Potentiaal en elektrisch veld berekenen.

Moderator: physicalattraction

Berichten: 413

Re: Potentiaal en elektrisch veld berekenen.

De elektrische potentiaal is een scalair veld, geen vectorveld. Je kan er dus geen richting aan toekennen.


Maar hoe is het dan te verbinden met potentiele energie. Dat suggereert dat als iets op dat punt (of die lijn) wordt losgelaten er een beweging is in de richting waar die energie afneemt toch?

Gebruikersavatar
Berichten: 3.751

Re: Potentiaal en elektrisch veld berekenen.

ghrasp schreef:Stel ergens een waterstofatoom en twee ladingen, een electron en een ion.

tussen het waterstofatoom en het electron is geen potentiaalverschil immers het waterstofatoom heeft geen elektrische lading waar ofwel het ion ofwel het electron op reageert. Een voorwerp met een overschot aan negatieve lading zal relatief het ion aantrekken en het electron afstoten en als je in plaats van een ion en een electron twee objekten neemt met positieve lading en negatieve lading die vast zitten zal een ander voorwerp met een lading in gebracht in het veld tusen de beide nu gefixeerde ladingen in een van beide richtingen bewegen (dus is sprake van potentiele energie zou je denken).

Maar breng je een waterstof atoom er in met een evenwicht tussen positief en negatief dan zou dit in het veld geen kracht ondervinden ongeacht waar het zich tov de ladingen q1 en q2 bevindt.
juist! daarom werken we met het begrip potentiaal, omdat de potentiele energie wel afhankelijk is van de proeflading en de potentiaal intrinsiek is aan het veld.
Maar hoe is het dan te verbinden met potentiele energie. Dat suggereert dat als iets op dat punt (of die lijn) wordt losgelaten er een beweging is in de richting waar die energie afneemt toch?
alweer juist! :mrgreen:

de kracht die inwerkt op het deeltje is
\(-q\nabla \phi\)
. Hierbij staat
\(\nabla\)
voor de gradient

Berichten: 413

Re: Potentiaal en elektrisch veld berekenen.

Maar hoe verenig je dat met je stelling dat de potentiaal een scalair begrip is immers je kunt dan inderdaad allemaal lijnen indenken met constante potentiaal en de potentiaalverandering is dan maximaal steeds haaks op deze lijnen. Dat is toch wel degelijk een richting en dan is de potentiele energie geen scalair begrip maar als je me wijzer kunt maken dan graag :mrgreen: .

Stel dat er behalve de middellijn meerdere verticale lijnen zijn aangegeven en tussen twee naast elkaar liggende lijnen zit steeds een zelfde potentiaalverschil. Dan kun je zeggen dat het veld zich verdicht naar de ene (bijvoorbeeld de positieve) kant en verdunt naar de andere (als een streepjescode zeg maar met steeds kleiner worden de afstand tussen de lijnen)

Een positieve lading zal zich dan in de richting bewegen waarin het veld zich verdunt en een negatieve

lading in de richting waar het veld zich verdicht. Ladingen ondervinden dan - beetje naar analogie met de idee van relativiteitshteorie van vervorming tijd-ruimte -geen kracht meer maar volgen een richting waarin het potentiaalveld qua dichtheid het snelst verandert (en dat zal hier ook geen rechte lijn zijn maar wel steeds haaks op de lijnen met constante potentiaal dus in die zin wel recht.)

Berichten: 2.589

Re: Potentiaal en elektrisch veld berekenen.

Neem slechts één lading stel positief.

Als ik nu vanuit oneidig een negatief punt naar deze lading toe breng dan zal het een zekere potentiaal ondervinden van mijn éénduidige positieve lading.

stel dat ik een neutraal voorwerp vanuit oneindig naar mijn punt toe breng dan zal het totaal geen potentiaal tov mijn eene lading ondervinden. Dat begrijp ik.

Maar als we nu afspreken dat we een proeflading nemen, net zoals we dat gedaan hebben voor ons elektrisch veld maar waar we die dan uiteindelijk naar nul lieten gaan, om onze ruimte te testen rond onze potentiaal dan kunne we aan ieder punt van de ruimte een getal toekennen.

Op de wikipedia lees ik nu dat zo'n potentiaal getal op één of andere manier gekoppeld is aan de kracht die in dat punt heerst.

Blijkbaar is die manier van koppelen zo dat de potentiaal nul kan zijn op moment er toch nog krachten inwerken op onze afgesproken puntlading.

Maar hoe koppelt men die twee begrippen dan aan mekaar? of hoe kan ik vanuit mijn potentiaal afleiden hoe de kracht is die inwerkt op zo'n punt?

Gebruikersavatar
Berichten: 3.751

Re: Potentiaal en elektrisch veld berekenen.

Maar hoe verenig je dat met je stelling dat de potentiaal een scalair begrip is immers je kunt dan inderdaad allemaal lijnen indenken met constante potentiaal en de potentiaalverandering is dan maximaal steeds haaks op deze lijnen. Dat is toch wel degelijk een richting en dan is de potentiele energie geen scalair begrip maar als je me wijzer kunt maken dan graag :mrgreen: .
dit is een kwestie van definitie. De potentiaal is een scalair veld, waarmee je vectorveld kan associëren. Je kan niet spreken over de richting van het scalair veld in een punt (zonder te specifiiëren wat je daarmee bedoelt). Het enige wat een scalair veld is, is een getalletje in elk punt, en zonder bijkomende definitie zit hierin dus geen richting. Je kan wel spreken van de richting van een vectorveld in het punt. Nu is er in elk punt een vector, met dus grootte, richting en zin. Je begrijpt de fysica dus wel, alleen kwam je formulering op mij wat onbeholpen over.
Stel dat er behalve de middellijn meerdere verticale lijnen zijn aangegeven en tussen twee naast elkaar liggende lijnen zit steeds een zelfde potentiaalverschil. Dan kun je zeggen dat het veld zich verdicht naar de ene (bijvoorbeeld de positieve) kant en verdunt naar de andere (als een streepjescode zeg maar met steeds kleiner worden de afstand tussen de lijnen)

Een positieve lading zal zich dan in de richting bewegen waarin het veld zich verdunt en een negatieve

lading in de richting waar het veld zich verdicht. Ladingen ondervinden dan - beetje naar analogie met de idee van relativiteitshteorie van vervorming tijd-ruimte -geen kracht meer maar volgen een richting waarin het potentiaalveld qua dichtheid het snelst verandert (en dat zal hier ook geen rechte lijn zijn maar wel steeds haaks op de lijnen met constante potentiaal dus in die zin wel recht.)
wel even opletten, ik vind dit niet erg duidelijk uitgelegd (en vermoed dat er verwarring optreedt). De negatieve lading wordt getrokken naar de richting waarin de potentiaal stijgt, de positieve lading naar daar waar de potentiaal daalt. de kracht is groter naarmate de lijnen dichter bij mekaar liggen, maar niemand wordt aangetrokken naar de ijlste of de dichtste omgeving (ijl en dicht als aantal lijnen per lengte-eenheid).

De analogie met AR is zeer vergezocht. Je kan maar zeggen dat er bij de zwaartekracht geen sprake is van kracht wegens de redenering
Neem slechts één lading stel positief.

Als ik nu vanuit oneidig een negatief punt naar deze lading toe breng dan zal het een zekere potentiaal ondervinden van mijn éénduidige positieve lading.

stel dat ik een neutraal voorwerp vanuit oneindig naar mijn punt toe breng dan zal het totaal geen potentiaal tov mijn eene lading ondervinden. Dat begrijp ik.
Je moet in deze uitspraak "potentiaal" vervangen door "potentiele energie". Toch zeer essentieel om hierop te letten. Bedenk ook
daarom werken we met het begrip potentiaal, omdat de potentiele energie wel afhankelijk is van de proeflading en de potentiaal intrinsiek is aan het veld.
Maar als we nu afspreken dat we een proeflading nemen, net zoals we dat gedaan hebben voor ons elektrisch veld maar waar we die dan uiteindelijk naar nul lieten gaan, om onze ruimte te testen rond onze potentiaal dan kunne we aan ieder punt van de ruimte een getal toekennen.

Op de wikipedia lees ik nu dat zo'n potentiaal getal op één of andere manier gekoppeld is aan de kracht die in dat punt heerst.

Blijkbaar is die manier van koppelen zo dat de potentiaal nul kan zijn op moment er toch nog krachten inwerken op onze afgesproken puntlading.

Maar hoe koppelt men die twee begrippen dan aan mekaar? of hoe kan ik vanuit mijn potentiaal afleiden hoe de kracht is die inwerkt op zo'n punt?
eerlijk gezegd denk ik dat ik deze vraag reeds beantwoord heb.
Het is de afgeleide van de potentiaal die het elektrisch veld en dus de kracht bepaalt, niet de absolute waarde van de potentiaal. Dus net zoals de afgeleide van de potentiele energie de kracht bepaalt.

Berichten: 413

Re: Potentiaal en elektrisch veld berekenen.

Je merkt ook dat ze, bij een willekeurige beginsnelheid, hoegenaamd niet volgens de snelste-verandering-lijnen moeten bewegen,


Dat komt door de beginsnelheid, een steen die je weggooit valt ook niet verticaal naar beneden maar op den duur zal een lading toch een (voor onze waarneming gebogen) bewegingsrichting vinden (door het veld gebogen worden) die - steeds meer - haaks loopt op (imaginaire) lijnen (of liever vlakken) met constante potentiaal.

Gebruikersavatar
Berichten: 3.751

Re: Potentiaal en elektrisch veld berekenen.

Dat komt door de beginsnelheid, een steen die je weggooit valt ook niet verticaal naar beneden maar op den duur zal een lading toch een (voor onze waarneming gebogen) bewegingsrichting vinden (door het veld gebogen worden) die - steeds meer - haaks loopt op (imaginaire) lijnen (of liever vlakken) met constante potentiaal.
inderdaad. Hoewel het voor de elektrische potentiaal, waar vaak situaties optreden waar het elektrische veld niet overal parallel is, niet opgaat dat op den duur de bewegingsrichting haaks is op de constante-potentiaal oppervlakken.

maar het is wel van belang om accurate uitspraken te doen. naar mijn mening zijn zulke opmerkingen geen details, zowel vanuit pedagogisch oogpunt als vanuit fysisch oogpunt. Vanuit fysisch oogpunt zijn ze gewoon fout. Vanuit pedagogisch oogpunt: als iemand de uitspraak leest dat ze bewegen volgens deze lijnen zou hij een volledig verkeerd beeld kunnen krijgen van de betekenis van de elektrische potentiaal.

Berichten: 2.589

Re: Potentiaal en elektrisch veld berekenen.

eerlijk gezegd denk ik dat ik deze vraag reeds beantwoord heb.


Waarschijnelijk wel maar zie de bomen niet meer door het bos. daarom een gewoone quote zou plezant zijn.

Gebruikersavatar
Berichten: 3.751

Re: Potentiaal en elektrisch veld berekenen.

Waarschijnelijk wel maar zie de bomen niet meer door het bos.
blijkbaar :mrgreen: hij stond er bij
Het is de afgeleide van de potentiaal die het elektrisch veld en dus de kracht bepaalt, niet de absolute waarde van de potentiaal. Dus net zoals de afgeleide van de potentiele energie de kracht bepaalt.

Berichten: 413

Re: Potentiaal en elektrisch veld berekenen.

waar vaak situaties optreden waar het elektrische veld niet overal parallel is


Bedenk wel dat als je bijvoorbeeld op een elastische doek allemaal rechte lijnen tekent die elkaar haaks snijden en je legt er een steen op of je vervormt de doek anderszins, de lijnen elkaar ongewijzigd haaks blijven snijden al lopen ze niet meer parallel.

Gebruikersavatar
Berichten: 3.751

Re: Potentiaal en elektrisch veld berekenen.

ik doel erop dat de uiteindelijk- redenering dan niet meer opgaat (en rigoureus gaat ze nooit op). Kijk bijvoorbeeld naar satellieten die rond de aarde draaien

Berichten: 413

Re: Potentiaal en elektrisch veld berekenen.

Dat komt doordat ze een zetje krijgen (energie meekrijgen) dat ze rechtdoor zou laten gaan als ze niet werden afgebogen in de richting haaks op de lijn van constante hoogte. Als die energie genoeg is komen ze in die baan, bij te weinig vallen ze met een boog naar beneden en uiteindelijk verticaal.

Door de afwezigheid van luchtweerstand blijft die energie behouden en zolang dat zo is blijven ze in die baan.

Gebruikersavatar
Berichten: 3.751

Re: Potentiaal en elektrisch veld berekenen.

:mrgreen: ik weet waarom dat zo is. Maar deze gegevens zorgen er wel voor dat de gedane uitspraken niet kloppen.

Berichten: 413

Re: Potentiaal en elektrisch veld berekenen.

Het ging er om of het een scalair gegeven is (electrische potentiaal) dat bij de opgave sprake is van een lijn met constante potentiaal legitimeert het mi te zeggen dat dit niet helemaal klopt. Kijk je nu naar de situatie met de satellieten dan is toch wel degelijk sprake van een potentiele energie tov de aarde die haaks staat op de baan met constante hoogte.

Dat de beweging van de satelliet niet die richting volgt doet hier niets aan af. De energie van het zwaartekracht veld is gewoon niet de enige energie die bepalend is voor de baan van de satelliet.

Volgens jou redenering zouden de veldlijnen ahw niet alleen afhankelijk zijn van de lading van het deeltje (een eigen lading van een deeltje beinvloedt het veld natuurlijk ook) maar ook van de meegegeven kinetische energie.

Gebruikersavatar
Berichten: 3.751

Re: Potentiaal en elektrisch veld berekenen.

deze zaak was wat mij betreft al lang opgehelderd.
dit is een kwestie van definitie. De potentiaal is een scalair veld, waarmee je vectorveld kan associëren. Je kan niet spreken over de richting van het scalair veld in een punt (zonder te specifiiëren wat je daarmee bedoelt). Het enige wat een scalair veld is, is een getalletje in elk punt, en zonder bijkomende definitie zit hierin dus geen richting. Je kan wel spreken van de richting van een vectorveld in het punt. Nu is er in elk punt een vector, met dus grootte, richting en zin. Je begrijpt de fysica dus wel, alleen kwam je formulering op mij wat onbeholpen over.


je hebt daarnaast de uitspraak gedaan dat
Ladingen ondervinden dan - beetje naar analogie met de idee van relativiteitshteorie van vervorming tijd-ruimte -geen kracht meer maar volgen een richting waarin het potentiaalveld qua dichtheid het snelst verandert
en als verdediging hiervan
op den duur zal een lading toch een (voor onze waarneming gebogen) bewegingsrichting vinden (door het veld gebogen worden) die - steeds meer - haaks loopt op (imaginaire) lijnen (of liever vlakken) met constante potentiaal.


Het zijn deze uitspraken die ik nu bestreed

Reageer