Springen naar inhoud

Enkele elektriciteitsvraagjes


  • Log in om te kunnen reageren

#1

LaurensD

    LaurensD


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 20 september 2011 - 14:30

Hallo,

Ik had enkele elektriciteitsvragen :

1) Een elektron dat zich bevindt op de buitenste schil (ieder elektron natuurlijk) is gebonden aan zijn kern door aantrekkingskracht tussen + en -. Aan de andere kant heb je natuurlijk ook "afstoting" door de rondvliegende beweging rond de kern.

Misschien is het een te simpele visie, maar de baan van het elektron is geen cirkel, maar een ellips. Maw op de verschillende punten op die baan is de aantrekkingskracht tussen proton en elektron niet overal even groot. Waarom vliegt het elektron dan niet weg wanneer ie zich op het uiterste punt bevind? Of varieert de snelheid van het elektron ook, waardoor ie op het uiterste punt een lagere snelheid heeft?

2) Elektronen krijgen energie van een bron. Deze energie zorgt ervoor dat je vrij elektronen krijgt. Deze vrije elektronen zullen vloeien naar de verbruiker. In de verbruiker zullen ze hun (kinetische) energie afgeven aan bv. een lamp waardoor deze zal branden.

In de veronderstelling dat ze hun energie hebben afgegeven, hoe komt het dan dat ze zich toch nog verder zullen begeven naar de + klem van de bron? Worden ze gestuwd onder de invloed van de andere elektronen? Geven ze niet al hun energie af? Of bekijk ik het opnieuw te simpel?

3) Elektronen in een DC bron zullen vloeien van een hoog potentiaal naar een laag potentiaal, met andere woorden van - naar +. Wanneer ze opnieuw in de "+" aankomen krijgen ze opnieuw energie van de bron en herbegint die cyclus als het ware opnieuw. Basic elektriciteit.

In een AC bron veranderd die polariteit continue. Bijvoorbeeld bij 50hz stromen ze de ene 10ms in de ene richting, de andere 10ms in de andere richting. Stel nu dat je een draad hebt die lang genoeg is om ervoor te zorgen dat bepaalde elektronen door die omwisseling nooit meer die bron zien. Hoe krijgen die dan hun energie?

Alvast bedankt

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

datadutch

    datadutch


  • 0 - 25 berichten
  • 15 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 20 september 2011 - 15:19

Hallo,

Ik had enkele elektriciteitsvragen :


Ow gezellie ; eens kijken of ik het nog weet... Die vraag 1 kan ik je alvast niet mee helpen, daarvan heb ik ook geen idee.


2) Elektronen krijgen energie van een bron. Deze energie zorgt ervoor dat je vrij elektronen krijgt. Deze vrije elektronen zullen vloeien naar de verbruiker. In de verbruiker zullen ze hun (kinetische) energie afgeven aan bv. een lamp waardoor deze zal branden.

In de veronderstelling dat ze hun energie hebben afgegeven, hoe komt het dan dat ze zich toch nog verder zullen begeven naar de + klem van de bron? Worden ze gestuwd onder de invloed van de andere elektronen? Geven ze niet al hun energie af? Of bekijk ik het opnieuw te simpel?


De elektronen waren al vrij. Ik neem tenminste aan dat je over een geleider spreekt. En een geleider is een geleider omdat er elektronen vrij zijn. Die vrije elektronen kunnen dus energie oppikken of afgeven zonder ergens uit hun verband te worden gerukt. De energie die ze krijgen is niet in de vorm van voortstuwing maar in de vorm van trilling. (Zeg ik dat goed zo?)

3) Elektronen in een DC bron zullen vloeien van een hoog potentiaal naar een laag potentiaal, met andere woorden van - naar +. Wanneer ze opnieuw in de "+" aankomen krijgen ze opnieuw energie van de bron en herbegint die cyclus als het ware opnieuw. Basic elektriciteit.

In een AC bron veranderd die polariteit continue. Bijvoorbeeld bij 50hz stromen ze de ene 10ms in de ene richting, de andere 10ms in de andere richting. Stel nu dat je een draad hebt die lang genoeg is om ervoor te zorgen dat bepaalde elektronen door die omwisseling nooit meer die bron zien. Hoe krijgen die dan hun energie?

Alvast bedankt


Dat is eigenlijk de normale gang van zaken. De meeste elektronen komen nooit in een bron die hen voortduwt. Elektron 1 krijgt energie van de bron, en geeft die door aan elektron 2, enzovoorts enzovoorts.

De voortplanting van een signaal door een kabel kun je vergelijken met het voortplanten van een golfslag door een lang kanaal. Gooi je een kei in het water op punt nul, zal de golf zich voortplanten doordat elk "stukje water zijn buurman aanstoot". Soms is de golf boven nul, soms onder nul. Net als in een AC signaal.

#3

datadutch

    datadutch


  • 0 - 25 berichten
  • 15 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 20 september 2011 - 15:26

wat misschien ook interessant is:

Elektrische energie komt niet alleen voort uit de aanwezigheid van elektronen maar ook uit de afwezigheid ervan. Dus de aanwezigheid van gaten. Een batterij bijvoorbeeld heeft aan de kathode een overschot aan elektronen, en aan de anode een overschot aan gaten.

en dit is een aardige voorstelling van elektronen die hun energie afgeven, zonder ooit in een bron te komen:
http://en.wikipedia....tion_book_2.gif

#4

ZVdP

    ZVdP


  • >1k berichten
  • 2097 berichten
  • VIP

Geplaatst op 20 september 2011 - 15:28

1) Door de kwantummechanica kan je dat soort dingen niet meer zeggen over elektronen. Maar we kunnen een klassiek voorbeeld bekijken; de aarde en de zon. De aarde beweegt ook in een ellips rond de zon. En inderdaad de baansnelheid varieert.

2) De energie komt niet van de kinetische energie, maar de potentiŽle energie (verschil in spanning).

3) Bekijk even een waterslang waarin je in het midden een pomp hebt geplatst die je alternerend naar links en naar rechts laat pompen. Hier heb je hetzelfde verhaal.
"Why must you speak when you have nothing to say?" -Hornblower
Conserve energy: Commute with a Hamiltonian

#5

LaurensD

    LaurensD


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 20 september 2011 - 17:40

2) De energie komt niet van de kinetische energie, maar de potentiŽle energie (verschil in spanning).


De energie komt misschien van potentiŽle energie (de drang in de batterij), maar wanneer de kring gesloten wordt, worden de elektronen toch effectief voortgestuwd (= kinetische energie).

Dat is eigenlijk de normale gang van zaken. De meeste elektronen komen nooit in een bron die hen voortduwt. Elektron 1 krijgt energie van de bron, en geeft die door aan elektron 2, enzovoorts enzovoorts.

De voortplanting van een signaal door een kabel kun je vergelijken met het voortplanten van een golfslag door een lang kanaal. Gooi je een kei in het water op punt nul, zal de golf zich voortplanten doordat elk "stukje water zijn buurman aanstoot". Soms is de golf boven nul, soms onder nul. Net als in een AC signaal.


Volgens jou theorie dus is het als het ware een ketting systeem. Eťn elektron wordt weggestuwd uit de bron, die komt in de baan van atoom 1, atoom 1 wordt ion 1 waardoor ie ťťn van zijn elektronen afstoot. Elektron van ion 1 komt in de baan van atoom 2, atoom 2 wordt ion 2 waardoor ie ťťn van zijn elektronen afstoot. Elektron van ion 2 komt in de baan van atoom 3, enz.

Wat ik dan niet begrijp : wanneer het elektron dan zijn energie heeft afgegeven aan de verbruiker. Hoe raken al die elektronen dan opnieuw bij de bron om opnieuw 'energie' te krijgen ?

#6

ZVdP

    ZVdP


  • >1k berichten
  • 2097 berichten
  • VIP

Geplaatst op 20 september 2011 - 17:56

De elektronen hebben natuurlijk kinetische energie, maar die doet er niet veel toe voor de verbruiker. Hier wordt de potentiŽle energie omgezet in iets anders. Na de verbruiker hebben de elektronen dus nog altijd kinetische energie.

De elektronen in een geleider springen niet van het ene atoom naar het andere (
Verborgen inhoud
alhoewel dit wel het geval kan zijn in andere materialen zoals halfgeleiders
). De elektronen die bijdragen tot de geleiding zijn niet gebonden aan ťťn atoom. Je kan het beter opvatten alsof de elektronen een gas vormen binnen de geleider. Je kan een elektrische stroom nu bijvoorbeeld vergelijken met stroming (of wind) in een gas in geval van gelijkstroom of als een druk- of geluidsgolf in geval van wisselstroom.
"Why must you speak when you have nothing to say?" -Hornblower
Conserve energy: Commute with a Hamiltonian

#7

datadutch

    datadutch


  • 0 - 25 berichten
  • 15 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 20 september 2011 - 18:45

Leuk onderwerp... Laten we eens naar een plaatje kijken.

Geplaatste afbeelding


Kijk maar eens naar dat deinende blauwe stipje. Dat kun je voorstellen als een elektron. Je ziet dat het stipje nauwelijks kinetische energie heeft; hij komt immers weinig van zijn plaats. Naar links of rechts bewegen doet hij al helemaal weinig. Wel wint hij aan hoogte: Dat is dus potentiŽle energie.

Het is die potentiŽle energie die wordt doorgegeven, van het deeltje ernaast. NIET de kinetische energie.

"stroom" is dus een verwarrend begrip op atomair niveau, want er "stroomt" niet echt veel. Ik zou het "voortplanting van potentiŽle energie" noemen. Of zoiets.

(plaatje geleend van http://www.ce.metu.edu.tr/~ce491/ die een hele verzameling over golven heeft)

Veranderd door datadutch, 20 september 2011 - 18:47


#8

LaurensD

    LaurensD


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 21 september 2011 - 13:47

Kan het zijn dat jullie beide (datadutch en ZVdp) een andere visie hebben over stroom ?

Volgens ZVdp (en ik had eigenlijk ook die mening) reizen de elektronen door een geleider, terwijl volgens datadutch de elektronen hun energie doorgeven aan elkaar.

Zie ik dat verkeerd? Of wie heeft er nu gelijk ?

Ver vraag ik me af hoe ik die animatie moet interpreteren. Is dat gewoon een voorbeeld dat je heeft? Want ik kan me niet echt inbeelden wat die onderste elektronen doen in een geleider.

#9

ZVdP

    ZVdP


  • >1k berichten
  • 2097 berichten
  • VIP

Geplaatst op 21 september 2011 - 15:50

De animatie stelt een golf op een wateroppervlak voor. Misschien niet de besta analogie.

Gebruik gewoon de analogie met water in een tuinslang waarin je ergens een pomp hebt aangesloten. Die pomp stuwt op die locatie het water in een bepaalde richting. De watermoleculen duwen dan op hun beurt de volgende watermoleculen naar voor, enz.
Hetzelfde voor wisselstroom, waarbij de pomp verandert van richting en netto gezien het water niet beweegt, maar heen en weer beweegt.
Er wordt dus niets tegenstrijdigs verteld.

Is daar nog iets niet duidelijk aan?
"Why must you speak when you have nothing to say?" -Hornblower
Conserve energy: Commute with a Hamiltonian

#10

*_gast_Bartjes_*

  • Gast

Geplaatst op 21 september 2011 - 17:33

De energie wordt niet doorgegeven door de elektronen maar door de elektromagnetische velden.

http://sydney.edu.au...2002/sefton.pdf

Veranderd door Bartjes, 21 september 2011 - 17:39


#11

LaurensD

    LaurensD


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 21 september 2011 - 20:56

De animatie stelt een golf op een wateroppervlak voor. Misschien niet de besta analogie.

Gebruik gewoon de analogie met water in een tuinslang waarin je ergens een pomp hebt aangesloten. Die pomp stuwt op die locatie het water in een bepaalde richting. De watermoleculen duwen dan op hun beurt de volgende watermoleculen naar voor, enz.
Hetzelfde voor wisselstroom, waarbij de pomp verandert van richting en netto gezien het water niet beweegt, maar heen en weer beweegt.
Er wordt dus niets tegenstrijdigs verteld.

Is daar nog iets niet duidelijk aan?


Eigenlijk wel, want als je het vergelijkt met water in een tuinslang, dan ga je wel uit van een bepaalde stroming van elektronen. Dit terwijl ik duidelijk lees bij uw collega :

"stroom" is dus een verwarrend begrip op atomair niveau, want er "stroomt" niet echt veel.


Je moet het voor mijn part ook niet met iets simpels uitleggen. Ik wil gewoon weten hoe het effectief zit. Ik ga misschien niet alles begrijpen, maar ik heb een master in automatisatie, dus ik denk wel dat ik sommige dingen ga vatten. Zolang je maar niet begint met quantum mechanica, want daar heb ik geen kaas van gegeten.

#12

LaurensD

    LaurensD


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 21 september 2011 - 21:13

De energie wordt niet doorgegeven door de elektronen maar door de elektromagnetische velden.

http://sydney.edu.au...2002/sefton.pdf


Ik zie mijn vragen ťťn voor ťťn verschijnen op het eerste blad van de pdf. Ik lees het eerst even door ;) ! Bedankt iig

#13

ZVdP

    ZVdP


  • >1k berichten
  • 2097 berichten
  • VIP

Geplaatst op 21 september 2011 - 21:37

Elektronen hebben onder standaard omstandigheden een zeer hoge snelheid in een metaal. Maar de richting is volledig random, zodat er gemiddeld geen stroom loopt. Dus er zijn gemiddeld gezien evenveel elektronen die naar rechts vliegen en evenveel die naar links vliegen.

Door er ergens een bron in te zetten, gaan de elektronen nog altijd met hoge snelheid in alle richtingen bewegen, maar het is nu niet meer helemaal random. Er zijn nu iets meer elektronen die bijvoorbeeld naar rechts dan naar links bewegen.
De gemiddelde snelheid van de elektronen ligt echter zeer laag, iets in de orde van meters per uur dacht ik.
Maar als je een schakelaar aanzet hoef je echter wel geen uren te wachten totdat het licht begint te branden.
Dit is het zelfde bij een waterslang. Je hebt een lange waterslang vol met water en je pompt er aan de ene kant water bij, maar traag zodat het water in de slang niet snel stroomt. Toch komt er quasi instantaan water aan de andere kant uit.
Zo is het ook met elektriciteit; de elektronen zelf bewegen zeer traag, maar doordat ze (simpel voorgesteld) telkens hun buur ook voortduwen, plant het effect zich zeer snel voort.

je kan dat ook met velden beschrijven, zoals Bartjes voorstelt.
Je creŽert egens een onbalans in elektrische lading en die zal zich proberen te herstellen in de vorm van een stroom.
"Why must you speak when you have nothing to say?" -Hornblower
Conserve energy: Commute with a Hamiltonian





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures