Elektrisch veld (Natuurkunde vwo), les 3: Terugblik quiz

• newEditor
• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4-6

Introductie

Terugblik quiz met 11 vragen over veldlijnen, de wet van Coulomb, Fel = q·E, spanning, energie, elektronvolt, röntgenbuis en lineaire versneller, met rekenvragen en een open vraag.

Bliksem boven Dallas, 2015 (foto: NOAA, publiek domein)

EXAMENSTOF · D2 · ELEKTRISCH VELD

Quiz

Terugblik: Elektrisch veld

Les 3 van 3. Leerlingen beantwoorden individueel; bespreek na elke paar vragen kort de antwoorden. Image credit: NOAA Photo Library / Wikimedia Commons, publiek domein

Vul in

Een elektronvolt is de energie die een elektron wint bij 1 V spanning. De eV is een eenheid van energie, en 1 eV = 1,602·10⁻¹⁹ J, dus veel kleiner dan een joule.

1 V

energie

1,602·10⁻¹⁹

1 kV

spanning

Syllabus D2.2: eenheid elektronvolt. Fout: eV opvatten als spanning.

Beide ladingen in de wet van Coulomb worden 2 keer zo groot, r blijft gelijk. Fel?

A

Fel wordt 2 keer zo groot

B

Fel wordt 8 keer zo groot

C

Fel wordt 4 keer zo groot

D

Fel blijft gelijk

Fel ~ q·Q: 2 · 2 = 4. Fouten: maar één lading tellen (2), de macht 3 (8) en denken dat alleen r telt (gelijk). Syllabus D2.1.

Twee protonen zitten 1,0·10⁻¹⁵ m uit elkaar. f = 8,99·10⁹ N·m²/C², e = 1,602·10⁻¹⁹ C. Fel?

A

2,3·10² N

B

2,3·10⁻¹³ N

C

2,6·10⁻⁸ N

D

4,6·10² N

Fel = f·e²/r² = 8,99·10⁹ · 2,566·10⁻³⁸ / 1,0·10⁻³⁰ = 2,3·10² N (controle: f·(e/r)² = 8,99·10⁹ · (1,602·10⁻⁴)² = 2,31·10² N). Fouten: r niet kwadrateren (2,3·10⁻¹³), f vergeten (2,6·10⁻⁸) en de lading verdubbelen (4,6·10²). Syllabus D2.1.

Een elektron en een proton zitten in hetzelfde veld E. Wie krijgt de grootste versnelling?

A

Proton: Fel gelijk, massa veel groter

B

Even groot: Fel is voor beide gelijk

C

Proton: het heeft de grotere lading

D

Elektron: Fel gelijk, massa veel kleiner

Fel = q·E is voor beide even groot; a = Fel/m is groter bij de kleinere massa. Fouten: m vergeten (even groot), de massa verkeerd gebruiken en lading en massa verwarren. Syllabus D2.1.

Een ion met lading 2e doorloopt 3,0·10³ V. Hoeveel Ek wint het in eV?

A

3,0·10³ eV

B

6,0·10³ eV

C

1,5·10³ eV

D

1,2·10⁴ eV

ΔEk = q·U = 2e · 3,0·10³ V = 6,0·10³ eV. Fouten: de lading vergeten (3,0·10³), delen door 2 (1,5·10³) en de lading kwadrateren (1,2·10⁴). Syllabus D2.2.

Zet op volgorde: van spanning naar snelheid

1

Eel neemt af: ΔEel = q·U

2

Vul Ek in: ½·m·v² = q·U

3

Dus ΔEk = −ΔEel, in grootte q·U

4

Los op: v = √(2·q·U/m)

Syllabus D2.2: verband tussen spanning en kinetische energie.

Geef één verschil tussen radiaal en homogeen.

Goed antwoord: bij een radiaal veld lopen de veldlijnen straalsgewijs en neemt de sterkte af met de afstand; bij een homogeen veld zijn ze evenwijdig en is E overal gelijk. Verwachte fout: een voorbeeld noemen zonder verschil. Syllabus D2.1.

Waarom heeft een lineaire versneller meerdere spleten?

A

Bij elke spleet wint het deeltje q·U erbij

B

Bij elke spleet verliest het deeltje Ek

C

De lading van het deeltje groeit bij elke spleet

D

Eén spleet kan het deeltje niet versnellen

Elke spleet geeft ΔEk = q·U; de winsten tellen op. Fouten: energie verlies zien als versnellen, de lading laten groeien en één spleet onmogelijk achten. Syllabus D2.2.

Een negatief stofdeeltje hangt in rust tussen horizontale platen. Welke plaat is positief?

A

De onderste: Fel wijst omlaag, langs E

B

De bovenste: Fel wijst omlaag, tegen E in

C

De bovenste: Fel wijst omhoog, tegen E in

D

Geen van beide, in rust is er geen veld

Fel moet de zwaartekracht opheffen en dus omhoog wijzen. Bij een negatieve lading is Fel tegen E in, dus E wijst omlaag: de bovenste plaat is positief. Fouten: de richting van Fel en E omdraaien en denken dat in rust geen veld bestaat. Syllabus D2.1.

Een elektron heeft Ek = 8,0·10⁻¹⁶ J. e = 1,602·10⁻¹⁹ C. Hoeveel eV is dat?

A

5,0 eV

B

5,0·10³ eV

C

1,3·10⁻³⁴ eV

D

8,0·10⁻¹⁶ eV

Van J naar eV: delen door 1,602·10⁻¹⁹. 8,0·10⁻¹⁶ / 1,602·10⁻¹⁹ = 4,99·10³, op twee cijfers 5,0·10³ eV = 5,0 keV (controle: 5,0·10³ · 1,602·10⁻¹⁹ = 8,0·10⁻¹⁶ J). Fouten: eV en keV verwisselen (5,0), vermenigvuldigen in plaats van delen (1,3·10⁻³⁴) en de waarde overnemen (8,0·10⁻¹⁶). Syllabus D2.2.

Waar is Ek van een elektron in een röntgenbuis maximaal?

A

Vlak na het verlaten van de kathode

B

Precies halverwege kathode en anode

C

Overal gelijk, want U is constant

D

Vlak voor het botsen op de anode

Het elektron wint onderweg steeds meer Ek: maximaal vlak voor de anode, met ΔEk = e·U. Fouten: begin of midden kiezen en U als constante energie zien. Syllabus D2.2.

Hoe zeker voel je je over dit onderwerp?

1

Heel zeker

2

Redelijk zeker

3

Niet zo zeker

4

Helemaal niet zeker

Gebruik de uitslag om te bepalen of je een onderdeel herhaalt.

EXAMENSTOF · D2 · ELEKTRISCH VELD

Goed gedaan!

Elektrisch veld: Fel = q·E in het veld, ΔEk = q·U over de spanning.