TSO 3de afdeling STW fysica

TSO 3de afdeling STW fysica

• Symbool - grootheid - eenheid
- Q elektrische lading – C coulomb
• Op welke manier een deeltje wordt beïnvloed door elektrische & magnetische vel
- E elektrische veldsterkte – N/C newton/coulomb
• Invloed van een lading op omliggende ruimte / bron” = lading die veld veroorzaakt
- F elektrische kracht – N newton
• Op een lading op een afstand van bronlading werkt de elektrische kracht F
- Kracht hangt af van: grootte en teken van de lading
- Qb+ Q- - Qb- Q-
- Qb+ Q+ - Qb- Q+
• +bronlading: E(p) wijst weg / -bronlading: E(p) wijst toe
- Vrije +lading: kracht F dezelfde zin als elektrische veldsterkte E(p)
- Vrije –lading: kracht F tegengestelde zin als elektrische veldsterkte E(p)
- U spanning – V volt
• Potentiaalverschil tussen 2 punten  U12 = V(1) – V(2)
- Spanningspijl: wijst van laagste naar hoogste potentiaal
- Spanningsbron: toestel met 2 polen waartussen constante spanning wordt onderhouden / bvb labo voeding en batterij
- I elektrische stroom – A ampere
• Transport van ladingen in één bepaalde zin
- Tussen 2 punten kan maar een stroom lopen als er:
• Vrije ladingen zijn / tussen die 2 punten een potentiaalverschil is
- Isolator: geen vrije ladingen / geleider wel
- R weerstand -  Ohm
• Verhouding van positieve spanning over de draad tot de stroom die erdoor loopt
- B magnetische inductie – T tesla
• Magneet veroorzaakt in de ruimte een magnetisch veld
- W arbeid - J joule
• Op een systeem wordt arbeid verricht als er een kracht op werkt en als het systeem zich verplaatst over een afstand: W = F. x
- Vermogen - watt W
• Verhouding v/d hoeveelheid energie die omgezet wordt tot de tijd
- E energie – j joule
• Kinetische energie
- Arbeid die een voorwerp kan leveren door zijn snelheid = Ekin v/h voorwerp
• Potentiële energie
- Energie die in een voorwerp aanwezig of opgeslagen is
- Baansnelheid – s seconden
• Afgeleide van de plaatscoördinaat naar de t op dat tijdstip
- Hoeksnelheid – s seconden
• Afgeleide van de hoek naar de tijd op dat tijdstip
- T periode - s seconden
• De tijd nodig voor één omwenteling
- f Frequentie – Hz hertz
• Het aantal omwentelingen per seconde
- Elongatie
• De uitwijking van een trillend voorwerp om zijn evenwichtstand
- Amplitude
• De grootte van de maximale uitwijking uit de evenwichtstand
- Pulsatie
• Hoeksnelheid ω = 2 π f, eenheid s-1 (phi 3.4, frequentie, w = rad/s)
- Fase
• Drukt uit hoeveel een golf of trilling vertraagd is
- λ Golflengte - m meter
• Kortste afstand tussen twee punten die in fase trillen

• Meter
- Ampèremeter
• Meet de stroomsterkte tussen + en – aansluiting
- Elektroscoop
• Meten of voorwerp geladen is
- Bestaat uit 2 platen die elkaar aantrekken of afstoten onder invloed v/d lading
- Voltmeter
• Geeft potentiaalverschil weer tussen + en – aansluiting

• Stroomsterkte
- Stroompijl: stroom tussen twee punten
• Conventionele stroomzin: zin waarin positieve ladingen en stroompijl bewegen
- Negatieve ladingen bewegen tegen de zin van de stroompijl in

• Ladingen
- Stof wrijft met andere stof - ladingen worden overgedragen
• Krijgen tegengestelde, maar even grote lading want ladingen kunnen niet verloren
- Voorwerp gewoonlijk neutraal: evenveel positieve als negatieve ladingen
• Positief geladen: voorwerp bevat meer positieve dan negatieve ladingen
• Negatief geladen: voorwerp bevat meer negatieve dan positieve ladingen
- Soorten lading
• Positieve en negatieve
- Gelijksoortige ladingen stoten elkaar af, ongelijksoortige trekken elkaar aan
• Ladingen oefenen op elkaar krachten uit
• Ladingen kunnen niet verloren gaan
- Verklaring atoommodel van Bohr
• Kern: protonen en neutronen/ elektronen bewegen rond de kern
• +kern oefent elektrische kracht uit op –elektronen: daardoor rond kern bewegen
• Enkel valentie-elektronen belangrijk voor elektrisch gedrag
- +ion: atoom valentie-elektronen afgegeven, meer protonen dan elektronen
- -ion: atoom elektronen opgenomen, meer elektronen dan protonen

• Geleiders en isolatoren
- Rol van de vrije elektronen
• Metaal: vrije elektronen en +roosterionen
- Roosterionen zitten vast, vrije elektronen kunnen vrij door de stof bewegen
• Isolator: geen vrije elektronen: geen goede geleiders

• Elektrische influentie
- In een voorwerp in de buurt van een geladen voorwerp treedt ladingsverschuiving op, bovenkant wordt + (kern), onderkant – (elektronen)
• Kernen zitten vast, elektronen kunnen weggeduwd worden

• Wetten
- Ohm: verband tussen stroom en spanning
• U = R.I en R = constant
- Pouillet: factoren die de grootte van de weerstand bepalen
• Weerstand van een draad met l lengte en doorsnede A: R = p.I/A
- Wet van behoud van energie
• Energieomzetting, totale energie blijft constant, energie gaat niet verloren

• Veldlijn
- Lijn waaraan in elk punt de elektrische veldsterkte raakt
• Wijst steeds in dezelfde zin, van +lading weg, naar -lading toe
• Veldlijnen snijden elkaar niet, want in elk punt maar 1 elektrische veldvector
- Elektrisch veld
• Door elektrische influentie, iedere korrel + en – zijde, vormt lijn
- Radicaal veld
• Elektrisch veld rond puntlading
- Dipoolveld
• Veld tussen twee even grote, maar tegengestelde puntladingen
- Homogeen veld
• Veld tussen twee even grote, maar tegengestelde vlakke platen
- Willekeurig veld
• Veld tussen 3 ladingen

• Schakeling van weerstanden
- Serieschakeling
• Componenten worden achter elkaar geschakeld / toestellen functioneren samen
- Stroomsterkte: in elk punt hetzelfde I1=I2=I3= … =I
- Spanning: verdeelt zich over de weerstanden U=UR1+UR2+…
- Berekenen van substitutieweerstand: Rs = R1+R2+…+Rn
- Parallelschakeling
• Componenten worden naast elkaar geschakeld / toestel kan apart functioneren
- Stroom: verdeelt zich over de weerstanden I=I1+I2+…
- Spanning: over elke tak dezelfde U1=U2=…=U
- Berekenen van substitutieweerstand: 1/R=1/R1+1/R2

• Energie en vermogen in een elektrische stroomkring
- Energie
• De stroom transporteert elektrische energie van de spanningsbron en geeft die af aan het apparaat in de stroomkring
- Dat apparaat is een energieomzetter: zet elektrische energie om in een andere vorm van energie: stralings- of bewegingsenergie of warmte
- Vermogen
• Geeft aan hoeveel elektrische energie er per seconde wordt omgezet

• Energieomzettingen
- Auto remt: kinetische energie omgezet tot warmte
- In een gloeilamp: elektrische energie omgezet tot licht en warmte
• Wolfraam - gloeidraad in gloeilamp (hoge weerstand/hoog smeltpunt)
- Bij stroomdoorgang gloeit de wolfraamdraad zo intens dat hij licht uitstraalt
- Bobslee naar beneden glijdt: potentiële energie omgezet tot kinetische energie
- Elektrische huishoudtoestellen bvb broodrooster, strijkijzer
• Weerstandsdraad of verwarmingselement zet elektrische energie om tot warmte

• Veiligheidsaspecten
- Smeltveiligheden: zekeringen
• Dunne metaaldraad die welbepaalde maximumstroom kan doorlaten
- Max stroom overschreden: draad smelt door en stroomkring is onderbroken
- Rond draad: zand/gips in isolerend omhulsel, gloeiende deeltjes brand veroorzakers
- Aarding van elektrische toestellen
• Als bij massaverbinding een grote spanning ontstaat tussen toestel en aarde
• Loopt een grote stroom naar de aarde via de aarding en springt de zekering

• Permanente magneten
- Magneetpolen
• Noordpool en zuidpool / uiteinde N wijst: geografische N als magneet ophangt
- Krachtwerking
• Gelijknamige polen stoten elkaar af, ongelijknamige polen trekken elkaar aan
- Veldlijnenbeeld
• Magnetisch veldlijn = kromme waaraan de magnetische inductie in elk punt raakt
• Zin: wijst van noordpool weg en naar de zuidpool toe
• Veldlijnen snijden elkaar niet (anders 2 rakende veldvectoren in elk punt)
• Staafmagneet
• twee ongelijknamige polen
• hoefijzermagneet (homogeen veld)
• twee gelijknamige polen

- Grootte van de magnetische inductie binnenin een solenoïde

• Elektrische stroom: oorzaak v/h magneetveld: proef van Oersted
- Kompasnaald in buurt v/e stroomvoerende geleider: richt naald zich anders
• Stroomvoerende geleider schept een magnetisch veld

• Veldlijnenbeeld
- Rechte stroomvoerende geleider

- Stroomvoerende solenoïde

• Opbouw en werking van een elektromagneet
- Magnetisch veld van een permanente magneet wordt veroorzaakt door
• De beweging van de elektronen rond de kernen van de atomen
- Bij aanwezigheid van ongepaarde elektronen
• Groeperen magnetische velden v/d atomen zich in stof tot gebieden van Weiss
- Niet magnetisch: gebieden van Weiss willekeurig georiënteerd
- Wel magnetisch: gebieden van Weiss worden min of meer gericht

- Eigenschappen magneet
• Binnenin een staafmagneet lopen de veldlijnen door
• Er bestaan geen afzonderlijke polen: wanneer je stuk afbreekt, opnieuw 2 polen
• Magnetisme neemt af door verwarming: trillingsenergie v/d atomen neemt toe:
- Gebieden van Weiss zijn dan minder gericht, waardoor magnetisme afneemt
• Val: gedeelte magnetisme verliezen: ordening gebieden van Weiss verstoord
• Magnetisch veld v/d aarde: veroorzaakt door
- Convectiestromen van geladen materie in de aardkern, gevolg van aardrotatie
- Toepassingen van elektromagneet
• Elektrische bel
- Loopt stroom in kring, spoel wordt magnetisch, trekt klepel aan die een tik geeft
• Relais (voor in- en uitschakelen van lamp, alarmbel, elektromotor)
- Loopt stroom door elektromagneet, ijzeren plaatje wordt aangetrokken en draait
- Schakelaar 1 wordt gesloten, zodat de lamp brand
- Elektromagneet wordt uitgeschakeld door openen schakelaar 2
- Veer trekt ijzeren plaatje terug, 2de stroomkring wordt verbroken, lamp gaat uit

• Kracht
- Begrip kracht eenheid newton N
• Uitwendige oorzaak die de toestand van rust of beweging van lichaam wijzigt
- Uitwerkingen van een kracht
• Een kracht kan een voorwerp: in beweging brengen, tot stilstand brengen, versnellen, vertragen, van richting doen veranderen, vervormen
- Wrijvingskrachten
• Op aarde bevinden alle bewegende voorwerpen wrijvingskrachten
- Bij luchtspoor - wrijving met de ondergrond verdwenen

• Wetten van Newton
- Traagheidsbeginsel
• Voorwerp behoudt toestand van rust of ERB, tenzij resulterende kracht op werkt
• Resulterende kracht op werkt - versnelling
- Actie en reactie
• Als voorwerp 1 een kracht uitoefent op voorwerp 2, dan oefent voorwerp 2 ook een kracht uit op voorwerp 1: F21 = - F12
- Verband tussen kracht en versnelling
• De kracht die een voorwerp met massa en versnelling geeft is: F=m.a
• Hoe groter de kracht die op voorwerp werkt  hoe groter de versnelling
• Hoe groter massa v/h voorwerp bij bepaalde kracht  hoe kleiner versnelling

• Eenparig cirkelvormige beweging
- Definitie
• Cirkelvormige beweging waarbij de grootte van de snelheid constant blijft
- Begrippen
- Verband tussen frequentie en periode
1 1
f = ___ T = _____
T f
- Centripetale kracht als oorzaak van de ECB: formule en experimentele controle
• Fe.p.= m . w2 . r

- Versnelling: afleiding uit de hoofdwet van de dynamica en centripetale kracht
• Een kracht die een steen de bocht om trekt, werkt steeds naar het midden, geeft de steen een versnelling richting het midden
• Gevolg: resultante snelheid die een beetje naar het midden afbuigt
• Richting van de steen, kracht en versnelling veranderd, naar het midden toe
• De steen gaat een cirkelbaan beschrijven als gevolg van de centripetale kracht

• Lopende golven
- Ontstaan
• Wanneer er zich in een middenstof een trilling voortplant, ontstaat er lopende golf
- Soorten
• Mechanische golven
- Golven op een touw, veer, wateroppervlak, geluidsgolven
• Elektromagnetische golven
- Radio, warmte, licht, X-stralen
• Transversale golven
- Trilrichting staat loodrecht op de voortplantingsrichting
• Longitudinale golven
- Trilrichting valt samen met de voortplantingsrichting
- Voortplantingssnelheid van een golf: afleiding uit de golflengte
• Licht 300.000km/s
- Verband tussen snelheid van een golf, golflengte en frequentie
• v = λ f
- Eigenschappen van lopende golven
• Terugkaatsing
- Golf valt schuin in op een effen oppervlak  terugkaatsing onder dezelfde hoek
- Golf valt recht in op een effen oppervlak  terugkaatsing in dezelfde richting
• Breking
- Bij overgang van de golven van het diepe deel naar het ondiepe deel verandert de voortplantingsrichting van de golf
- bij een verandering van medium kunnen golven breken
• Buiging
- Aan een rand (of als een golf door een gat gaat) ontstaat buiging (schaduw)
• Interferentie
- Voegt één "piek" van de golf toe met de "pieken" van een andere golf om een nog grotere piek te veroorzaken

• Geluid
- Ontstaan
• Geluid is een wisselende druk in lucht, die zich als een golf voortplant
- Voortplanting
• Geluid wordt voortgebracht door een trillend lichaam
- De trillingen planten zich voort onder de vorm van longitudinale golven vanuit een trillingsbron via een middenstof naar de waarnemer
- De trillingen veroorzaken in de lucht opeenvolgend verdikkingen en verdunningen v/e luchtmoleculen, er ontstaan gebieden van lage & hoge druk
- Kenmerken van het geluid
• Toon
- Een voor het menselijk oor waarneembaar geluid met een vaste frequentie en een vaste klanksamenstelling, bepaald door de boventonen
• Toonhoogte
- Frequentie van de periodieke trilling
- Menselijk oor neemt frequenties waar tussen 20 Hz en 20.000 Hz
• Toonsterkte
- Hoeveelheid trillingsenergie die per tijdseenheid door ons oor wordt opgevangen, uitgedrukt in decibel
• Toonklank (timbre)
- wordt eenzelfde noot voortgebracht door verschillende instrumenten, dan kan men ze duidelijk van elkaar onderscheiden, toon bezit z’n specifieke toonklank.
• Doppler-effect
- De schijnbare verandering van geluid door een snelheidsverschil tussen de zender en de ontvanger.