Hoofdstuk 1 t/m 16

Een stroomsterkte meter moet een kleine weerstand hebben, een spanningsmeter moet een grote weerstand hebben. ‘

Bij een serieschakeling van lampjes is de stroomsterkte(I) overal gelijk. De

spanning(U) van de bron verdeelt zich over de lampjes.

Bij een parallelschakeling is de stroomsterkte(I) verdeeld en de spanning(U) is overal gelijk.

Grootheid                          symbool                              eenheid                              symbool

spanning                             U                                            volt                                       V

stroomsterkte                  I                                              ampère                                               A

weerstand                         R                                            ohm                                      Ω

De wet van Ohm

Dit verband is genoemd naar Georg S. Ohm. De weerstand is constant. Van de meeste voorwerpen verandert de weerstand als bijv. de temperatuur verandert. Zo’n weerstand voldoet niet aan de wet van Ohm. Met de formule kun je de weerstand uitrekenen

bij die bepaalde temperatuur.

Als de spanning 2x zo groot wordt zal de stroomsterkte ook 2x zo groot worden. De stroomsterkte en spanning zijn dan recht evenredig, dat is een grafiek met een rechte lijn door de oorsprong. De weerstand blijft dan constant. Verdubbel je de weerstand en laat je de spanning hetzelfde dan halveert de stroomsterkte.

De weerstand en stroomsterkte zijn dan omgekeerd evenredig.

Elektrische energie.

Elektrische energie komt vrij door een chemische reactie. In een kerncentrale word kernenergie omgezet in elektrische energie. Een waterkrachtcentrale haalt energie uit de zwaarte-energie van het water.

Voor energie

gebruik je het symbool E, de eenheid voor energie is joule (J)

de eenheid van vermogen is J/s dat is hetzelfde als watt (W)

voor joule wordt ook vaak kilowattuur (kWh) gebruikt

de energie die per seconde wordt omgezet is het vermogen van een apparaat.

E (in kWh) = P (in kW) X t (in uren)

De energie die het apparaat per seconde omzet hangt al van de spanning en de stroomsterkte.

P = U · I

Elektromagneten.

Met een elektrische stroom en spoel is het mogelijk magneetvelden te maken. Ze zijn sterker dan permanente magneten. Het veld wordt sterker door 3 dingen. Door een groter aantal windingen, als de stroomsterkte toeneemt en als er in de spoel een ijzeren kern zit. De sterkte wordt gemeten is tesla (T). De sterkte

van het aardmagnetisch veld in Nederland is 4,7 ·10 ^ -5 T.

10.3

Serie.

De stroomsterkte (A) is overal gelijk.

De totale spanning wordt verdeeld. Utotaal = U₁ + U₂ + U₃ + etc…

De deelspanningen zijn recht evenredig met de weerstandwaarden.

 U₁ :  U₂ : U₃ = R₁ : R₂ : R₃

De vervangingsweerstand is de som (+) van de weerstanden van alle onderdelen.

Rv = R₁ + R₂ + R₃

Parallel

Elke vertakking heeft dezelfde spanning

De hoofdstroom

is gelijk aan de som van de vertakkingen

Itotaal = I₁ + I₂ + I₃ + etc..

De vertakkingen zijn omgekeerd evenredig met de weerstanden

I₁ : I₂ : I₃ =

De vervangingsweerstand bereken je met deze formule

 * Voor gecombineerde schakelingen pas je voor beide schakelingen de regels toe.

Hoofdstuk 4.

Een system dat zelfstandig een taak uitvoert is een automaat. Dit doet hij in 3 stappen.

De sensor neemt waar een geeft een elektrisch signaal.                   Waarnemen(sensor)

De verwerker verwerkt het signaal                                                            Verwerken(verwerker)

De actuator voert iets uit.                                                                                Uitvoeren (actuator)

Er zijn 3 soorten systemen een meet systeem, stuursysteem en een regelsysteem.

meetsysteem   waarneming > verwerken tot getal/grafiek > uitslag op display

Stuursysteem   waarneming > vergelijken (ingestelde waarde) > wel/geen alarm(actie)

Regelsysteem   waarneming > vergelijken (ingestelde waarde) > terugkoppeling om de temperatuur aan te passen.

Door het gebruik van apparaten kan de maatschappij onpersoonlijker worden omdat automaten ons leven makkelijker en minder gevaarlijk maken, daarmee worden mensen overbodig.

De ijkgrafiek geeft het verband aan tussen de gemeten grootheid en de spanning van de sensor.

Dit is een lineaire lijn.

Het bereik van de sensor is het gebied waarin de sensor kan meten.

De gevoeligheid is het aantal volt per eenheid (bijv. graden) van de gemeten grootheid (temperatuur) je kunt dit bereken door: het aantal volt te delen door

het meetbereik. De gevoeligheid is dat het aantal volt per °C.

Een grote gevoeligheid heeft een klein bereik en is dus preciezer.

Sommige sensoren zoals de drukschakelaar geven discrete signalen af, of een hoog signaal of een lage. Andere sensoren zoals de lichtsensor geven continue signalen af. Deze kunnen alle waarden hebben tussen 0 en 5 V. De corparator vergelijkt het signaal met de ingestelde waarde en maakt van een continue signaal een

discreet signaal.

&-poort: 2 ingangen 1 uitgang. Als allebei de ingangen een hoog signaal krijgen geeft de &-poort ook een hoog signaal door. Is 1 van beide of allebei laag dan geeft de &-poort een laag signaal door.

OF-poort: 2 ingangen, 1 uitgang. Als beide ingangen een laag signaal krijgen dan geeft de OF-poort een laag signaal door. Is 1 van beide of allebei hoog dan geeft de OF-poort een hoog signaal door.

Invertor: deze maakt van een hoog signaal een lage en van een laag signaal een hoge.

Geheugencel: geeft een hoog signaal zodra de set een hoog signaal krijgt. De uitgang blijft hoog ook als daarna set weer laag wordt. Als de reset een hoog signaal krijgt

geeft de geheugencel een laag signaal ook als de reset daarna weer laag is.

Als je set én reset indrukt wint set.

Teller: 3 ingangen, 4 uitgangen. Met de ingang aan/uit kun je de teller aanzetten. De teller werkt alleen als er een hoog signaal is. Bij een laag signaal telt de

teller niet verder.

Als de aan/uit ingang niet is aangesloten telt de teller ook.

Op de ingang tel pulsen gaat elke keer bij een puls (hoog signaal) de teller 1 omhoog. Een hoog signaal bij de ingang reset zet de teller op nul.

Bij het ontwerpen van een automaat begin je met drie stappen invoer, verwerking en uitvoer. Dit zet je in een blokschema en daaronder zet je welke onderdelen nodig zijn. Bij een ontwerpopdracht ga je systematisch volgens dit stappenplan te werk

 ees goed de tekst. De verwerkers kun je uit de opdracht halen

Stel vast aan elke voorwaarden het ontwerp moet voldoen

Maak een blokschema voor het systeem. Bedenk welke sensoren, verwerkers en actuatoren je nodig hebt.

Maak een tekening van je ontwerp

Bouw het ontwerp

Controleer of het gebouwde ontwerp aan alle voorwaarden voldoet en of er verbeteringen mogelijk zijn.

Bij een ingewikkeld probleem is het handiger om het probleem in kleinere stukjes op te splitsen

Het binaire getallenstelsel bestaat uit de cijfers 0 en 1 en het rekent met machten van 2. Getallen uit ons decimale stelsel kun je omzetten in het binaire stelsel en ook weer terug.

Digitale signalen bestaan uit reeksen 1 en 0. Analoge signalen zijn continue signalen. Een AD-omzetter zet analoge signalen om in binaire getallen. Het aantal bits van de AD-omzetter bepaalt de nauwkeurigheid. Hoe meer bits hoe nauwkeuriger.

Hoe bereken je welke binaire code de AD-omzetter maakt van de gegeven spanning:

Reken eerst uit in hoeveel stapjes de AD-omzetter het totale bereik verdeelt

Hoeveel volt is één stapje.

Welk stapje hoort bij de gevraagde spanning

Reken de binaire code uit van het decimale getal

Op digitale informatiedragers zoals de cd wordt de informatie als een reeks van nullen en enen. Bij een 0 wordt een putje gebrand en bij een 1 blijft het spiegelen. Bij het afspelen wordt de cd afgetast met een laser. Valt de laser tussen de putjes dan kaatst deze terug in een lichtgevoelige cel. Deze geeft dan een pulsje (1) af. Bij een putje kaatst er niets terug (0). In een DA-omzetter wordt dit weer omgezet in een continu signaal. Op een dvd kan meer omdat de sporen dichten bij elkaar zitten.

Hoofdstuk 5

Bij een trilling beweegt een voorwerp regelmatig heen en weer rond de evenwichtsstand, dat is het punt in het midden van een trilling. De  afstand tot de evenwichtsstand is de uitwijking (u). De amplitude (A) is de maximale uitwijking. De trillingstijd(T) is de tijd van één volledige trillen. De frequentie is het aantal trillingen per seconde. . Hertz (Hz) is de eenheid

van frequentie.

Trillingen kun je zichtbaar maken met een oscilloscoop of een computer. Je kunt

zo ook de trillingstijd meten.

Frequentie bepalen:

Neem zoveel mogelijk hele trillingen. Bepaal het aantal hokjes waar deze trillingen in staan

Bereken de tijd van de trillingen door het aantal hokjes te vermenigvuldigen met de tijdschaal. Let op eenheden! Div. betekent per hokje.

Bereken de trillingstijd

Bereken de frequentie

Een oscilloscoop met microfoon geeft van geluid de (u,t)-grafiek. De uitwijkingsgrafiek (u,t)-grafiek) van een harmonische trilling heeft de vorm van een sinus.

Voor een harmonisch trillend voorwerp geldt de wet van Hooke. Er is een kracht richting de evenwichtsstand die evenredig is met de

uitwijking. De formule is

c is de veerconstante in N/cm of N/m. hoe stugger de veer, hoe groter c.

De fase is een gedeelte van een hele trilling dat voltooid is gerekend vanaf fase nul.

De trillingstijd van een massa aan een veer bereken je met de formule:

De trillingstijd van een slinger kun je uitrekenen met de formule

En vaste frequentie waarmee een voorwerp kan trillen is de eigenfrequentie van het voorwerp. Als een voorwerp in trilling wordt gebracht met precies zijn eigenfrequentie, kan het heftig gaan trillen. Dit heet resonantie. Resonantie kun je voorkomen door de trilling te dempen of de eigenfrequentie te veranderen.

Hoofdstuk 6

Een golf ontstaat doordat een trilling doorgegeven wordt. Een golf met bergen en dalen is transversaal. Een golf met verdichtingen en verdunningen is longitudinaal.

De afstand die de golf in 1T aflegt is de golflengte (λ)

Interferentie: 2 golven die op één plaats samenkomen, deze kunnen elkaar versterken of uitdoven. Bij ½ λ verschil vindt uitdoving

plaats.

Interferentiepatroon: bestaat uit knooplijnen en buiklijnen. Knooplijnen doven elkaar uit, buiklijnen versterken elkaar.

In een snaar ontstaat interferentie doordat golven heen en weer lopen.

Hoofdstuk 7

Een voorwerp kun je alleen zien als er vanaf het voorwerp licht in je oog schijnt of terugkaatst. Bij diffuse terugkaatsing wordt het licht in alle richtingen teruggekaatst. Bij spiegeling wordt het licht in één richting teruggekaatst. Hierbij geldt hoek van inval is gelijk aan de hoek van terugkaatsing.

Als een lichtstraal scheef op een stuk glas valt verandert de richting van de richtstraal. Dit heet breking. Ook wordt een deel spiegelend terug gekaatst. De invalshoek en de brekingshoek meet je vanaf de normaal. De hulplijn teken je waar de lichtstraal het glas raakt.

Bij de overgang van lucht naar een doorzichtige stof breekt licht naar de normaal toe. De brekingshoek is kleiner dan de invalshoek.  r < i.  je kunt de brekingsindex (n) berekenen met de wet van snellius.

Bij de overgang van een doorzichtige stof naar lucht breekt licht van de normaal af. De brekingshoek is dan groter dan de invalshoek.  r > i  Door de wet van snellius toe te passen kun je n uitrekenen.

Bij een te grote invalshoek vindt er totale terugkaatsing plaats, i > g.  Dit is bij glasvezel het geval. Er is ook een invalshoek waarbij de lichtstraal breekt langs het oppervlak. De brekingshoek is dan 90°. Dit heet de grenshoek. Je berekent dit met  

Het uiteenvallen van licht in kleuren heet kleurschifting of dispersie. De brekingsindex van een stof heeft bij elke kleur een andere waarde.

Er zijn twee soorten lenzen positieve (bolle) en negatieve (holle). Een positieve lens maakt van een voorwerp een reëel beeld op een scherm. Het beeld is omgedraaid en op z’n kop. Iedere lens heeft 2 brandpunten. Een evenwijdige lichtbundel gaat na een breking door de lens altijd door een brandpunt. De lens wordt aangegeven met een verticale lijn. Het midden van de lijn is het optisch middelpunt. Loodrecht op de lijn staat de hoofdas. Met drie constructielijnen bepaal je de plaatst en de grootte van het beeld.

Om een vergroting uit te rekenen gebruik je de formule    hierbij is b de grootte van het beeld en v de grootte van het voorwerp. Als v groter is dan f dan geldt  

Een virtueel beeld heeft bepaalde kenmerken

Altijd vergroot

Rechtop

Voorwerp en virtueel beeld aan dezelfde kant van de lens.

Voorwerp afstand is kleiner dan brandpuntafstand.  v < f

De plaatst vind je met twee constructiestralen. Door het optisch middelpunt en door het brandpunt aan de andere kant van de lens.

De ooglens kan accommoderen, zodat je scherp kunt zien vanaf 20 cm (het nabijheidpunt)

tot oneindig. Op het netvlies ontstaat het beeld.

het brandpuntsafstand van je hoornvlies en lens is 17 mm. de diameter van het ook is ook 17 mm. Om de sterkte van de lens uit te rekenen gebruik je de formule  . Sterkte wordt

uitgedrukt in dioptrie (dpt)

de sterkte van het oog is dus  

 let op! F moet in meters!

Hoofdstuk 8

De eerste wet van newton.

Een voorwerp waarop geen netto kracht werkt, staat stil of beweegt met constante snelheid in een rechte lijn. Er is een kracht nodig om een voorwerp

te laten: versnellen, af te remmen, een bocht te laten maken.

Voor een richtingsverandering bij een beweging is kracht nodig. Als een voorwerp zijn snelheid behoudt of in rust blijft als er geen kracht op werkt noem je dat traagheid. De eerste wet van newton heet daarom ook wel de traagheidswet. Hoe groter de massa van een voorwerp, hoe groter de traagheid. (Denk aan het hondje op de punt van de boot en als de boot plotseling afremt dat het hondje dan voorovervalt) De tweede wet van Newton De versnelling is recht evenredig met de kracht, maar omgekeerd evenredig met de massa.  Dit bereken je met   en bij remmen spreek je ook van een versnelling maar dan is het negatief. 1 newton is de kracht die nodig is om aan een massa van 1 kg een versnelling van 1 m/s2 te geven.

De zwaartekracht op een massa (m) bereken je met Fz = m · g, waarbij g de valversnelling is. Een weegschaal is een krachtmeter. De schaalverdeling is aangepast aan de zwaartekracht op Aarde. Je kunt ook van een veer een krachtmeter maken want de uitrekking/indrukking hangt af van de kracht. Een balans vergelijkt twee massa’s en kan overal (ook op andere planeten) gebruikt worden.

Als iets valt ondervindt dat luchtweerstand. De luchtweerstand neemt toe met de snelheid. Val je met constante snelheid, dan is de luchtweerstand even groot als de zwaartekracht.

De massa van 1 m3 is de dichtheid van een materiaal. Je kunt de dichtheid (rho) uitrekenen met de

formule:  ρ = m : v

de massa bereken je met de formule m = ρ · v

in binas T 8,9,10,11,12 kun je de dichtheid van veel stoffen vinden.

Hoofdstuk 9

Bewegingsenergie is de energie die nodig is om een voorwerp beweging te geven. Het is ook de energie die vrijkomt als het voorwerp weer afgeremd wordt.  Dit wordt ook wel kinetische

energie genoemd. Ek hangt af van massa en snelheid.

Voor bewegingsenergie geldt de formule: 

massa in kg, snelheid in m/s en Ek in joule.

Door de zwaartekracht wordt de energie van het water dan omgezet in bewegingsenergie. Deze energie heet zwaarte-energie. Dit reken je uit

met de formule: 

de hoogte in meter, massa in kg, valversnelling in m/s2

Het dal noem je nulniveau.

Door de zwaartekracht wordt zwaarte-energie omgezet in bewegingsenergie en omgekeerd. Als geen andere krachten een rol spelen dan is Ek + Ez constant.

Als een bal naar beneden valt wordt zwaarte-energie omgezet in bewegingsenergie. Bij het raken van de grond deukt de bal in hierin zit veerenergie. Bij het terugstuiteren komt veerenergie weer vrij als bewegingsenergie.

Bij iedere energie omzetting ontstaat warmte. Voor warmte gebruik je ook de eenheid joule (J)

Arbeid is energie omzetten door middel van krachten. De grootte van de arbeid is gelijk aan de verandering van bewegingsenergie. Arbeid = kracht x verplaatsing.

Bij remmen is de formule

dus bij positieve arbeid is er toename van bewegingsenergie. En bij negatieve energie is er een afname van bewegingsenergie. In het kort is dit dus arbeid = verandering van bewegingsenergie.

Als er meer dan één kracht op een voorwerp werkt en die werken elkaar tegen dan reken je met netto arbeid dit is de verandering van bewegingsenergie. Als de tegengestelde krachten even groot zijn dan is de netto arbeid nul. De

bewegingsenergie verandert niet. Netto arbeid is dus de netto energie toevoer.

Als gevolg van weerstandskrachten is er energie nodig om met constante snelheid te bewegen. Met wisselende snelheden rijden kost extra energie doordat de weerstandskrachten het voertuig afremmen deze energie wordt omgezet in warmte energie. Tenzij je bij het afremmen de energie opslaat.

Vroeger gebruikte men paardenkracht om het vermogen uit te drukken nu wordt dat in kW gedaan. Als een auto een vermogen heeft van 40 kW kun je zeggen dat de motor 40

kJ energie per seconde omzet. Voor vermogen geldt kracht x snelheid.

De hoeveelheid energie die een voortuig nodig heeft hangt af van de totale weerstandskracht en het rendement van de motor. Bij constante snelheid is de motorkracht even groot als de totale weerstandskracht. Het rendement is de omzetting van chemische energie naar bewegingsenergie waarbij ook warmte verloren gaat. Het rendement is het percentage wat overblijft om voort te bewegen. Dit bereken je met

Hoofdstuk 10

10.1

Elektriciteit komt bij de meterkast het huis binnen. Hier meet de kWh-meter het energieverbruik. Na de kWh-meter wordt het net verdeeld in een aantal groepen. Elke groep is beveiligd met een zekering. De zekering voorkomt dat de stroom te groot wordt door overbelasting of kortsluiting. Andere veiligheidsvoorzieningen zijn: de aardlekschakelaar en randaard. Ook zijn veel apparaten dubbel geïsoleerd.

Door oververhitting van draden of apparaten kan brand ontstaan. Een ander gevaar is stroom door je lichaam. Bij 40 mA kun je al een hartstilstand krijgen.

10.2

De weerstand van een draad kun je uitrekenen met de formule

Hierbij is l de lengte in meter.

A is de doorsnede in m2

ρ is de soortelijke weerstand en is de stofeigenschap van het materiaal waarvan de

draad gemaakt is. De eenheid is  oftewel Ωm.

De eenheid van R is Ω

Geleiders zijn stoffen met een kleine soortelijke weerstand, zoals zilver, koper en alle andere metalen. Isolatoren hebben een zeer grote soortelijke weerstand, zoals robber, glas en porselein. Sommige stoffen zitten er tussenin dit zijn halfgeleiders, zoals silicium en germanium.

Een ohmse weerstand is een weerstand waarvan de waarde constant is. De ohmse weerstand voldoet aan de wet van Ohm; als de spanning 2x zo groot wordt, wordt de stroomsterkte ook 2x zo groot. De weerstand van een weerstand wordt vaak aangegeven door middel van kleurringen. Deze vindt je in Binas T16E.

Er zijn speciale weerstanden waarbij de waarde afhangt van de temperatuur (NTC-weerstand) of de hoeveelheid licht (LDR). Een led is een lichtbron die de stroom maar in één richting doorlaat, verder gebruiken ze weinig energie en gaan lang mee.

10.4

Elektriciteit wordt toegepast om energie te transporteren, bijv. bewegingsenergie, stralingsenergie of warmte.  Ook kan elektriciteit gebruikt worden om informatie over te dragen bijv. televisie, computer, internet. De grootte van de elektrische spanning kan veranderd worden met een transformator (zie 13.3). Als je meet met een computer heb je een sensor, een AD-omzetter en de juiste software nodig. In de schakeling van een sensor zitten onderdelen waarvan de elektrische eigenschappen afhangen van de te meten grootheid.

Hoofdstuk 11 

Bij een kracht is niet alleen de grootte van belang maar

ook de richting.

Grootheden waarbij de richting van belang is, heten vectoren. Grootheden zonder richting zijn scalars. Een vector teken je met een pijl, die de richting en de grootte op schaal aangeeft. De pijl begint op het voorwerp waar de kracht op werkt, dit heeft het aangrijpingspunt. Bij het optellen van krachten moet je rekening houden met de richting. Bij tegenovergestelde richting moet je ze van elkaar aftrekken. De totale kracht is Fsom oftewel de somkracht. Met ‘evenwicht van krachten’ wordt bedoeld dat de nettokracht nul is.

Als een voorwerp ergens op staat, wordt het gedragen door de veerkracht. De veerkracht staat altijd loodrecht op het steunvlak, dit heet de normaalkracht Fn

Vectoren die niet op 1 lijn liggen kun je optellen met de ‘parallellogrammethode’ of met de ‘opstart methode’.

Een cabine wordt omlaag getrokken door de zwaartekracht en omhoog gehouden door de spankrachten in de kabel. De spankrachten hebben de richting van de kabel. De somkracht van die 2 krachten is gelijk aal de zwaartekracht maar dan in tegengestelde richting.

Een kracht kun je met behulp van een parallellogram ontbinden in 2 krachten die samen dezelfde werking hebben. De twee nieuwe krachten heten componenten. Het ontbinden doe je door een parallellogram te tekenen maar dan omgekeerde volgode. Je begint met de somkracht en tekent dan de componenten. Deze componenten samen vormen weer de somkracht die gelijk is aan de zwaartekracht van de lamp.

Je kunt een bocht maken door middel van dwarskrachten. Bij een trein zorgt de rails voor een dwarskracht. Bij hoge snelheid is die kracht heel groot. Om de rails te helpen worden de bochten schuin gelegd zo staat de normaalkracht ook schuin waardoor er minder dwarskracht van de rails nodig is.

Als 2 krachten loodrecht op elkaar staan kun je de somkracht uitrekenen met de stelling van Pythagoras (a2 +b2 = c2) dit kan alleen als er een hoek van 90° is.

Een andere manier is met de  ;  ;    (sos; cas; toa)

vergeet niet sin -1 te doen als je hoeken moet berekenen!

Op een helling kun je de zwaartekracht ontbinden in een kracht langs de helling en een kracht loodrecht op de helling. De grootte van de krachten kun je uitrekenen met de sinus en de cosinus. (zie plaatje blz. 19 voor meer informatie)

De derde wet van newton

kracht is een wisselwerking tussen twee voorwerpen A en B. de kracht van A op B is even groot als de kracht van B op A. de richtingen van de krachten zijn tegengesteld: F A op B = F B op A

De normaalkracht en de kracht op de grond (gewicht) vormen samen een krachtenpaar volgens de derde wet van Newton.

Bij het rekenen aan gekoppelde voertuigen maak je onderscheid tussen het geheel en elk onderdeel. Voor zowel het geheel als elk

onderdeel geldt de tweede wet van newton. (Fnetto  = mtotaal · a)

je telt alle krachten op, vul je in bij F. en je telt alle kilo’s op en vul je in mij massa.

Hoofdstuk 15

15.1

De zon zendt verschillende soorten straling uit. Een deel van de straling is zichtbaar, het andere deel niet. Het zichtbare deel is het kleurenspectrum dat ontstaat uit wit licht.

Rood – oranje – geel – groen – blauw – paars.                

Elke kleur heeft zijn eigen golflengte. Binas T19

De lichtsnelheid kun je berekenen met             

Een lichtjaar is de afstand die het licht aflegt in 1 jaar.

Binas T31

Verder zorgt infrarood ervoor dat de zon warmt aanvoelt en ultraviolet zorgt ervoor dat je bruin wordt. Microgolven worden in een magnetron gebruikt. En de telefoon gebruikt radiogolven. Röntgenstraling wordt in het ziekenhuis veel gebruikt voor foto’s. En bij bestraling wordt meestal gammastraling gebruikt.

 Röntgenstraling wordt uitgezonden door stoffen die beschoten worden met snelle elektronen in een röntgenbuis.

Sommige stoffen zenden “spontaan” straling uit, dit heet radioactiviteit en is ontdekt door Henri Becquerel. Deze straling komt uit de kern van het atoom en heet daarom kernstraling. Er zijn 3 soorten kernstraling; α- β- en γ-straling.

15.2

Kernstraling en röntgenstraling hebben 2 belangrijke eigenschappen

Ioniserend vermogen

Doordringend vermogen (dracht)

Ionisatie vindt plaats als de straling van een radioactieve stof met grote snelheid elektronen van moleculen los slaat. Hierbij krijgen moleculen een lading, ze worden ionen. Zowel röntgen- en kernstraling kunnen moleculen ioniseren. Deze straling heet ook wel ioniserende straling.

Ionisatie vindt plaats als de straling van een radioactieve stof met grote snelheid elektronen van moleculen los slaat. Hierbij krijgen moleculen een lading, ze worden ionen. Zowel röntgen- en kernstraling kunnen moleculen ioniseren. Deze straling heet ook wel ioniserende straling.

Dracht oftewel doordringend vermogen, de dracht hangt af van de dichtheid van de stof en het soort straling. De dracht is de afstand die de straling aflegt in een stof.

α kun je tegen houden met papier, dus kleine dracht, β met aluminium folie en γ met lood & metalen, dus grote dracht.

Straling kun je aantonen met dradenkamers, GM-tellers en badges. De werking is gebaseerd op het ioniserend vermogen van straling. In de dradenkamer en GM-teller ioniseert de binnenkomende straling het aanwezige gas, zodat dit gaat geleiden. Een badge bestaat uit een fotografische plaat die door ioniserende straling zwart wordt.

15. 3

Bij het uitzenden van straling verdwijnen de atomen van de ene soort en ontstaan nieuwe atomen. Dit heet radioactief verval.

De activiteit A van een radioactieve stof is het aantal kernen dat per seconde vervalt. De eenheid is becquerel. De halveringstijd is de tijdsduur waarin de activiteit halveert. Ook de stralingsintensiteit en het aantal radioactieve kernen is dan gehalveerd.

langzaamverval (grote t ½ ) > activiteit laag.

Snelverval (kleine t ½ ) > activiteit hoog.

Vb.   als t ½ 8 dagen is. Dan is met n = 4, 32 dagen verstreken. Dus na 32 dagen is er over van de oorspronkelijke activiteit.

Een atoom is opgebouwd uit een kern met daaromheen schillen waar zich elektronen bevinden. De kern bestaat uit protonen en neutronen. Het aantal protonen bepaalt de atoomsoort. Isotopen zijn atomen met hetzelfde aantal protonen en een verschillend aantal neutronen.

Atoomnummer

(6) = aantal protonen

massagetal (14)  - atoomnummer (6)  = aantal neutronen (8)

massagetal (14) = protonen + neutronen

Als een kern vervalt, ontstaat er een nieuwe kern. Dat heet een kernreactie, die je weergeeft in een vervalvergelijking. Bij elk verval blijft zowel de lading als het aantal kerndeeltjes behouden. Binas T25

Er zijn 2 soorten “deeltjes” die vrijkomen.

α straling geeft een heliumdeeltje,

β straling geeft een elektron,  *

Vervalvergelijking opstellen

Zoek de juiste isotoop en zoek om welk soort verval het gaat (α of β)

Schrijf de dingen die je van de vergelijking weet op

Reken de ombekende uit, en zoek het goede atoom erbij.

( Kijk bij het atoom welk deeltje vrij komt voor de volgende vervalvergelijking)

15.4

Je raakt besmet als je in aanraking komt met een radioactieve bron. Straling verstoort processen in cellen door de vorming van ionen. Mutaties in het DNA kunnen leiden tot tumoren.

De stralingsdosis is de hoeveelheid stralingsenergie die door 1 kg weefsel

geabsorbeerd wordt. De eenheid is J/kg of gray. Dit bereken je met

D = stralingsdosis in gray. 1 gray = 1 J/kg

m = bestraalde massa

Estr = stralingsenergie

Het dosisequivalent is de stralingsdosis vermenigvuldigd met de weegfactor. De

eenheid van dosisequivalent is sievert.

H = sievert (Sv)

Q = weegfactor. α straling 20; β,γ & röntgenstraling 1.

D = stralingsdosis (Gry)

Je staat voortdurend bloot aan straling uit de ruimte en de aarde. Dit is de natuurlijke achtergrondstraling. Daarnaast is er ook kunstmatige straling dit ontvang je vanuit de gezondheidszorg. Internationaal zijn er dosislimieten afgesproken. Binas T 27G.

Hoofdstuk 16

16.1

In de geneeskunde past men straling toe bij het stellen van diagnoses, radiodiagnostiek, en voor het behandelen van tumoren, radiotherapie.

Je kunt je op 2 manieren beschermen tegen straling.

Door afscherming met stoffen zoals lood/beton. Heeft te maken met halveringsdikte.

Door voldoende afstand te nemen van de radioactieve bron.

De halveringsdikte van een stof is de dikte waarbij de helft van de straling wordt tegen gehouden. Bij een tweemaal zo grote afstand is de intensiteit van de straling 4x zo klein.

De halveringsdikte is afhankelijk van:

Dichtheid

Energie van de straling  Binas T28E

!! let op. De halveringsdikte geldt alleen bij elektromagnetische straling of röntgen.

De halveringsdikte kun je berekenen met

In de industrie en de wetenschap vind je vele toepassingen van ioniserende straling. Voorbeelden zijn materiaalonderzoek, hierbij wordt straling gebruikt om zwakke plekken aan te tonen. Voedselconservering, micro-organismen doden om rotting te voorkomen. Ouderdomsbepaling, halfwaardetijd gebruiken om de leeftijd te bepalen. Energievoorziening, plutonium gebruiken als brandstof voor een ruimtesonde.

Bij kernsplijting splitst een zware kern, zoals uranium, in twee middelzware kernen doordat hij getroffen wordt door een neutron. Voor het splijten van een U-235 hoeft het neutron maar een kleine snelheid te hebben. Bij de reactie wordt massa omgezet in energie.

Bij kernreacties veranderd de totale massa zoveel dat het te meten is. De massa na de reactie is kleiner dan voor de reactie. De verloren massa is de hoeveelheid energie die vrijgekomen is, dit kun je met het massadefect berekenen.

Hoeveelheid energie berekenen

Zoek de massa’s van alle deeltjes op in de isotopentabel. In die tabel staat

atoommassa’s.

Binas T25