Samenvatting Natuurkunde hoofdstuk 1
Elektrische energie
In de natuurkunde gebruiken we de Joule (J) als eenheid van energie. Omdat dit een erg kleine hoeveelheid is gebruiken we voor het energiegebruik in huis het kilowattuur (kWh).
1,0 kWh = 3,6 106 J
Met de kilowattuurmeter in de meterkast wordt de elektrische energie bijgehouden die je in huis gebruikt.
Energie en vermogen
Het vermogen P geeft aan hoeveel energie E een apparaat per seconde gebruikt. Je berekent het vermogen met:
P =E/ Δt
Het elektrisch vermogen Pel van een elektrisch apparaat kun je berekenen door spanning U en stroomsterkte te vermenigvuldigen:
Pel = U I
schakelingen
Een elektrische schakeling bestaat in ieder geval uit een spanningsbron, aansluitsnoeren en een energiegebruiker zoals een lamp, een bel of motor. Je kunt de schakeling uitbreiden met bijvoorbeeld schakelaars, spanningsmeters of stroommeters.
Een spanningsmeter wordt parallel geschakeld aan de component waarover je de spanning wilt meten. Een stroommeter staat in serie met de component waardoor de te meten stroom gaat.
Spanning, stroomsterkte en weerstand
Elke elektrische component heeft zijn eigen weerstand R. Deze bereken je met de formule van Ohm:
U = I R of R = U/I
Bij componenten met constante weerstand geldt de wet van Ohm: spanning en stroomsterkte zijn recht evenredig met elkaar.
De weerstand van aansluitsnoeren, gesloten schakelaars en ideale stroommeters is meestal verwaarloosbaar klein ten opzichte van de andere componenten.
De weerstand van open schakelaars, lucht en ideale spanningsmeters is meestal oneindig groot.
Soortelijke weerstand
De weerstand van een draad kun je berekenen met :
R = ρ ℓ/ A
Daarin stelt ρ de soortelijke weerstand voor, een materiaaleigenschap met als SI-eenheid Ωm.
A is het oppervlak van de doorsnede in m2 . l is de lengte in m.
Bij alle metalen is de soortelijke weerstand afhankelijk van de temperatuur. Er zijn een paar alliages zoals constantaan en nichroom waarbij de soortelijke weerstand constant blijft
weerstanden
Er zijn verschillende typen weerstanden:
- componenten met een constante weerstand: ohmse weerstanden;
- componenten waarvan de weerstandswaarde afhangt van de temperatuur: lampjes, NTC- en PTC- weerstanden;
- componenten waarvan de weerstand afhangt van de hoeveelheid licht die erop valt: LDR's.
schakelingen
Bij een serieschakeling
- verdeelt de spanning zich over de weerstanden;
- staat de grootste spanning over de grootste weerstand;
- is de stroomsterkte door de weerstanden even groot;
- is de vervangingsweerstand groter dan de grootste weerstand;
- bereken je deze vervangingsweerstand met
Rv = R1 + R2 + ...
Bij een parallelschakeling
- verdeelt de stroom zich over de weerstanden;
- gaat de grootste stroom door de kleinste weerstand;
- is de spanning over de weerstanden even groot;
- is de vervangingsweerstand kleiner dan de kleinste weerstand;
- bereken je de vervangingsweerstand via
1/Rv = 1/R1 + 1/R2 + ...
Met behulp van weerstanden die veranderen bij verandering van lichtsterkte of van temperatuur is het mogelijk storingsmelders te maken. Je plaatst deze weerstanden dan in serie met een ohmse weerstand.
veiligheid
Stromen door het menselijk lichaam kunnen fatale gevolgen hebben. Daarom is in huis het gebruik van randaarde, dubbele isolatie, aardlekschakelaars en smeltveiligheden noodzakelijk.
Samenvatting Natuurkunde hoofdstuk 9
Eigenschappen van magneten
Er zijn twee soorten magneten, namelijk permanente magneten en elektromagneten. Bij permanente magneten blijven de eigenschappen magnetisch. De kracht is het grootst bij de magnetische polen. (zuid + noord trekken elkaar aan en zuid + zuid /noord + noord stoten elkaar af). Ze kunnen hun magnetisme verliezen door verhitting en beschadiging.
Elektromagneten zijn spoelen van koperdraad, waar een elektrische stroom doorheen gaat, je kunt het in- en uitschakelen.
Een magneet verandert de ruimte om zich heen, dit wordt een magnetisch veld genoemd. Dit kun je zichtbaar maken door het in de buurt te zetten van een voorwerp die gevoelig is voor magnetische krachten. Wanneer je een veld wilt tekenen doe je dit schematisch doormiddel van veldlijnen.
De pijlen van de veldlijnen geven de richting/polen aan (pijl wijst altijd naar het noorden).Buiten de magneet lopen de veldlijnen altijd van noord naar zuid (naar de polen).
De aarde bevat ook een magnetisch veld, wat door de vloeibare kern komt. Beide polen zijn magnetisch.
Voorwerpen van ijzer, nikkel of kobalt kun je het magnetische veld activeren door het te magnetiseren. Wanneer zo’n magneet z’n magnetisme weer verliest heet dit demagnetiseren.
Een relais kun je gebruiken als schakelaar die je bedient met een kleine spanning.
De sterkte en richting van het magnetische veld
De magnetische veld sterkte wordt aangegeven met het symbool B, de eenheid is T (tesla). Wanneer er een pijl boven het symbool staat gegeven geeft dit de richting aan van het magnetische veld.
Rechterhandregel: vingers in de richting van de stroom, waar de duim heen wijst is de Noordpool.
De sterkte van een elektromagneet is groter als de stroom in de spoel groter is, de spoel m eer windingen heeft en er een weekijzeren kern inzit.
Wanneer veldlijnen evenwijdig aan elkaar lopen heet dit een homogeen veld, dit is bijvoorbeeld in de kern van een spoel.
De lorentzkracht op een stroomdraad
Een magnetisch veld oefent een kracht uit op een stroomvoerende draad: de Lorentzkracht, Fl.
Linkerhandregel:
- Vingers in de richting van de stroom (aangegeven met I).
- Magneetveldlijnen in de handpalm ‘’opvangen’’.
- Duim geeft de richting van de Lorentzkracht.
Stroom komt naar je toe. Stroom gaat van je weg.
De Lorentzkracht staat loodrecht op de richting van de stroom en ook met de richting van de magnetische veldsterkte.
Wanneer de Brichting verandert wisselt de Lorentzkracht.
Wanneer de richting van de stroom en van de Brichting gelijk zijn, dan is de Lorentzkracht 0.
Wanneer loodrecht:
Fl = B x I x l
Fl = Lorentzkracht in Newton.
B = magnetische veldsterkte in tesla.
I = stroomsterkte in ampère.
L = lengte draad in meter.
Lorentzkracht is maximaal wanneer de stroomsterkte en Brichting loodrecht op elkaar staat.
Lorentzkracht is 0 wanneer de stroomsterkte evenwijdig loopt met Brichting.
De elektromotor
Een elektromotor laat een as draaien, op de as zit een spoel, ook wel rotor genoemd. De polen vormen de stator.
De stroom loopt via 2 koolborsteltjes die met een veertje tegen twee ronde contactschijven worden gedrukt. Dit bij elkaar heet de commutator, deze blijft draaien doordat de stroom door de rotor elke halve slag van richting verandert.
De lorentzkracht op vrije geladen deeltjes
Wanneer een elektrische stroom door een draad in een magnetisch veld loopt, is er een Lorentzkracht aanwezig.
Met Helmholtzspoelen kun je een homogeen magneetveld maken.
Geladen deeltjes die loodrecht een magnetisch veld ingaan, buigen af. Ze ondervinden een Lorentzkracht die loodrecht staat op de richting van de snelheid en loodrecht op de Brichting. Hoe groter de Lorentzkracht des te groter de afbuiging. Wanneer de deeltjes evenwijdig aan de veldlijnen bewegen is de Lorentzkracht 0.
In een televisie zitten elektronenkanonnen die drie elektronenbundels naar het scherm sturen, onderweg gaan ze langs 2 spoelen.
De lijnspoel zorgt voor horizontale afbuigingen. Wanneer de stroomsterkte in de draad 0 is dan komen de elektronenbundels in het midden van het beeld.
Beeldspoelen zorgen voor een verticale afbuiging. De Nederlandse televisie heeft 625 veldlijnen. Door een metalen omhulsel om de televisie vermijd je storingen.
Elektrische energie
In de natuurkunde gebruiken we de Joule (J) als eenheid van energie. Omdat dit een erg kleine hoeveelheid is gebruiken we voor het energiegebruik in huis het kilowattuur (kWh).
1,0 kWh = 3,6 106 J
Met de kilowattuurmeter in de meterkast wordt de elektrische energie bijgehouden die je in huis gebruikt.
Energie en vermogen
Het vermogen P geeft aan hoeveel energie E een apparaat per seconde gebruikt. Je berekent het vermogen met:
P =E/ Δt
Pel = U I
schakelingen
Een elektrische schakeling bestaat in ieder geval uit een spanningsbron, aansluitsnoeren en een energiegebruiker zoals een lamp, een bel of motor. Je kunt de schakeling uitbreiden met bijvoorbeeld schakelaars, spanningsmeters of stroommeters.
Een spanningsmeter wordt parallel geschakeld aan de component waarover je de spanning wilt meten. Een stroommeter staat in serie met de component waardoor de te meten stroom gaat.
Spanning, stroomsterkte en weerstand
Elke elektrische component heeft zijn eigen weerstand R. Deze bereken je met de formule van Ohm:
U = I R of R = U/I
Bij componenten met constante weerstand geldt de wet van Ohm: spanning en stroomsterkte zijn recht evenredig met elkaar.
De weerstand van aansluitsnoeren, gesloten schakelaars en ideale stroommeters is meestal verwaarloosbaar klein ten opzichte van de andere componenten.
De weerstand van open schakelaars, lucht en ideale spanningsmeters is meestal oneindig groot.
Soortelijke weerstand
De weerstand van een draad kun je berekenen met :
Daarin stelt ρ de soortelijke weerstand voor, een materiaaleigenschap met als SI-eenheid Ωm.
A is het oppervlak van de doorsnede in m2 . l is de lengte in m.
Bij alle metalen is de soortelijke weerstand afhankelijk van de temperatuur. Er zijn een paar alliages zoals constantaan en nichroom waarbij de soortelijke weerstand constant blijft
weerstanden
Er zijn verschillende typen weerstanden:
- componenten met een constante weerstand: ohmse weerstanden;
- componenten waarvan de weerstandswaarde afhangt van de temperatuur: lampjes, NTC- en PTC- weerstanden;
- componenten waarvan de weerstand afhangt van de hoeveelheid licht die erop valt: LDR's.
schakelingen
Bij een serieschakeling
- verdeelt de spanning zich over de weerstanden;
- staat de grootste spanning over de grootste weerstand;
- is de stroomsterkte door de weerstanden even groot;
- is de vervangingsweerstand groter dan de grootste weerstand;
Rv = R1 + R2 + ...
Bij een parallelschakeling
- verdeelt de stroom zich over de weerstanden;
- gaat de grootste stroom door de kleinste weerstand;
- is de spanning over de weerstanden even groot;
- is de vervangingsweerstand kleiner dan de kleinste weerstand;
- bereken je de vervangingsweerstand via
1/Rv = 1/R1 + 1/R2 + ...
Met behulp van weerstanden die veranderen bij verandering van lichtsterkte of van temperatuur is het mogelijk storingsmelders te maken. Je plaatst deze weerstanden dan in serie met een ohmse weerstand.
veiligheid
Stromen door het menselijk lichaam kunnen fatale gevolgen hebben. Daarom is in huis het gebruik van randaarde, dubbele isolatie, aardlekschakelaars en smeltveiligheden noodzakelijk.
Samenvatting Natuurkunde hoofdstuk 9
Eigenschappen van magneten
Elektromagneten zijn spoelen van koperdraad, waar een elektrische stroom doorheen gaat, je kunt het in- en uitschakelen.
Een magneet verandert de ruimte om zich heen, dit wordt een magnetisch veld genoemd. Dit kun je zichtbaar maken door het in de buurt te zetten van een voorwerp die gevoelig is voor magnetische krachten. Wanneer je een veld wilt tekenen doe je dit schematisch doormiddel van veldlijnen.
De pijlen van de veldlijnen geven de richting/polen aan (pijl wijst altijd naar het noorden).Buiten de magneet lopen de veldlijnen altijd van noord naar zuid (naar de polen).
De aarde bevat ook een magnetisch veld, wat door de vloeibare kern komt. Beide polen zijn magnetisch.
Voorwerpen van ijzer, nikkel of kobalt kun je het magnetische veld activeren door het te magnetiseren. Wanneer zo’n magneet z’n magnetisme weer verliest heet dit demagnetiseren.
Een relais kun je gebruiken als schakelaar die je bedient met een kleine spanning.
De sterkte en richting van het magnetische veld
De magnetische veld sterkte wordt aangegeven met het symbool B, de eenheid is T (tesla). Wanneer er een pijl boven het symbool staat gegeven geeft dit de richting aan van het magnetische veld.
Rechterhandregel: vingers in de richting van de stroom, waar de duim heen wijst is de Noordpool.
De sterkte van een elektromagneet is groter als de stroom in de spoel groter is, de spoel m eer windingen heeft en er een weekijzeren kern inzit.
Wanneer veldlijnen evenwijdig aan elkaar lopen heet dit een homogeen veld, dit is bijvoorbeeld in de kern van een spoel.
Een magnetisch veld oefent een kracht uit op een stroomvoerende draad: de Lorentzkracht, Fl.
Linkerhandregel:
- Vingers in de richting van de stroom (aangegeven met I).
- Magneetveldlijnen in de handpalm ‘’opvangen’’.
- Duim geeft de richting van de Lorentzkracht.
Stroom komt naar je toe. Stroom gaat van je weg.
De Lorentzkracht staat loodrecht op de richting van de stroom en ook met de richting van de magnetische veldsterkte.
Wanneer de Brichting verandert wisselt de Lorentzkracht.
Wanneer de richting van de stroom en van de Brichting gelijk zijn, dan is de Lorentzkracht 0.
Wanneer loodrecht:
Fl = B x I x l
Fl = Lorentzkracht in Newton.
B = magnetische veldsterkte in tesla.
I = stroomsterkte in ampère.
L = lengte draad in meter.
Lorentzkracht is maximaal wanneer de stroomsterkte en Brichting loodrecht op elkaar staat.
De elektromotor
Een elektromotor laat een as draaien, op de as zit een spoel, ook wel rotor genoemd. De polen vormen de stator.
De stroom loopt via 2 koolborsteltjes die met een veertje tegen twee ronde contactschijven worden gedrukt. Dit bij elkaar heet de commutator, deze blijft draaien doordat de stroom door de rotor elke halve slag van richting verandert.
De lorentzkracht op vrije geladen deeltjes
Wanneer een elektrische stroom door een draad in een magnetisch veld loopt, is er een Lorentzkracht aanwezig.
Met Helmholtzspoelen kun je een homogeen magneetveld maken.
Geladen deeltjes die loodrecht een magnetisch veld ingaan, buigen af. Ze ondervinden een Lorentzkracht die loodrecht staat op de richting van de snelheid en loodrecht op de Brichting. Hoe groter de Lorentzkracht des te groter de afbuiging. Wanneer de deeltjes evenwijdig aan de veldlijnen bewegen is de Lorentzkracht 0.
In een televisie zitten elektronenkanonnen die drie elektronenbundels naar het scherm sturen, onderweg gaan ze langs 2 spoelen.
De lijnspoel zorgt voor horizontale afbuigingen. Wanneer de stroomsterkte in de draad 0 is dan komen de elektronenbundels in het midden van het beeld.
REACTIES
:name
:name
:comment
1 seconde geleden