[Elektriciteit] Wat is nu elektrische energie

Jan van de Velde

Onder invloed van een potentiaalverschil wordt er door een geleider lading verplaatst. Elektronen 'lopen' door de geleider. Een spanningsbron geeft hierbij energie aan die elektronen, die dat aan elkaar doorgeven. Die elektrische energie verplaatst zich dan ook ontzettend veel sneller door een geleider dan de individuele elektronen. In een weerstand kan dan de elektrische energie weer worden omgezet in bijvoorbeeld warmte, wat we kunnen zien als bewegingsenergie van moleculen/atomen in de weerstand.

Maar wat IS nu eigenlijk die elektrische energie? Is dat een bewegingsenergie van elektronen? Een elektron zal zich niet zo snel in de lengte door een geleider verplaatsen, dus als ik daar ½mv² op loslaat kan ik daar geen lamp op laten branden volgens mij. Gaan elektronen o.i.v. van een potentiaalverschil sneller om de atomen heendraaien en wordt dan die ½mv² wel een interessante hoeveelheid kinetische energie?

Als het dat niet is, wat dan wel?

En hoe wordt dat dan bijvoorbeeld in een weerstand omgezet in warmte??

Antoon

Electrische energie is energie die opzich zelf staat. niet als bewegingsenergie geen chemische energie is.

Is electrische energie ook een aparte.

Het komt voor uit een bewegende lading.

En is te berekenen met de allom bekende formule

E=U*I*t

De energie komt voor uit electronen die door de spanning en (weinig) weerstand een potentiële energie krijgen ten opzichte van de polen. daardoor gaan ze bewegen afhankelijk van de snapping en weerstand

Vandaar is volt ook in demensies : Joule per coloumb.

Jan van de Velde

Antoon, oprechte dank voor de goede bedoeling, maar veel verder ben ik niet. Je schrijft:

Electrische energie is energie die opzich zelf staat.

Hoe moet ik dat dan zien? Waarom worden de atomen in mijn weerstand warm? Wat brengt ze in beweging?

Jekke

De elektronen doorlopen het potentiaalverschil en winnen zo aan kinetische energie, die kinetische energie kunnen zij bvb in een weerstand (deels) weer afgeven door te botsen met de ionen van het materiaal en dus gaan de ionen harder trillen(=warmte).

Jan van de Velde

Holycow beschrijft het als kinetische energie, maar dat moet dan wel komen uit baansnelheid rondom atomen, want de transversale snelheid is te verwaarlozen, en de massa die in beweging is, is ook maar zeer gering.

klazon

..., want de transversale snelheid is te verwaarlozen, en de massa die in beweging is, is ook maar zeer gering.

Maar ze zijn wel met heel veel.......

Jekke

Holycow beschrijft het als kinetische energie, maar dat moet dan wel komen uit baansnelheid rondom atomen, want de transversale snelheid is te verwaarlozen, en de massa die in beweging is, is ook maar zeer gering.

ik dacht niet dat de stroomdragers in een geleider in een baan om een atoom zitten?

En Jan, ik beschrijf het niet zomaar als kinetische energie die het elektron initieel bezit als mv²/2: het elektron is ononderbroken onderworpen aan het elektrische veld zodat het onderworpen is aan een elektrsiche kracht, die doordat het elektron beweegt in de richting van de elektrische kracht (nu net omdat die kracht het elektron versnelt(ik zeg niet dat het elektron netto versnelt)), een arbeid uitoefent, zodat er volgens mij een evenwicht is tussen elektrische weerstand en deze kracht die de kinetische energie van het elektron onderhoud. De elektrische energie zit hem dus in het elektrische veld.

Jan van de Velde

Holycow schrijft:

ik dacht niet dat de stroomdragers in een geleider in een baan om een atoom zitten?

De elektronen die er aan meedoen, komen in ieder geval uit de geleidingsband van de atomen van de geleider, en worden dus eigenlijk van atoom tot atoom doorgegeven. Ze vliegen in ieder geval niet rechtlijnig in het verlengde van de stroomdraad. Die snelheid is voor een standaardlampje aan een standaarddraadje uit te drukken in centimeters per uur. zie:

http://www.wetenschapsforum.nl/invision/in...showtopic=15223

nou heb ik eens een berekening achterop de sigarendoos uitgevoerd, waarbij ik een 40 wattlampje aansluit op een spanningsbron van 40 V (een stroom van 1A= 1 C/s) UIt die ene coulomb moet dan die 40 W aan (kinetische) energie gehaald worden. Als dit uit snelheidsverlies van elektronen moet komen moet 1 coulomb ladingsdragers elke seconde ter plekke van de lamp 3781 km/s aan snelheid inboeten....(even voor het gemak van een rechtlijnig -stuiterend- elektron uitgegaan..)

rustmassa 1 elektron 9,11.10^-31 kg

1 coulomb :: 6,25 x 10 ¹⁸ elektronen

Ekin=0,5 mv²

Klopt dat kinetische verhaal, of vindt die energie-overdracht van de spanningsbron op de elektronen en vervolgens op de gloeidraad in de lamp op een andere wijze plaats?? Ik moet die zienswijze bovendien a.s. dinsdag verdedigen.....

EDIT: Nou ik het voorbeeld van bovenstaande tekst bezie, zie ik dat ik holycow inntussen nog wat heeft toegevoegd.....

Jekke

Holycow schrijft:
ik dacht niet dat de stroomdragers in een geleider in een baan om een atoom zitten?
De elektronen die er aan meedoen, komen in ieder geval uit de geleidingsband van de atomen van de geleider, en worden dus eigenlijk van atoom tot atoom doorgegeven. Ze vliegen in ieder geval niet rechtlijnig in het verlengde van de stroomdraad. Die snelheid is voor een standaardlampje aan een standaarddraadje uit te drukken in centimeters per uur. zie:

http://www.wetenschapsforum.nl/invision/in...showtopic=15223

nou heb ik eens een berekening achterop de sigarendoos uitgevoerd, waarbij ik een 40 wattlampje aansluit op een spanningsbron van 40 V (een stroom van 1A= 1 C/s) UIt die ene coulomb moet dan die 40 W aan (kinetische) energie gehaald worden. Als dit uit snelheidsverlies van elektronen moet komen moet 1 coulomb ladingsdragers elke seconde ter plekke van de lamp 3781 km/s aan snelheid inboeten....(even voor het gemak van een rechtlijnig -stuiterend- elektron uitgegaan..)

rustmassa 1 elektron 9,11.10^-31 kg

1 coulomb :: 6,25 x 10 ¹⁸ elektronen

Ekin=0,5 mv²

Klopt dat kinetische verhaal, of vindt die energie-overdracht van de spanningsbron op de elektronen en vervolgens op de gloeidraad in de lamp op een andere wijze plaats?? Ik moet die zienswijze bovendien a.s. dinsdag verdedigen.....

EDIT: Nou ik het voorbeeld van bovenstaande tekst bezie, zie ik dat ik holycow inntussen nog wat heeft toegevoegd.....

wat ik bedoelde met het evenwicht van mijn laatste post is dat er geen snelheidsveranderingen optreden (simplistisch bekeken (want dat doen we hier tenslotte) en enkel in de richting van de elektrische kracht bekeken) en ik vergelijk het met een voorwerp dat valt dat op een gegeven moment niet meer versnelt omdat de wrijvingskracht gelijk is met de gravitatie

Jan van de Velde

Holycow schrijft:

ik vergelijk het met een voorwerp dat valt dat op een gegeven moment niet meer versnelt omdat de wrijvingskracht gelijk is met de gravitatie

Mooie vergelijking denk ik, moet ik nog eens even over nadenken...

Antoon

Mijn visie nog eens:

Een electron versnelt door 1 volt in een vacuum krijg een energie van 1eV

on afhankelijk hoe ver de polen uit elkaar staan. dit is bewegings energie als ik het goed heb, dit stelt een volt gelijk aan energie voor een electron zonder weerstand. Maar er is natuurlijk wel weerstand bij gebruikelijke electrische stromingen

Nu naar de energie van electriciteit. Dit zijn ook bewegende electronen.

De energie van een electron is enkel afhankelijk van het voltage.

(zie bovenstaand verhaal)

Hier gaat het om de versnelling van een electron.

We weten dat de electronen in een draad met een gelijksspanningsbron niet versnellen gedurende het curcuit.

Dit brengt mij op het 40Watts lampje van Jan.

P=40 W

U=40 V

I=1 A

het eerste wat ik hiermee ga bereken is de weerstand van het lampje

R=U/I = 40 / 1 = 40greek012.gif

Het verlies van dit draadje als het enkel Ohmische weerstand heeft:

Alle energie gaan verloren door deze weerstand. (anders zou je minder verbruiken dan dat je verbruikt (duidelijk?)

Alle electrische energie gaat dus verloren aan de weerstand van het lampje. Nu we weten dat electrische energie beweging is. kunnen we misschien stellen dat:

E_electrisch=E_kin

de electrische energie is afhankelijk van de tijd. namelijk E=pt

de bewegings energie is niet afhankelijk van de tijd die je "wacht".

Hieruit lijkt electrische energie niet alleen maar de bewegings energie van de electronen te omhelzen.

Ik ga mee met Holycow.

Ik denk dat de electronen in een electrischveld potentciële energie krijgen ten opzichte van de polen. en dat als ze geen weerstand hebben ze blijven versnellen (het eV verhaal) en zo aan hun energie komen.

Hebben ze wel weerstand dan komt er een bepaalde snelheid (te berekenen met de topic waar jan een link naar gaf) de snelheid is uiteraard de gemiddelde snelheid.

Daarom denk ik Electrische energie voor de electronen is potenciële energie.

Dus, zonder weerstand word de energie kinetische energie. en met weerstand zit het anders

Jan van de Velde

Ik wil eens even uitleggen hoe ik de antwoorden van Holycow en Antoon nu begrijp. Het lijkt een heel verhaal, maar het is niet echt ingewikkeld, dus doe me een plezier.......... asjeblief..

In een weerstand wordt dus wel degelijk kinetische energie van elektronen overgedragen aan atomen van de weerstand, die hierdoor sneller gaan bewegen en dus warm worden........

Echter, wat wordt overgedragen is niet de kinetische energie van de individuele elektronen die zich op dat moment in de weerstand bevinden, maar de kinetische energie van alle elektronen in heel mijn stroomkring. (gesteld dat de rest van mijn stroomkring geen weerstand heeft)

Om dit inzichtelijk te maken wil ik het vergelijken met een waterkrachtsysteem:

Ik stel een pijpleiding met water verticaal op. (geleider) De zwaartekracht (spanningsbron) werkt nu op alle watermoleculen (elektronen) in mijn leiding. Ergens in de leiding bevindt zich een kleine turbine (weerstand). De turbine wordt in beweging gebracht (energie-overdracht) door de langsstromende watermoleculen, die op hun beurt voortgeduwd worden door de watermoleculen boven hen, en tevens voortgetrokken door de watermoleculen onder hen. Kortom, alle moleculen in de leiding helpen de turbine draaiende te houden, alle moleculen worden ook even hard door de turbine afgeremd.

Zet ik in dezelfde leiding ergens anders een tweede turbine (serieweerstand), dan remt ook die de hele waterkolom af. De kinetische energie wordt zo mooi verdeeld over de twee turbines. De totale druk blijft gelijk, de stroomsnelheid in mijn leiding neemt af.

Als ik twee turbines parallel plaats, wordt de energie van de bewegende massa ook mooi over de twee turbines verdeeld. Over elek turbine krijg ik dezelfde drukval, maar langs elke turbine komt maar de helft van de totale massa aan water langs.

Draai ik een kraan dicht (schakelaar), dan stopt de waterstroom geheel (afgezien van toricelli-effecten, die we even als afwezig beschouwen). De turbine stopt ook. De spanning (persdruk boven de schakelaar en zuigdruk eronder) is nog volledig aanwezig. Zou ik de kraan plotseling heel snel dichtslaan, dan wordt de volledige in beweging zijnde watermassa in de leiding plotseling sterk afgeremd. Behalve het normale drukverschil (spanning) over mijn klep krijg ik nu ook te maken met ½mv² van al mijn watermoleculen die ik moet afremmen, waardoor ik boven mijn klep extra persdruk, eronder extra zuigdruk krijg. Misschien kan mijn klep dit niet tegenhouden (doorslagspanning, waterslag)

Ik kan in dit systeem een diode inbouwen: de terugslagklep.

Ik kan in dit systeem een condensator inbouwen: ik zet een vat met rubberen membraan (isolator) parallel aan mijn turbine.

Ik kan in dit systeem een kortsluiting veroorzaken, door de turbine weg te halen, waardoor de uiteindelijke stroomsnelheid van mijn watermoleculen alleen nog bepaald wordt door de (geringe) weerstand van mijn pijpleiding.

Ik kan de spanning in mijn systeem verhogen door een zwaardere planeet (grotere valversnelling) onder mijn pijpleiding te hangen. Parallel aan m.g.h. krijgt elk watermolecuul een grotere potentiële energie. Ik heb nu minder molekulen nodig om dezelfde hoeveelheid energie op mijn turbine over te brengen. Dit betekent in mijn leiding tevens minder leidingverliezen, want door een gegeven leidingdoorsnede passeren in een gegeven tijd minder watermoleculen. Leidingweerstand neemt af evenredig met het kwadraat van de stroomsnelheid.

Heeft mijn water eenmaal het aardoppervlak bereikt, dan is haar potentiële energie nul. Wil ik het systeem draaiende houden, dan zal ik dit water weer terug moeten pompen naar het vat bovenaan mijn verticale leiding. Mijn stroomkring is rond.

En nou loop ik nog even vast op definitie: (het zal de zondagochtend wel zijn) heb ik nu inderdaad m.g.h. omgezet in arbeid ½mv², die ik bij een botsing (met mijn turbinebladen) omzet in arbeid van de turbine. Zo ja, dan zet ik dus elektrische energie om in bewegingsenergie van elektronen en die weer in bewegingsenergie van atomen in mijn weerstand, en dus:

nee, elektrische energie is geen bewegingsenergie, maar

ja elektrische energie wordt omgezet in bewegingsenergie van elektronen, door welke tussenstap we die energie kunnen benutten.

Antoon

ten eerste,

Je water herhaal vindt ik geweldig.

En nou loop ik nog even vast op definitie: (het zal de zondagochtend wel zijn) heb ik nu inderdaad m.g.h. omgezet in arbeid ½mv2, die ik bij een botsing (met mijn turbinebladen) omzet in arbeid van de turbine. Zo ja, dan zet ik dus elektrische energie om in bewegingsenergie van elektronen en die weer in bewegingsenergie van atomen in mijn weerstand, en dus:

nee, elektrische energie is geen bewegingsenergie, maar

ja elektrische energie wordt omgezet in bewegingsenergie van elektronen, door welke tussenstap we die energie kunnen benutten.

Je zegt in de eerste zit , dat je Potentiële energie omzet in arbeid. en dan zet je er achter 0,5mv². arbeid is geen bewegings energie! arbeid :W=FS

Je zet bewegins energie (water)

om in electrische energie(via de generator op de rotorbladen),

doordat de bewegins energie arbeid levert op de Rotor bladen.

Helpt dit?

Jan van de Velde

Ja, dit helpt. Alles helpt. Ik heb in elk geval onzuiver zitten definieren. De term arbeid gooien we eruit.

blijft over ter absolute bevestiging, zonder twijfels, maren of mitsen:

nee, elektrische energie is geen bewegingsenergie, maar

ja elektrische energie wordt omgezet in bewegingsenergie van elektronen, door welke tussenstap we die energie kunnen benutten.

tromgeroffelllllllllllll.......

Antoon

Ik denk dat ik het er mee eens ben.

Ik zeg "denk" omdat ik je 2e zin niet snap. en dan met name het 2e deel daarvan.

"door welke tussenstap we die energie kunnen benutten."

dit snap ik niet. bedoel je hiermee : "als we een weerstand inbouwen kunnen we die energie benutten" ?

Dan ben ik het er mee eens.

in mijn woorden:

Electrische energie komt voort uit beweging van lading(electronen), die hun energie afstaan door middel van een weerstand in het circuit.

Want zonderweerstand heb je geen electrische energie die je kan benutten

maar of dit officieel is weet ik uiteraard niet niet.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[Elektriciteit] Wat is nu elektrische energie

[Elektriciteit] Wat is nu elektrische energie

Re: [Elektriciteit] Wat is nu elektrische energie

Re: [Elektriciteit] Wat is nu elektrische energie

Re: [Elektriciteit] Wat is nu elektrische energie

Re: [Elektriciteit] Wat is nu elektrische energie

Re: [Elektriciteit] Wat is nu elektrische energie

Re: [Elektriciteit] Wat is nu elektrische energie

Re: [Elektriciteit] Wat is nu elektrische energie

Re: [Elektriciteit] Wat is nu elektrische energie

Re: [Elektriciteit] Wat is nu elektrische energie

Re: [Elektriciteit] Wat is nu elektrische energie

Re: [Elektriciteit] Wat is nu elektrische energie

Re: [Elektriciteit] Wat is nu elektrische energie

Re: [Elektriciteit] Wat is nu elektrische energie

Re: [Elektriciteit] Wat is nu elektrische energie