Les 38.2 - §12.3 Energie en spanning

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

§12.3 Energie en spanning

Lesplanning:

1. Uitleg elektrische energie
2. Starten met opgaven §12.3
3. Afsluiting: 
   vragen huiswerk

Feestcommisie

Lesdoel:

Je kan elektrische energie als vorm van potentiële energie gebruiken. En je kan de formule voor elektrische energie en de eenheid elektronvolt uitleggen. 

Elektrische energie = potentiële energie

• De elektrische veldlijnen geven in elk punt van de ruimte de richting aan van de kracht op een positieve lading in dat punt.
• De veldlijnen dichtheid geeft aan hoe sterk het elektrische veld in elk punt is.

Veldlijnen snijden elkaar nooit. 

−ΔE​e​​=ΔE​k​​

Deeltjes versnellen

m.b.v. een versnelspanning

Röntgenbuis

In een röntgenbuis worden elektronen versneld. Tussen de kathode (negatief) en de anode (positief) zorgt het elektrisch veld voor een kracht op de elektronen die daardoor versneld worden.  

Waarom vacuüm?

Waarom vacuüm?

Des te groter de snelheid waarmee de fotonen de anode bereiken, des te groter de fotonenergie van de röntgenstraling.
Hoe kan je deeltjes een grotere versnelling geven?

Uitleggen m.b.v. formule op de volgende dia.

E​e​​(J)=q(C)⋅U(V)

E​e​​(eV)=q​elektron​​(C)⋅U(V)

Elektrische energie

1 eV = 1,602*10⁻¹⁹ J

Berekenen: 1 eV = … J 

E = q * U = 1,602*10⁻19 * 1 = 1,602*10⁻19 J

Röntgenbuis

E​e​​=ΔE​k​​=E​f​​

E​f​​=​λ​​h⋅c​​

Voorbeeldopgave
Twee metalen platen bevinden zich 6,0 cm van elkaar. Op één van de platen bevindt zich een elektron. Tussen de platen wordt een spanning van 1,2 kV gezet waardoor tussen de platen een homogeen elektrisch veld ontstaat.

1. Bereken de snelheid waarmee het elektron de andere plaat bereikt. 
   
2. Bereken de gemiddelde kracht die tijdens het versnellen op het elektron werkt.
   
3. Bereken de veldsterkte tussen de platen.

E = elektrisch veld (C), U = spanningsverschil tussen de platen (V), d = afstand tussen de platen (m)

A. Ee = Ek q•U = 1/2mv2 1,602*10-19•1200 = 1/2 • 9,109*10-31•v2 v = 6,5 *10^7 m/s

B. Ek = W = Fel • s 1/2 • 9,109*10-31• (2,1•107 )2 = Fel • 0,06 Fel = 3,2•10-14 N

C. E = Fel/q = 3,3•10-15 / 1,602*10-19 = 2,1 •104 N/C

D. W = ∆Eel

    Fel • d = q • U          Fel = E • q

     E•q•d = q•U

     E = U / q

Voor de grote van de veldsterkte in een homogeen veld tussen twee platen geldt de formule E = ∆U / d.

4.  Leid deze formule af uit o.a. de formules
      voor elektrische veldsterkte en verrichte
     arbeid.

E = F / q

E_e =  W  
q * U = F * s

q * U = E * q * s
U = E * s
E = U / s = U /d

Aan de slag

§12.3 opgave (26), 27, (28), 29, 30, 31*, 32, 33 en 34

Volgende les is er tijd om de opgaven af te ronden.

Start met 7 minuten in stilte.