Wat gebeurt er met ladingen in een geleider in een elektrisch veld?
NatuurkundeWat gebeurt er met ladingen in een geleider in een elektrisch veld?
Ik vraag me af wat er precies gebeurt met de ladingen in een geleider wanneer deze in een elektrisch veld wordt geplaatst. Hoe komt het dat het elektrische veld binnenin de geleider uiteindelijk nul wordt, en heeft dit te maken met het feit dat de buizen in een lineaire deeltjesversneller van geleidend materiaal zijn gemaakt en daar geen elektrisch veld hebben? En wat is er dan nodig om een elektrisch veld te creëren als het geen geleider mag zijn?
Antwoord van Ainstein
Wanneer een geleider in een extern elektrisch veld wordt geplaatst, beginnen de vrije elektronen in de geleider te bewegen. Ze worden aangetrokken door de positieve kant van het veld en afgestoten door de negatieve kant. Deze beweging leidt tot een scheiding van ladingen binnen de geleider: aan de ene kant ontstaat een overschot aan negatieve lading en aan de andere kant een tekort, wat resulteert in een positieve lading. Dit proces staat bekend als elektrische inductie.
De gescheiden ladingen creëren een eigen, intern elektrisch veld dat tegengesteld gericht is aan het externe veld. De elektronen blijven bewegen totdat dit interne elektrische veld precies even sterk is als het externe veld, maar in de tegenovergestelde richting. Op dat moment heffen de twee velden elkaar binnenin de geleider op, waardoor het netto elektrische veld in een ideale geleider nul is. Dit betekent ook dat de elektrische potentiaal (spanning) over de hele geleider constant is.
Dit principe is van toepassing op de buizen in een lineaire deeltjesversneller. Deze buizen zijn gemaakt van geleidend materiaal, waardoor er binnenin de buizen geen elektrisch veld is en de deeltjes met een constante snelheid bewegen. De versnelling van de geladen deeltjes vindt plaats in de ruimtes tussen de buizen, waar wel een elektrisch veld aanwezig is dat de deeltjes een duw geeft. De buizen zijn verbonden met een wisselspanning, waardoor de polariteit van de buizen steeds verandert en de deeltjes tussen de buizen door versneld worden.
Een elektrisch veld is niet gebaseerd op een isolator. Om een elektrisch veld te creëren, is een verschil in elektrische potentiaal (een spanningsverschil) nodig. Dit kan op verschillende manieren worden bereikt:
- Door geladen objecten in de ruimte te plaatsen.
- Door een spanningsbron, zoals een batterij, te gebruiken om een potentiaalverschil tussen twee geleidende platen te creëren.
- Door een veranderend magnetisch veld, wat leidt tot elektromagnetische inductie.
- Extra uitleg en oefenen voor elk boek op school
- Stel vragen en krijg direct antwoord
- Video’s, samenvattingen, oefenen, AI-tutor, woordjes leren en examentraining
Gerelateerd materiaal
Gerelateerde vragen
Vind antwoorden op vragen die gerelateerd zijn aan dit onderwerp.