Springen naar inhoud

Elektrische lading & elektrische energie


  • Log in om te kunnen reageren

#1

M. Mulder

    M. Mulder


  • >100 berichten
  • 118 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 10 november 2008 - 12:47

Beste mensen,

Na het stuk gelezen te hebben op deze webpagina moet ik mijn referentiekader weer bijstellen en daarmee de visie op 'elektriciteit'.

In ons AC systeem vibreren de elektronen in de stroomdraden. Er vindt geen stroom plaats d.m.v. elektronen. De schoolboeken vertellen juist anders en zeggen dat stroom het verplaatsen is van de elektronen in de stroomdraden.
Dit is dus onjuist!

De elektronen verplaatsen zich nauwelijks in de koperdraden. Dat wisten jullie waarschijnlijk al wel, maar voor mij was dit totaal nieuw 8-)

Op basis van dit gegeven komen er een aantal vragen bij mij naar boven.
De elektrische lading, oftwel Ampere (Coulomb/sec) is de ene 'poot' van elektriciteit en de elektrische energie (elektromagnetische energie), oftwel Watt (Joule/sec) de ander 'poot'.

De elektrische energie voorplaatst zich buiten de koperdraden in de vorm van een elektromagnetisch veld.

Echter de elektrische energie heeft de elektronen nodig in het koperdraad om zich te verplaatsen.

Vragen:
  • Bevat een 'zuiver' koperdraad (bijv. 2,5 mm2 en 1 cm lang) altijd dezelfde hoeveelheid Coulomb?
  • Wat gebeurd er nou op atomair niveau, wanneer het gloeidraad in een lamp gaat branden?
  • Een elektrisch veld wordt tegengehouden door een insulator, maar kun het magnetische veld niet. Kun je het magnetische veld ook afschermen in een koperdraad en heeft een magnetisch veld invloed op stroomdraden die er naast liggen?
Team TFC; member of the Dutch Power Cows

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

#2

thermo1945

    thermo1945


  • >1k berichten
  • 3112 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 10 november 2008 - 16:58

Het klopt, dat de gemiddelde 'opschuifsnelheid' van elektronen slechts mm/s is; de zogenaamde driftsnelheid.
(Dat is vele malen kleiner dan de snelheid waarmee het elektron door het kristal zigzagt; vele km/s.)
Verder is er niets mis met de theorie. Bij wisselstromen is het niet voor niets, dat de effectieve spanning en dito stroom zijn bedacht.

#3

M. Mulder

    M. Mulder


  • >100 berichten
  • 118 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 10 november 2008 - 19:41

De driftsnelheid is inderdaad de 'snelheid' die elektronen meekrijgen door ons AC systeem. DC zal waarschijnlijk sneller gaan.

Maar goed, dat neemt niet weg dat mijn 3 vragen nog onbeantwoord blijven :D

Veranderd door M. Mulder, 10 november 2008 - 19:43

Team TFC; member of the Dutch Power Cows

#4

Bart

    Bart


  • >5k berichten
  • 7224 berichten
  • VIP

Geplaatst op 10 november 2008 - 19:43

Bevat een 'zuiver' koperdraad (bijv. 2,5 mm2 en 1 cm lang) altijd dezelfde hoeveelheid Coulomb?
De "hoeveelheid Coulomb" oftewel het aantal vrije elektronen voor een bepaald volume is altijd hetzelfde. Je kunt het aantal vrije elektronen (en daarmee de hoeveelheid Coulomb) zelfs uitrekenen. Zie bijvoorbeeld http://hyperphysics..../ohmmic.html#c3

Wat gebeurd er nou op atomair niveau, wanneer de gloeidraad in een lamp gaat branden?
Elektronen ondervinden weerstand als ze door een bepaald materiaal gaan. Sommige materialen laten electronen makkelijk door (geleiders) en andere materialen veel minder (isolator). Waarom een materiaal wel of niet goed geleid is te moeilijk om in een paar regels uit te leggen. Een materiaal wat meer weerstand heeft zorgt ervoor dat het erg druk wordt met electronen. Daardoor hebben de electronen ook interactie met elkaar, waardoor zij energie verliezen.

Vergelijk het bijvoorbeeld eens met het wandelen op een dunbevolkt plein of in een drukke winkelstraat. Doordat je in de winkelstraat steeds tegen andere mensen aanbotst en deze moet ontwijken, kost het veel meer moeite om er door heen te komen.

Doordat het draadje van een gloeilamp heel dun is, wordt deze dus ook heel snel heel heet. En hete materialen stralen zichtbaar licht uit.

Overigens werken spaarlampen en LED-lampen op een hele andere manier.

Een elektrisch veld wordt tegengehouden door een insulator, maar kun het magnetische veld niet. Kun je het magnetische veld ook afschermen in een koperdraad.
Je kunt een magnetisch veld afbuigen met bijvoorbeeld mu-metaal. Daardoor zal er achter het mu-metaal vrijwel geen magnetisch veld zijn

heeft een magnetisch veld invloed op stroomdraden die er naast liggen?
Ja, dit heet inductie
If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.-- Isaac Newton

#5

M. Mulder

    M. Mulder


  • >100 berichten
  • 118 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 10 november 2008 - 20:54

Kijk nu komen we een stuk verder. Bedankt!

Nu wil ik toch even inzoomen op het gloeidraadje, want dat houd me al enige tijd bezig:

Ik had ook al gelezen dat de 'frictie' van de elektronen in het gloeidraadje zorgen dat deze energie verliezen. Toch is dit vreemd, want de elektronen op zich (elektrische lading) gaat tergend langzaam er door heen, vooraal met het AC systeem. Overigens betaal je voor de elektrische energie (Watt - Joule/sec) en dat zou betekenen dat je elektriciteit gratis is, wanneer de elektrische lading (Coulomb/sec) het licht 'opwekt'. Of begrijp ik nu iets niet.

Er vind excitatie plaats van de elektronen in het gloeidraadje. In schil 4 hebben we te maken met het vrij elektron. Wanneer deze zich loskoppeld van het CU-atoom n er een andere voor in de plaats komt, dan heb je een excitatie toestand teruggebracht en wordt er een foton uitgezonden.

Welke relatie heeft de electrische energie (joule/sec) met het uitzenden van een foton in het gloedraadje?

Extra (andere) vraag:
Kun je een elektrische stroom (Ampere) op gang brengen in een gesloten circuit, zonder elektrische energie (Watt), waarbij excitatie van elektronen in een gloeidraad een foton laten vrijkomen?
Team TFC; member of the Dutch Power Cows

#6

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 10 november 2008 - 21:35

Ik had ook al gelezen dat de 'frictie' van de elektronen in het gloeidraadje zorgen dat deze energie verliezen. Toch is dit vreemd, want de elektronen op zich (elektrische lading) gaat tergend langzaam er door heen, vooraal met het AC systeem.

AC of DC maakt in principe niks uit, of het met 2 Ķm/s steeds dezelfde kant op beweegt, of steeds met 2 Ķm/s heen en even later even snel weer terug, sudah.

Verder is het "langzaam" in jouw ogen en in jouw belevingswereld, maar vergeet niet dat een elektron, ook met driftsnelheden uitgedrukt in Ķm/s, in die ene Ķm in een seconde tijd langs vele miljoenen atomen wordt "doorgegeven". Dat zijn nogal wat potentiŽle botsingsmomenten per seconde.


Overigens betaal je voor de elektrische energie (Watt - Joule/sec) en dat zou betekenen dat je elektriciteit gratis is, wanneer de elektrische lading (Coulomb/sec) het licht 'opwekt'. Of begrijp ik nu iets niet.

Nee, je begrijpt iets niet.

Je fietsketting brengt je achterwiel niet aan het draaien. De kracht die je op de fietsketting uitoefent wťl. Je fietsketting is gratis. De beweging ervan kost energie.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#7

M. Mulder

    M. Mulder


  • >100 berichten
  • 118 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 10 november 2008 - 22:10

Goed, wellicht begrijp ik het niet, maar je snapt waarom ik dan deze 2 vragen stel:

  • Welke relatie heeft de electrische energie (joule/sec) met het uitzenden van een foton in het gloeidraadje?
  • Kun je een elektrische stroom (Ampere) op gang brengen in een gesloten circuit, zonder elektrische energie (Watt), waarbij excitatie van elektronen in een gloeidraad een foton laten vrijkomen?

De KWH-meter met de elektromagnetische energie toch? Immers het is een Watt meter. Nu lijkt het alsof de KWH-meter het aantal elektronen meet (Coulomb/sec).

Ik ben dan toch wel erg benieuwd naar deze antwoorden :D
Team TFC; member of the Dutch Power Cows

#8

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 10 november 2008 - 22:30

[*]Welke relatie heeft de electrische energie (joule/sec) met het uitzenden van een foton in het gloeidraadje?

een foton IS energie. Als dat uit die draad komt heeft iets anders het erin gebracht.

[*]Kun je een elektrische stroom (Ampere) op gang brengen in een gesloten circuit, zonder elektrische energie (Watt), waarbij excitatie van elektronen in een gloeidraad een foton laten vrijkomen?

nee

De KWH-meter met de elektromagnetische energie toch?

ja

Immers het is een Watt meter

nee, het is een wattUUR meter Watt is de eenheid van vermogen, vermogen maal tijd = energie, dus wattuur (watt x uur) is een eenheid van energie.

Nu lijkt het alsof de KWH-meter het aantal elektronen meet (Coulomb/sec).

nee, da's de taak van een amperemeter.

Weer je fietsketting: je kunt wel 1000 schakels (elektronen) per seconde rond laten gaan (stroom), zolang je die stroom niet afremt (achterwiel niet op het wegdek plaatst, geen weerstand) kost dat geen kracht (spanning) en ook geen energie. Om een weerstand te overwinnen (wiel op het wegdek zetten en vooruit willen, energie leveren) moet je wel kracht (spanning) op die ketting zetten, wat je elke opschuivende schakel energie kost (wattuur)

Spanning in volt, joule per coulomb

stroomsterkte in ampere, coulomb per seconde

vermogen in watt, spanning x stroomsterkte = (joule per coulomb) maal (coulomb per seconde) = joule per seconde.

energie in vermogen maal tijd = (joule per seconde) maal seconde = joule
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#9

M. Mulder

    M. Mulder


  • >100 berichten
  • 118 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 11 november 2008 - 21:42

een foton IS energie. Als dat uit die draad komt heeft iets anders het erin gebracht.
nee

ja
nee, het is een wattUUR meter Watt is de eenheid van vermogen, vermogen maal tijd = energie, dus wattuur (watt x uur) is een eenheid van energie.
nee, da's de taak van een amperemeter.

Weer je fietsketting: je kunt wel 1000 schakels (elektronen) per seconde rond laten gaan (stroom), zolang je die stroom niet afremt (achterwiel niet op het wegdek plaatst, geen weerstand) kost dat geen kracht (spanning) en ook geen energie. Om een weerstand te overwinnen (wiel op het wegdek zetten en vooruit willen, energie leveren) moet je wel kracht (spanning) op die ketting zetten, wat je elke opschuivende schakel energie kost (wattuur)

Spanning in volt, joule per coulomb

stroomsterkte in ampere, coulomb per seconde

vermogen in watt, spanning x stroomsterkte = (joule per coulomb) maal (coulomb per seconde) = joule per seconde.

energie in vermogen maal tijd = (joule per seconde) maal seconde = joule



De elektronen schuiven door, omdat er spanning op staat. Dat betekent dat je aan het begin veel elektronen hebt die de ketting elektronen door laat schuiven.

Nu kom ik in het gloeidraadje en de elektronen gaan daar door heen. Wanneer er geen elekromagnetische energie zou zijn, gaat het gloeidraaje dan fotonen (licht) uitzenden? Lijkt me niet want die energie moet afkomstig zijn van de elektromagnetische energie. Hoe werkt dat proces dan?
Team TFC; member of the Dutch Power Cows

#10

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 11 november 2008 - 22:03

De elektronen schuiven door, omdat er spanning op staat. Dat betekent dat je aan het begin veel elektronen hebt die de ketting elektronen door laat schuiven.

In zoverre goed verwoord dat je ook niet moet denken dat de concentratie elektronen per cm≥ geleidermateriaal aan de minpool van een batterij significant hoger is dan aan de pluspool. Je fietsketting rekt ook nauwelijks uit, of de schakels hopen ook nergens op.


Nu kom ik in het gloeidraadje en de elektronen gaan daar door heen.

Als de elektronen daar doorheen gaan zit daar in praktische situaties Šltijd een energiebron achter. Tenzij je aan supergeleiding gaat denken

Wanneer er geen elekromagnetische energie zou zijn,

dan gaan die elektronen dus ook niet stromen dan ondervinden ze ook geen "wrijving" van atomen in het gloeidraadje, de atomen worden dan ook niet warm, en dus gaat het gloeidraadje dan geen fotonen (licht) uitzenden.

Als ze, zoals in het geval van supergeleiding, wťl stromen ondanks gebrek aan verdere "aandrijving" dan ondervinden ze geen weerstand, dragen dus ook geen energie over aan de geleider en veroorzaken dus ook geen geŽxciteerde atomen die fotonen gaan uitzenden
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#11

M. Mulder

    M. Mulder


  • >100 berichten
  • 118 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 11 november 2008 - 22:47

De atomen van het gloeidraadje bevatten elektronen die gebonden zijn aan de atomen waarvan het gloeidraadmateriaal is gemaakt. Nu stromen de elektronen door het draadje en laten de elektronen die gebonden zijn aan de atomen van dat gloeidraadje 'exciteren'. Die elektronen vliegen terug in de basis elektronbaan en er komt een foton vrij. Dat is energie die vervliegt, dus moet deze aangevult worden. De elektromagnetische energie zorgt ervoor dat deze weer wordt aangevuld. Zodoende verbruik je dus de elektromagnetische energie doordat het materiaal de fotonen uitzend.

Zo zou het ongeveer moeten gaan.
Team TFC; member of the Dutch Power Cows

#12

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 11 november 2008 - 23:30

Denk niet in termen van elektronen die van baan veranderen. Daarmee zou het spectrum van een gloeiend wolfraamdraadje uit een paar typische lijnen bestaan. Het spectrum is echter continu (blackbody-radiation).
De uitgezonden fotonen hebben dus geen directe relatie met de vrije of de onvrije elektronen.

Het is puur een kwestie van elektrische-energie-->bewegende elektronen-->wrijvingswarmte-->(random bewegende en botsende atomen -->)stralingsenergie

Zodoende verbruik je dus de elektromagnetische energie doordat het materiaal de fotonen uitzend.

en dat is de koe bij de staart. Het materiaal zendt fotonen uit en kan dat alleen doen door energie op te nemen.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#13

M. Mulder

    M. Mulder


  • >100 berichten
  • 118 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 12 november 2008 - 18:33

Ik bedoel natuurlijk energiebaan! Overgens is het meer een 'wolk' die vanaf een bepaalde afstand van de kern ligt.

Hypothetische stelling:

Stel dat je een meter voor het gloeidraad en daarmee op het stroomdraad er voor zou kunnen zorgen, dat de elekromagnetische energie afgevloeit wordt. Dan kun je de elektronen door het gloeidraadje heenpompen, zonder dat deze warm wordt of licht uitzend.

Lees dit ook maar eens:

Because there are TWO things flowing, we cannot call them by the name "electricity." For this reason, we cannot ask "what is electricity?" Instead we have to ask more specific questions like these:

What is the stuff that flows through a light bulb and comes back out again through the other wire?
What is the stuff that flows into a light bulb and gets changed entirely into light and heat?

The answer to question #1 is ELECTRIC CHARGE. Charge is a "stuff" that flows through lightbulbs, and it flows around a circuit. Normally no charge is lost during the operation of a circuit, and no charge is gained. Also, charge flows very slowly, and it can even stop flowing and just sit there inside the wires. In an AC circuit, charge does not flow forwards at all, instead it sits in one place and wiggles forwards and back.

The answer to question #2 is ELECTRICAL ENERGY. It's also called "electromagnetic energy". This energy is also like a "stuff" and it can flow from place to place. It always flows very fast; almost at the speed of light. It can be gained and lost from circuits, such as when a light bulb changes the flow of electrical energy into a flow of light and heat.


De vraag blijft dan nog steeds: Wat gebeurd er in dat draadje, waardoor de elektromagnetische energie eruit wil en omgevormd wordt tot licht?
Team TFC; member of the Dutch Power Cows

#14

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 12 november 2008 - 18:49

Wat gebeurt er in dat draadje, waardoor de elektromagnetische energie eruit wil en omgevormd wordt tot licht?

Wat gebeurt er in een remschijf, waardoor de bewegingsenergie eruit wil en omgezet wordt in warmte?

ooh eh, enneh, hou even in de gaten dat Šl de elektrische energie in een gloeidraad wordt omgezet in warmte, en een (beroerd klein) deel van die warmte in (zichtbaar) licht.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#15

M. Mulder

    M. Mulder


  • >100 berichten
  • 118 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 13 november 2008 - 22:52

Wat gebeurt er in een remschijf, waardoor de bewegingsenergie eruit wil en omgezet wordt in warmte?



Nou, in feite komt het neer op dit soort vragen, maar blijkbaar is het dus nog niet exact bekend wat er in het gloeidraadje gebeurd. Toch moet er informatie te vinden zijn die benadert hoe het 'exact' gaat.
Een filmpje hierover zou wel aardig zijn :D
Team TFC; member of the Dutch Power Cows





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures