Wet van Coulomb en eenheden van lading » Technische-weetjes.com %
Posted on 4 februari 2020 7 april 2022
Wet van Coulomb en eenheden van lading
by Slinkman.In Elektrotechniek.Leave a Comment on Wet van Coulomb en eenheden van lading
Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 3 Deel 1 Hoofdstuk 2 Blz 52 t/m 56
Coulomb was een man die veel technisch onderzoek deed. Hij heeft een aantal uitvindingen gedaan en zijn bekendste uitvinding is de Wet van Coulomb. In dit artikel wordt uitgelegd wat deze wet inhoud en hoe je hem toe kan passen.
1 Wat is de Wet van Coulomb?
2 De veldsterkte en Spanning
2.1 Formulevorm en voorbeeld
3 De wet van Coulomb in formulevorm
3.1 Voorbeeld met 2 geladen bollen
4 Coulomb in Stroomformule
We hebben eigenlijk al wel een keer eerder gezien dat er een verband moet bestaan tussen lading, spanning, veldsterkte, stroomsterkte en krachtwerking. Het was de natuurkundige Coulomb die dit als eerste heeft onderzocht.
Zo is de eenheid van lading naar hem genoemd omdat hij dit allemaal op papier heeft weten te zetten en hiermee dus bewijs heeft geleverd over de lading. In het kort kan je de Wet omschrijven als:
Q= hoeveelheid lading= aantal elektronen overschot of tekort. Waarbij Q in Coulomb (C) is.
De veldsterkte en Spanning
Als eerste gaan we kijken naar het verband tussen veldsterkte en de spanning. De veldsterkte is niet alleen afhankelijk van de spanning over de platen, maar ook van de afstand van de platen.
Staan de platen dicht bij elkaar, dan is de af te leggen weg voor de veldlijnen kort. De weerstand die de veldlijnen op hun weg ondervinden, dus het verlies van het elektrisch veld, is ook klein.
Naarmate de afstand tussen de platen toeneemt, zal de weerstand voor de veldlijnen groter worden. Het gevolg is dat de veldsterkte afneemt.
Formulevorm en voorbeeld
In formuleform kunnen we schrijven dat:
E=U/s = U delen door s
E= Veldsterkte in volt per meter (V/m)
U= Spanning over de platen in volt (V)
s= Afstand tussen de platen in meter (m)
De veldsterkte is dus evenredig met de spanning over de platen en omgekeerd evenredig met de afstand tussen de platen.
De spanning over 2 platen bedraagt 120V.
De afstand tussen de platen is 2 mm.
Bereken de veldsterkte tussen de platen.
E=U/s= 120/0,002= 60 kV/m.
De wet van Coulomb in formulevorm
We bekijken vervolgens het verband tussen lading en krachtwerking. Als we twee geladen staven op enige afstand van elkaar plaatsen zal blijken dat de krachtwerking afneemt met het kwadraat van de afstand en recht evenredig is met de lading. Dit is de wet van Coulomb.
In bovenstaande afbeelding is de formulevorm van de Wet van Coulomb te zien. Hierin geld dat:
Q1= Lading van voorwerp 1 in Coulomb (C)
Q2= Lading van voorwerp 2 in Coulomb (C)
s= Afstand in meter (m)
F= Krachtwerking in newton (N)
c= Constante (hierin zit oppervlak voorwerpen, methode van plaatsing, materiaal tussenstof, en dergelijke)
Vervolgens gaan we kijken naar het verband tussen lading en stroomsterkte.
Voorbeeld met 2 geladen bollen
We plaatsen twee koperen bollen op een geïsoleerd statief op enige afstand van elkaar. Bol A laden we met een positieve lading (door er elektronen uit te halen) en bol B laden we met een negatieve lading (door er elektronen aan toe te voegen). Zie onderstaande afbeelding.
Geladen bollen met elektronenstroom
Tussen beide bollen is een verschil in lading ontstaan. We kunnen ook zeggen dat er tussen de bollen een spanningsveld is. Deze spanning drukken we uit in volt. Als er meer elektronen in bol B worden gebracht, zal de lading toenemen.
Het zal duidelijk zijn dat dan ook de spanning moet toenemen. Verbinden we nu de negatieve bol met de positieve door middel van een geleider, dan verplaatsen de elektronen zich van de negatieve bol door de koperdraad naar de positieve bol.
Op deze wijze heeft dus een spanningsverschil een stroom van elektronen in de koperdraad veroorzaakt. De elektronen gaan van – naar +. Vroeger, toen men het bestaan van elektronen nog niet kende, heeft men aangenomen dat de elektrische stroom van de + klem naar – klem ging.
Tegenwoordig wordt deze regel nog algemeen aangehouden. Ontstaat er door een spanningsverschil in de geleider die tussen 2 punten is opgesteld een stroom, dan noemen we het toestel dat deze spanning opwekt een spanningsbron.
Besef dus goed dat voor het vloeien van een elektronenstroom een spanningsverschil nodig is. Een elektrische stroom is een stroom van elektronen. Om elektronen in een stroomkring een bepaalde richting op te laten stromen is de polariteit van de spanning van belang.
Richting van de elektrische- en elektronenstroom
De hoeveelheid lading die zich per seconde door de doorsnede van een geleider verplaatst, noemt men de stroomsterkte.
Coulomb in Stroomformule
Wordt er bijvoorbeeld een lading van 3 Coulomb in 0,1 seconde verplaatst, dam bedraagt de stroomsterkte:
3 Coulomb/ 0,1 seconde= 30 Coulomb per seconde (C/s)= 30 Ampère (A)
In plaats van C/s spreken we van ampère, afgekort A. Dus 1A= 1C/s. Is de lading gelijk aan Q (C) en de tijd gelijk aan t (s), dan is de stroomsterkte gelijk aan: