikt bij een xenonion?

In de opgave staat dat het xenon atoom 1 elektron afstaat en zo een ion wordt. Klopt het dat de lading van het xenonion gelijk is aan de lading van het elektron dat ie heeft afgestaan?

Alvast bedankt!

Erik van Munster reageerde op woensdag 22 apr 2015 om 15:48
Dag Lonneke,

Een ion is een atoom waarbij een of meer elektronen teveel of te weinig zijn. Als er 1 elektron minder is wordt het achtergebleven xenon-ion dus positief geladen. De grootte van de lading is de grootte van de lading die is weggehaald en dat is de lading van een elektron. Dit is gelijk aan het elementair ladingsquantum (zie BINAS tabel 7).

Lonneke Bijman reageerde op woensdag 22 apr 2015 om 15:57
Bedankt!


Op vrijdag 20 feb 2015 om 14:46 is de volgende vraag gesteld
Dag Erik, ik heb een korte vraag. Ik vraag me af waarvoor een versneller gebruikt wordt? Ik begrijp niet waarom het nuttig zou zijn dat je snel elektronen zou kunnen afschieten?

Jamie Meij reageerde op vrijdag 20 feb 2015 om 14:49
Oh sorry nu zie ik het volgende filmpje pas! Mijn vraag is opgelost.


Op donderdag 27 nov 2014 om 22:10 is de volgende vraag gesteld
In mijn natuurkundeboek staat een opgave over een elektronenbuis met een gloeidraad, een kathode en een anode. Als ik het goed begrijp, komen uit de plaat die het dichtst bij de gloeidraad zit de elektronen en als er een positieve spanning op de andere plaat zit, gaan de elektronen naar die anode toe. De vraag in het boek is: wat gebeurt er als je de spanning op de kathode en anode omdraait. Komen er dan nog steeds elektronen uit de plaat die het dichtst bij de gloeidraad zit? En is dit nu de anode of de kathode? Op de andere plaat staat nu een negatieve spanning, dus dat is in elk geval een kathode. Maar die stoot de elektronen weer af, dus dan blijven ze bij de andere plaat. Klopt dat?

Erik van Munster reageerde op vrijdag 28 nov 2014 om 08:53
De elektronen komen vrij bij de gloeidraad. Als je de spanning omdraait (zodat de plaat bij de gloeidraad positief wordt), worden de elektronen niet meer aangetrokken worden door plaat aan de andere kant. Ze zullen inderdaad direct naar de plaat bij de gloeidraad gaan en de elektronen zullen dus niet versneld worden.

"Kathode" is het woord wat gebruikt wordt voor de negatief geladen plaat.

"Anode" is het woord wat gebruikt wordt voor de positief geladen plaat.

Op zaterdag 29 nov 2014 om 09:41 is de volgende reactie gegeven
Dag Erik, ik begrijp het nog niet helemaal. Komen de elektronen uit de gloeidraad, of komen ze uit de plaat aan de kant van de gloeidraad?

Erik van Munster reageerde op zaterdag 29 nov 2014 om 19:51
De elektronen komen vrij uit de gloeidraad: Als je een metaal verhit komen er aan het oppervlak van dat metaal elektronen vrij. Door spanningsverschillen worden de uit de gloeidraad vrijgekomen elektronen vervolgens versneld. De elektronen zijn dus niet afkomstig uit de platen.


Danique Jansen vroeg op zaterdag 28 jun 2014 om 10:22
hoi,
ik had een vraag over dat de elektronen door het gat schieten tussen die positieve platen. Maar elektronen worden toch juist aangetrokken door positieve lading, waarom gaan die elektronen er dan doorheen en plakken ze niet tegen de positieve platen aan?

Erik van Munster reageerde op zaterdag 28 jun 2014 om 10:58
Dag Danique,

Dat komt omdat de elektronen, als ze bij het gat komen, een heel grote snelheid hebben en door het gat heen schieten.

Ze worden dus wel aangetrokken maar door hun grote snelheid schieten ze erlangs. Als ze langzamer zouden gaan zouden ze inderdaad tegen de plaat zelf komen.

Danique Jansen reageerde op zondag 29 jun 2014 om 15:48
oke bedankt!


Op zaterdag 17 mei 2014 om 16:26 is de volgende vraag gesteld
hoi,
ik snap niet waar u de formule U.q vandaan haalt, die u gebruikt rond 1:35 in het filmpje. wat bereken je normaal met deze formule?

Erik van Munster reageerde op zaterdag 17 mei 2014 om 16:41
Dit is de elektrische energie die een geladen deeltje in een elektrisch veld heeft.

De formule: Eelektrisch = U*q

Eelektrisch = elektrische energie (J)
U = spanning (V)
q = lading (C)

In een versneller wordt de elektrische energie omgezet in kinetische energie (beweging). Als je wil weten tot welke snelheid een deeltje versneld wordt heb je de elektrische energie nodig, vandaar.

Zie ook de vorige videoles "Elektrische energie & spanning"

Op zaterdag 17 mei 2014 om 18:49 is de volgende reactie gegeven
Ah ik snap hem!
heel erg bedankt


Op zaterdag 27 apr 2013 om 23:43 is de volgende vraag gesteld
Een vraag m.b.t. het gloeidraadje dat de elektronen levert. Het gloeidraadje wordt verhit, daardoor komen er elektronen los.

Het gloeidraadje heeft z'n eigen elektrische circuit, ter verhitting van, maar hier komt dan ook de aanvoer van nieuwe elektronen vandaan? Want ik zie geen terugvoer/retour van de afgeschoten elektronen zeg maar.

Er moet dan toch een aanvoer van nieuwe elektronen zijn, anders houdt het op een gegeven moment op, zowel verhitting, geleiding als elektronen-afgifte.

Kun je uitleggen hoe dit zit?

Erik van Munster reageerde op zondag 28 apr 2013 om 16:27
Als je alleen een versneller hebt raken de elektronen inderdaad langzamerhand 'op'. De versneller zal na verloop van tijd steeds positiever geladen worden. In de praktijk (bijvoorbeeld in een beeldbuis) wordt dit opgelost door de plaats waar de elektronen uiteindelijk tegenaan botsen te verbinden met de plaats waar ze vandaan komen. Zo gaan ze dus weer terug en ontstaat er een stroomkring.


Enes Uyarer vroeg op woensdag 20 mrt 2013 om 20:29
Hoi Erik,

Ik snap nog steeds niet hoe ik de berekening moet maken nadat ik de toelichting heb gelezen.

In de toelichting staat:

Eelektrisch= U·q = 1200·1,602·10-19 = 1,922 ·10-16 J. Dit is gelijk aan de kinetische energie Ekin=œ·m·v2. Invullen van melektron=9,1095·10

Maar hoe bereken je 1/2 . m. v2?

ik weet tot 1/2. 9,1095.10-31 . ??? (v2) hoe moet ik die v2 invullen en wat is v2?

Erik van Munster reageerde op woensdag 20 mrt 2013 om 23:20
Hoi Enes,

v2 is de snelheid in het kwadraat die in de formule voor kinetische energie staat. Als je v2 weet is de snelheid de wortel hiervan. Ik heb de toelichting iets uitgebreider gemaakt. Misschien kom je er zo uit?

Enes Uyarer reageerde op donderdag 21 mrt 2013 om 08:13
Dag Erik,

Bedankt voor uitgebreidere uitleg, nu snap ik het!!!