Dit is de samenvatting van het eerste semester, ik heb ook nog een formularium die je via mail kan vragen en er staat ook een samenvatting van het tweede semester beschikbaar.
Hoofdstuk 21: elektrische lading & elektrisch veld
elektrostatica: eigenschappen van ladingen in rust
elektrodynamica: eigenschappen van ladingen in beweging
21.1 elektrische lading
°voorwerp met exces aan lading is – geladen, voorwerp met tekort is + geladen
21.1.1 elektrische lading atoom
°atoom is ladingsneutraal dus totale lading elektronen is tegengesteld aan lading protonen
21.1.2 polaire moleculen
polair: als ladingsmiddelpunt negatieve lading niet samenvalt met dat van positieve lading
°vb: glazen staaf die wordt opgewreven verliest na een tijd zijn lading:
-in lucht watermoleculen (polair) die worden aangetrokken door staaf
-bij contact wordt er lading over gedragen
-bij droog weer minder watermoleculen langer behouden lading (vb: vonk deurklink)
21.1.3 kwantisatie van lading
°lading proton = e (elektron = -e) = kleinst mogelijke lading
°lading elektron is intrinsieke eigenschap
°willekeurige lading= Q of q elke lading Q = +- N e =C (coulomb)
°standaard model voor elementaire deeltjes: protonen (en neutronen) nog opgebouwd in quarks
kunnen op zichzelf niet lang bestaan lading wordt voorgesteld als continue verdeling
21.1.4 behoud van lading: totale lading blijft behouden
21.1.5 geleiders en isolatoren
geleiders: materialen waar elektronen vrij kunnen bewegen doorheen materiaal
isolatoren: materialen waar elektronen sterk gebonden zijn aan atomen (geen elektrische stroom)
kunnen wel lokaal bewegen rond atoom
geladen voorwerp bij isolator scheiding van lading (wordt gepolariseerd)
geaarde geleider: geleider verbonden met de aarde
21.1.6 de wet van coulomb
°onderzocht elektrostatische kracht
°ladingen beschouwen als puntladingen (geladen deeltjes zonder inwendige structuur)
° en (k= evenredigheidsconstante)
°elektrostatische kracht altijd gericht volgens verbindingslijn tussen puntladingen
°wet van coulomb: met de kracht van lading 1 ten gevolge van lading 2
°eenheidsvector:
°r21 = =
°evenredigheidsconstante: met de permetiviteit van vacuüm
°
21.1.7 gravitatiekracht vs elektrostatische kracht: elektrostatische >>> gravitatiekrachten
21.1.8 kracht tgv. systeem van ladingen
°superpositieprincipe voor rkacten: nettoF op Q tgv. verzameling puntladingen = vectorsom F’en
met en
21.2 het elektrisch veld (E)
°eerste lading creëert elektrisch veld in ruimte die kracht uitoefent op andere lading
°testlading q in punt =N/C
°q moet klein zijn want verandert oorspronkelijk veld (wat we niet willen om het te kunnen meten)
21.2.1 elektrisch veld tgv. puntlading
q beschouwen als een positieve lading
°=
elektrostatisch veld: veld dat niet afhangt van de tijd:
21.2.2 de continue ladingsverdeling
°staaf opvatten als een verzameling van puntladingen dQ
,°op macroscopische schaal lading continu beschouwen met volume V en laidng Q
°bij homogeen volume geldt voor ladingsdichtheid:
°bij niet-homogeen klein volume-element V beschouwen met Q
°totale lading Q in eindig volume V: =
v v
°oppervlakteladingsdichtheid: Q=
°lineaire ladingsdichtheid: Q= A
21.2.3 elektrisch veld tgv. continue ladingsverdelingL
°continue lading opdelen in kleine stukjes dQ en hiervoor wet van Coulomb
als ladingv op opp of lijn ligt integratie over opp of lijn: -3D: dQ=
-2D: dQ=
-1D: dQ=
21.2.3.1 uniform geladen ring
°d met component evenwijdig met symmetrie as (dEx) en 1 loodrecht
°diametraal tegenover elkaar liggende stukjes geven zelfde evenwijdige
component, maar tegengestelde loodrechte component
netto elektrische kracht heeft dus enkel x-component
E=Ex= =
°
°als x>>a kan je ring beschouwen als een puntlading:
21.2.3.2 uniform geladen rechte draad of staaf
°dE
°door symmetrie is y-componenten van E = 0
E=Ex= =
°veronderstellen dat draad oneindig lang is varieert van –/2 tot +/2
y=xtan dy = xd/cos2
cos
21.2.3.3 vlakke plaat
°oneindig grote vlakke uniforme geladen plaat:
°E-veld is onafhankelijk van afstand tot plaat
°
°2 vlakke platen:
21.2.4 elektrische veldlijnen
°lijnen rakend aan de E-veldvector, geven richting van kracht op positieve lading
°vertrekken bij positieve en komen aan bij negatieve lading
21.2.5 elektrisch veld in een geleider
°geleider heeft vrije elektronen, E-veld aanwezig = kracht op die elektronen
elektrische stroom die oorspronkelijk E-veld teniet doet
°geleider met ladingen in rust:
°bij verstoring ladingsverdeling, herverdeling tot elektrostatisch evenwicht ()
°geleider in elektrostatisch evenwicht kan er een E-veld zijn normaal gericht op het oppervlak
°lading onderworpen aan elektrisch veld ondergaat versnelling:
21.2.6 elektrische dipool
elektrische dipool: twee gelijke, maar tegengestelde ladingen
°dipoolmoment:
(vector gericht van negatieve naar positieve lading)
21.2.6.1 elektrische dipool in uniform elektrisch veld (veldsterkte overal even groot)
°netto kracht op dipool = 0, wel moment t.g.v. E-veld (zorgt dat dipool richt volgens E-veld)
, moment staat loodrecht op blad
°krachtmoment rond as door middelpunt:
en = rFsin =QE sin+QE sin = p E sin
: dipool roteert tot evenwijdig me E-veld met arbeid: W=-
- want krachtmoment werkt toename hoek tegen
W=- = pE(cos
°+ arbeid verricht door veld vermindert potentiële energie van dipool - pE(cos
°nulpunt pot E kiezen bij 90° U=0 pot E bij willekeurige hoek: U= -p E cos = -
dipool richten zodat en in zelfde richting (minimale energie)
°microgolf voert moment uit op waterstofmolecule molecule roteert Kin E warmte
Hoofdstuk 22: de wet van Gauss
22.1 elektrische flux
°bij uniform E-veld: met hoek tussen E-veld en richtingop opp ()
° is eenheidsvector, is gewone vector loodrecht op opp: =A en
° en =
° met = (projectie opp A loodrecht op E)
A=lb en =lcosb=Acos
°flux is evenredig met aantal veldlijnen door opp
°als niet uniform: -opp verdelen in stukjes waar we constant beschouwen
-flux door : =.=
-flux door gans opp:
°opp mag gesloten zijn, dan naar buiten gekozen: A A
°kan pos of neg zijn
22.2 wet van gauss
°flux elektrisch veld door gesloten opp is evenredig met lading ingesloten door opp
°evenredigheidsconstante:
°=
°algemener
A dan coulomb want
V geld ook voor ladingen in beweging
22.3 elektrisch veld van een puntlading
°boloppervlak kiezen met straal r (voor symmetrische redenen)
° zelfde grootte voor alle punten en radiaal gericht () ( E is constant)
= E4r2 (opp bol)= E= (wet van coulomb afgeleid uit gauss)
22.4 elektrisch veld van geleidende bolschil
°Q uniform verdeeld over opp
°E-veld buiten bolschil: E=
°E-veld binnen bolschil: ingesloten lading = 0 E=0
22.5 elektrisch veld van een uniform geladen bol
°lading buiten bol:-boloppervlak met r > r0 als gaussoppervlak
-E-veld overal even groot door symmetrie bol, E-vector is radiaal gericht
= E4r2
-zolang je buiten veld zit is E zelfde als voor puntlading
-wet van gauss geeft: E=
°lading in bol: -boloppervlak met r < r0 als gaussoppervlak: = E4r2
-uniforme ladingsdichtheid:
-lading ingesloten door gaussopp.:
wet van gauss: E4
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller margotverhille1. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $7.49. You're not tied to anything after your purchase.
