Fred, je doet je naam wel eer aan. Je denkt veel te complex.
Dat is de vraag. Als je zegt er is een stroomkring dan lijkt dat simpel maar dat is het niet, je stopt de complexiteit dan in een term. Als je van een stroomkring geen tekening kunt maken begrijp je niet hoe hij loopt. Dit is de stroomkring waar we het over hebben, verzin er zelf maar een plaatje bij:
Van de fase van het elektriciteitsnet in de meterkast via de leidingen naar naar de aansluiting van de luster die kortsluiting maakt met de buitenkant van de luster via jouw lichaam, de trap waar je op staat, het gebouw en de leidingen naar de aarding van het gebouw via aarde naar de aarding van het elektriciteitshuisje die is doorverbonden met nul die via een leiding uitkomt bij de nul in de meterkast. Dan zijn we rond.
En als je de stroomkring ziet dan begrijp je nog niet meteen waarom de stroom er in wil lopen. Om dat te begrijpen moet je eerst aannemen dat de plus en de fase van het elektriciteitsnet een potentiaalverschil hebben (230V), en je moet snappen dat een potentiaalverschil ladingsdragers energie geeft.
Of je het dan ook echt begrijpt is open voor discussie maar je hebt dan tenminste de concepten en samenhang op een rijtje.
Maar als ik het dan goed voorheb, willen de elektronen weg van de lamp (door de repulsie) en willen ze richting aarde (heeft de aarde dan een positieve lading?
Yes. Als elektronen elkaar afstoten dan willen ze uit elkaar. De kracht die ze uit elkaar drijft op een negatief geladen voorwerp geeft ze energie. Als ze naar aarde lopen dan komt die energie vrij in de vorm van kinetische energie van het elektron.
De potentiaal of het voltage op een bepaald punt in de ruimte is de energie per hoeveelheid lading die vrijkomt als een geladen deeltje beweegt naar de aarde. Aarde is de nulpotentiaal maar besef dat die keuze alleen is gemaakt omdat het handig is om een referentie te hebben. Voor de energie die geladen deeltjes meekrijgen gaat het alleen om het potentiaal
verschil dat ze doorlopen.
De energie die een elektron meekrijgt is dus evenredig met het spanningsverschil dat wordt doorlopen. (een analoge redenering kan worden opgehangen bij een positieve lading, de elektronen bewegen dan alleen de andere kant op)
Vergelijk zwaartekracht: de kinetische energie die een voorwerp meekrijgt is evenredig met het hoogteverschil waarover een voorwerp valt.
Dus gaan de elektronen zich door ons lichaam een weg naar de aarde banen. De energie dat dit transport van elektronen opwekt zorgt ervoor dat we een elektrische schok voelen. Is deze energie dan de potentiaal of gewoon de elektrische energie, of is dit hetzelfde?
Klopt. En een uitstekende vraag.
De energie die de elektronen meekrijgen is kinetische energie (snelheid)
Er zijn dus miljarden en miljarden elektronen die door jouw lichaam bewegen met veel energie en die kunnen de deeltjes in je lichaam beschadigen, dat is wat je voelt. Je voelt niet de lading maar het effect van de snelheid die de ladingsdragers krijgen.
De potentiaal is niet de energie maar het is de hoeveelheid energie die vrij
kan komen als er lading beweegt. Het potentiaalveld wordt bepaald door de elektrostatische toestand van de ruimte. Er staat
kan komen omdat het niet altijd gebeurt. Het gebeurt als er een geleidend kanaal is (potentieel betekent letterlijk zoiets als het heeft de mogelijkheid in zich)
De energie is dus het
gevolg van het doorlopen van een potentiaalverschil. Hetzelfde idee heb je in het zwaartekrachtveld: je kunt g x h (g: valversnelling, h hoogte) de potentiaal noemen. Massa is dan equivalent met lading. Per eenheid massa kan er m x (gxh) energie worden vrijgemaakt als een voorwerp van de kast valt. Dit gebeurt niet altijd maar wel als je het voorwerp van de kast stoot. Merk op dat m x g x h
potentiële energie heet, hetzelfde woord voor een vergelijkbaar begrip: potentiaal van lading in een elektrisch veld.
Opmerkingen:
Je moet wel een beetje voorzichtig zijn met de analogie van een zwaartekrachtveld. Een zwaartekrachtveld kent namelijk alleen een aantrekkende kracht, elektrostatische kracht kan ook afstotend zijn. je hebt immers + en - lading, maar geen + en - massa.
Ik heb het niet gehad over de invloed van bewegende lading (magnetisme). Als je daar meer over wilt weten kun je je op de Maxwell vergelijkingen storten, die geven een complete beschrijving van wat er gebeurt.
Het idee dat elektronen ononderbroken door de hele kring lopen is ook te simpel. Het gaat om de netto verplaatsing van lading.
ps. Sorry voor de veel te lange post. Hopelijk zijn er toch nog mensen die de moeite nemen het door te nemen.
