Elektrische energie

Thijs stelde deze vraag op 12 juni 2018 om 17:26.

Quote

Als je een apparaat op een stroomkring aansluit, neemt deze een bepaald aantal energie van de passerende elektronen op. Wat is de energie die dit apparaat opneemt, is dat de lading van de elektronen of iets anders?

mvg,
 
Thijs

Reacties:

Theo de Klerk
12 juni 2018 om 18:03
Quote
De lading is alleen een handige eigenschap van o.m. elektronen om daaraan energie te geven die verderop weer afgegeven wordt.

Als een elektron een spanningsverschil U doorloopt (van een 1,5 V batterij bijvoorbeeld) dan krijgt elk elektron  E = e.U joule energie (e=lading van elektron).

In een lampje of wasmachine worden de elektronen van die energie beroofd (zodat lampje kan branden of wasmachine kan draaien) en gaan zonder die energie weer terug naar de batterij om opnieuw voorzien te worden van energie.
Batterij kan natuurlijk ook een stopcontact zijn dat (verderop) aan een energie-centrale zit.
Jan van de Velde
12 juni 2018 om 18:10
Quote
Dag Thijs

Nee, dat is de energie van de bron.

een passende analogie hiervoor is je fietsketting: je benen op de trappers zijn de bron, die energie wordt via de rondgaande schakels overgebracht naar je wielas. Bergaf en wind mee hoef jij niet zo hard aan die schakels te trekken (en die schakels aan elkaar) om dat wiel toch rond te krijgen. 

De lading van elk elektron is een vast gegeven, en dat is alleen nuttig om middels een elektrisch veld (een ladingsverschil tussen twee punten) aan die elektronen te kunnen trekken. Dat geeft, om het zo maar eens plastisch uit te drukken, de elektrische energiebron houvast aan die elektronen. 

Groet, Jan
Thijs
12 juni 2018 om 18:37
Quote
Dus dat betekent dat het elektron tijdens het doorlopen van een stroomkring energie opwekt?
Thijs
12 juni 2018 om 18:40
Quote
Vergeet mijn laatste vraag maar, ik had het antwoord van Jan nog niet gelezen.
Theo de Klerk
12 juni 2018 om 18:50
Quote
Antwoord is "nee" dus: de elektriciteitscentrale is waar de energie wordt opgewekt en afgegeven aan de elektronen. Batterijen doen dat ook: daar vindt een chemische reactie plaats waarbij energie vrijkomt en door de elektronen wordt meegenomen. Zo'n batterij "loopt leeg" in de zin dat de reactie ophoudt als er geen stof meer is die nog niet gereageerd heeft. Geen reactie, geen energieopwekking, niks voor de elektronen om mee te nemen. 
Energie ontstaat dus niet door de elektronen doordat ze een stroomkring doorlopen. Ze krijgen die energie in de batterij (of centrale).
Thijs
12 juni 2018 om 18:50
Quote
Kun je de hoeveelheid energie dan berekenen zoals Theo dat beschrijft?

Theo de Klerk plaatste:
Als een elektron een spanningsverschil U doorloopt (van een 1,5 V batterij bijvoorbeeld) dan krijgt elk elektron  E = e.U joule energie (e=lading van elektron).

Theo de Klerk
12 juni 2018 om 19:02
Quote
Een batterij (of auto-accu) is op een gegeven moment leeg als die niet wordt her-opgeladen (=de reactie ongedaan maken zodat hij opnieuw kan plaatsvinden).
Voor die batterijen kent men een "capaciteit" uitgedrukt in Ah (ampere-uren). Bijv. 5 Ah betekent dat de batterij 5 A stroomsterkte kan leveren gedurende 1 uur. Daarna is ie leeg. Maar met wat minder kan het ook in 2 uur als maar 2,5 A nodig is. Of 5 uur als maar 1A nodig is.
Bij 1 A stroomsterkte lopen er maar liefst 6 . 1019 elektronen elke seconde door de batterij (en de stroomkring). Dat zijn niet steeds andere elektronen: dezelfde elektronen lopen veelvuldig het kringetje rond (en er gaat geen elektron verloren!)
Voor een elektriciteitscentrale is er geen "capaciteit" omdat die vol-continu werkt. Maar daar worden constant olie of kolen verbrand om de energie die daarbij vrijkomt om te zetten in elektrische energie die door elektronen naar het stopcontact worden gebracht.

Maak niet de (nogal vaak voorkomende) fout dat stroomsterkte iets te maken heeft met snelheid. Elektronen gaan in een schakeling even snel, maar het aantal kan toenemen. En dat aantal bepaalt de stroomsterkte op een zelfde manier als een voetbalteam 11 man sterk is. Ze moeten wel even snel gaan door de hele schakeling want anders zou je op bepaalde plekken opstoppingen krijgen en file-vorming. Dat gebeurt niet. Alles gaat met eenzelfde snelheid van voor naar achteren door de draden (en aangesloten machines). Er komen dus evenveel elektronen tegelijk aan bij de achterkant van een batterij (uitgeput) als er aan de voorkant (van nieuwe energie voorzien) de batterij verlaten.

Om een stroomsterkte van 1 A en 5 A te vergelijken kun je denken aan een slootje waarin het water met een snelheid van 2 m/s stroomt en een grote rivier waar het water ook met 2 m/s stroomt. De stroomsterkte van de rivier is veel groter omdat er in een seconde veel meer water langsstroomt dan in het slootje. Ook al gaat het water even hard. 
Een apparaat als een gloeilamp kan het misschien met 0,5 A stroomsterkte af. Een wasmachine zal eerder 5 A nodig hebben - 10 keer zoveel. Dat betekent dat vanuit het stopcontact 10x zoveel elektronen tegelijk door de draad naar de wasmachine gaan als naar de gloeilamp. Er zit wel een maximum aan het aantal dat tegelijk door een draad kan snellen. Bij grotere aantallen gaat de draad smelten (de elektronen botsen teveel in de "smalle" draad en maken die heet). Daarom zitten er "stoppen" (smeltveiligheden) die de stroom onderbreken als teveel elektronen tegelijk door de draad willen. Vaak zijn die stoppen op 16A of 20A ingesteld in woonhuizen.

De totale energie die een batterij van 12 V (autoaccu) levert als de stroomsterkte 1 A is kun je dan berekenen door
E = spanning x stroomsterkte x tijd  J 
en in geval 12V 1A 5 uur:
E = 12 x 1 x (5 x 60 x 60) = 216000 J
(5 uur = 5 x 60 minuten = 5 x 60 x 60 seconden).

Als je het niet in joules maar in de elektriciteit gebruikelijke Wh (watt-uur of kWh = 1000 watt-uur) wilt uitrekenen, dan neem je de tijd niet in seconden maar in (delen van) uren:
Energie = spanning x stroomsterkte x aantal uren  Wh
en in geval 12V 1A 5 uur is het dan:
E = 12 x 1 x 5 = 60 Wh  = 0,060 kWh
(voor 10 minuten neem je dan als tijd 1/6 uur).
Thijs
12 juni 2018 om 19:20
Quote
Oke, dat betekent dus dat de accu in 5 uur 1.08.1014   elektronen rond kan 'pompen'. Hoe onstaan deze elektronen dan in die accu?
Jan van de Velde
12 juni 2018 om 19:24
Quote
Die "ontstaan" niet, net zo min als de schakels van je fietsketting ontstaan.
Elk atoom in het heelal heeft een set elektronen, in het materiaal van een geleider kunnen sommige van de buitenste elektronen makkelijk van atoom tot atoom worden doorgegeven. Dat gebeurt permanent. 

Stel je dat zó voor:



https://www.electrical4u.com/nature-of-electricity/

Een elektrische spanning geeft alleen een overwegende richting aan dat doorgeven.


http://www.douglaskrantz.com/ElecElectricalFlow.html

dit "toont" dan nog niet waar die elektronen bij de min  dan vandaan komen of bij de plus weer heen verdwijnen, want het binnenste van die energiebron is net buiten beeld.

dat zou er dan zó uit kunnen zien, het principe van een batterij:



aan de ene kant gaat zink in oplossing, waarbij van elk zinkatoom dat als ion in oplossing gaat 2 elektronen vrijkomen. Aan de andere kant dan gaan koperionen uit oplossing, waarbij voor elk koperion twee elektronen nodig zijn om het als vast koper te laten neerslaan. 
Omdat koper edeler is dan zink loopt deze REDOX-reactie vanzelf indien er de juiste verbinding is. Het verschil in edelheid zorgt voor een spanning tussen beide elektroden. 
Theo de Klerk
12 juni 2018 om 19:25
Quote
Er ontstaan geen elektronen - die zijn er al. Alle materie (dus ook jij) bestaat uit een verzameling moleculen die weer uit atomen zijn opgebouwd. En die bestaan uit 2 delen: een kern en een verzameling elektronen. 
Sommige stoffen kunnen elektronen makkelijk "doorgeven" van atoom naar atoom. Steeds hebben ze er zelf genoeg maar er komt er links een bij en rechts schuift eentje door naar de buren. Koper, staal en veel metalen kunnen dit goed, andere stoffen niet zoals hout of plastic. Dat is het onderscheid tussen "geleiders" en "isolatoren". Daarom zul je ook nooit een stroomdraad van (buigbaar) hout tegenkomen maar altijd van koper of ander geleidend materiaal.
Thijs
12 juni 2018 om 20:32
Quote
Jan van de Velde plaatste:



aan de ene kant gaat zink in oplossing, waarbij van elk zinkatoom dat als ion in oplossing gaat 2 elektronen vrijkomen. Aan de andere kant dan gaan koperionen uit oplossing, waarbij voor elk koperion twee elektronen nodig zijn om het als vast koper te laten neerslaan. 
Omdat koper edeler is dan zink loopt deze REDOX-reactie vanzelf indien er de juiste verbinding is. Het verschil in edelheid zorgt voor een spanning tussen beide elektroden. 

Theo de Klerk plaatste:

Batterijen doen dat ook: daar vindt een chemische reactie plaats waarbij energie vrijkomt en door de elektronen wordt meegenomen. Zo'n batterij "loopt leeg" in de zin dat de reactie ophoudt als er geen stof meer is die nog niet gereageerd heeft. Geen reactie, geen energieopwekking, niks voor de elektronen om mee te nemen.
Voor de duidelijkheid: de reactie die Jan beschrijft (het vrijmaken van elektronen) is iets anders dan de reactie die Theo beschrijft (het opwekken van energie om vervolgens aan de elektronen mee te geven). Het is dus zo dat de elektronen geen energie meer meekrijgen als de reactie ,die Theo beschrijft, stopt. Betekent dit dan dat de elektronen nog wel door de stroomkring bewegen? Dit zou dan zonder effect zijn, aangezien er geen energie meer aan de bv. lamp af wordt gegeven en de lamp dus niet brandt.
Theo de Klerk
12 juni 2018 om 21:00
Quote
>Betekent dit dan dat de elektronen nog wel door de stroomkring bewegen?

Nee. Een stroomkring werkt alleen als er een spanningsverschil is (vergelijk water wat een helling afstroomt. Geen helling, geen stroming. Hooguit een stilstaande plas).

Geen reactie meer, geen potentiaalverschil (waaruit de energie komt), geen stroom. En daarmee gaat een lamp niet meer branden,  geen wasmachine draaien, niks.
Dat zou voor een elektriciteitscentrale hetzelfde zijn als geen kolen, olie of gas meer verbranden: dan komt er ook geen energie meer vrij.

En ondanks dat sommige mensen denken dat energie "uit niets" komt (pepetuum mobile) is dat niet het geval.

Jan zit er overigens niet naast. Het is maar in hoeveel detail je wilt duiken. Ik zeg (simpelweg) dat elektronen de energie meenemen.
Jan zegt (in meer detail) dat de energiearme elektronen de batterij betreden en gebruikt worden om aan een reactie mee te doen, waarbij gelijktijdig andere elektronen die door de reactie energie erbij hebben gekregen, de batterij verlaten. 
Het resultaat is hetzelfde: energie-arme elektronen komen binnen, energie-rijke elektronen verlaten de batterij. Ik kijk verder niet in de batterij, Jan wel en verklaart hoe de reactie elektronen meer energie geeft.
Thijs
12 juni 2018 om 21:20
Quote
>Nee. Een stroomkring werkt alleen als er een spanningsverschil is (vergelijk water wat een helling afstroomt.

Dat snap ik. Het spanningsverschil wordt veroorzaakt door het verschil in lading van de min- en pluspool. De lading van de elektronen is echter niet de energie die wordt afgegeven aan de apparaten in de stroomkring. Dat is volgens Jan en u de energie die wordt opgewekt in de energiecentrale en in een batterij de energie die vrijkomt bij de chemische reactie. Deze energie wordt vervolgens meegegeven aan de elektronen (naast dat ze al een lading van 1,6022 × 10-19 Coulomb bezitten) en afgegeven aan het apparaat in de stroomkring. Volgens deze beredenering wordt de lading van de elektronen wel behouden en blijft er dus ook een spanning en blijven de elektronen dus nog wel door de stroomkring bewegen. Daar zegt u vervolgens weer op dat dit niet klopt. Dit blijft voor mij, ondanks de duidelijke voorbeelden en snelle reacties, onduidelijk.
Jan van de Velde
12 juni 2018 om 21:40
Quote
Die energie en die elektrische lading hebben met elkaar te maken, maar niet zoals jij het lijkt op te vatten. Een elektron in een hoogspanningsleiding heeft véél meer energie dan een elektron in een fietslampjescircuit. Maar ze hebben en houden beide dezelfde lading. 

Ik til een baksteen 5 cm op in een zwaartekrachtveld. Hierdoor krijgt die baksteen energie. Als ik de baksteen loslaat voelt mijn grote teen hoeveel energie. 
Nou til ik diezelfde baksteen in datzelfde zwaartekrachtveld 2 meter omhoog. Diezelfde baksteen heeft nu véél meer energie. Met je welnemen ga ik daar mijn grote teen niet meer aan wagen. Toch dezelfde baksteen met dezelfde massa.

Dat "optillen" is wat een batterij of dynamo doet: zoveel volt omhoog in een elektrisch veld. Dat "vallen" is wat een elektron doet in een stroomkring, terug naar beneden om daarna weer opgetild te worden. Ergens onderweg zijn er grote tenen die "au" roepen als de baksteen langskomt. Atomen in een weerstandsdraadje die harder gaan trillen door botsingen met die vallende elektronen, waardoor dat draadje een hogere temperatuur krijgt: hoog genoeg en het wordt zo heet dat het zichtbaar licht gaat uitstralen: et voilà, de gloeilamp. 
Theo de Klerk
12 juni 2018 om 21:46
Quote
>veroorzaakt door het verschil in lading van de min- en pluspool.

Nee. Een verschil in spanning. Er zit aan beide uiteinden van de batterij evenveel lading. Maar die lading heeft een andere energie (en die bepaalt de spanning).

>De lading van de elektronen is echter niet de energie die wordt afgegeven aan de apparaten in de stroomkring. 

Inderdaad - lading is alleen maar een handig gebleken middel om energie door te geven. Zie het als een soort bolletje met klitteband. In de batterij blijft er van alles (nou ja... energie) aan plakken, in een lampje wordt het van de klitteband afgenomen. 

>naast dat ze al een lading van 1,6022 × 10-19 Coulomb bezitten

Dat heeft met energieoverdracht niets te maken. Het feit dat ze lading hebben (wat dat ook is - dat weet niemand) maakt het mogelijk om energie erbij te krijgen als ze een potentiaalverschil doorlopen. Elk elektron met zijn lading e krijgt er  eU joule aan energie bij als het een potentiaalverschil van U volt doorloopt. Maar die lading hebben ze altijd. Dat "hoort" bij ze en die kunnen ze niet aanvullen en niet kwijtraken. Zoals bij jou misschien blauwe ogen horen.

>de lading van de elektronen wel behouden

Die lading is een deel van het "elektron zijn". Wordt niet behouden, niet weggegeven, niet aangevuld. Het "is" er gewoon.

>en blijft er dus ook een spanning

Huh? Iets zal die spanning moeten opwekken. Dat kan een chemische reactie zijn, dat kan ook (via ingewikkelde turbines) vanuit verbranding van olie in een elektriciteitscentrale gebeuren.


Heel kort nog eens op een rijtje:
1) energie kan op allerlei manieren worden doorgegeven. (bijv. luchtdruk in stoommachines) maar "handig" en makkelijk transporteerbaar via elektriciteit
2) transport van energie door elektriciteit gebeurt door verplaatsing van lading - de in  de natuur het gemakkelijkst bruikbare deeltje met lading is het elektron.
3) elk elektron heeft een vaste massa en een vaste lading
4) de energie die een elektron overbrengt is gelijk aan zijn lading x spanningsverschil dat het doorloopt
5) in batterijen, accu's en (op een wat andere manier) centrales wordt een spanningsverschil opgewekt dat ontstaat doordat energie uit reacties of verbranding in een spanningsverschil kan worden omgezet  (spanning wordt ook wel potentiaal genoemd en wordt in eenheden  volt uitgedrukt)
6) door aan de ene kant een batterij binnen te komen en aan de andere kant eruit te gaan krijgt een elektron energie (= lading x spanningsverschil van de batterij)
7) die energie kan via draden (geleiders) naar elke gewenste plek worden gebracht
8) bij een apparaat (lamp, wasmachine e.d.) aangekomen wordt de energie afgegeven en gaat het elektron zonder zijn energiebagage via de "retourdraad" terug naar de batterij om opnieuw energie te krijgen.

Voor het gemak doen we net alsof een elektron het allemaal "meteen" zo doet. In werkelijkheid is de geleiding niet vrijwel instantaan, maar een opschuiven van elektronen. Zoals knikkers in een plastic buis: als je aan de ene kant een knikker (elektron) erin stopt, komt aan de andere kant er eentje uit. Voor het gemak kun je zeggen dat het elektron links erin en rechts eruit komt. Elektronen kun je niet onderscheiden (gedragen zich identiek en zien er hetzelfde uit) dus "niemand" heeft door dat rechts een ander elektron eruit komt dan er links in ging. Maar langzaam maar zeker zal het linker elektron opschuiven en ooit rechts weer uit de buis komen.

Datzelfde gebeurt ook in een batterij. Bij de 0 V kant erin en tegelijk komt aan de 1,5 V kant een elektron er weer uit om op stap te gaan door de geleidingsdraad (die zich weer als zo'n plastic buis gedraagt).
Thijs
13 juni 2018 om 14:35
Quote
Oke, maar hoe komt het dan dat elektronen weten waar ze naar toe moeten en hoe wordt deze beweging veroorzaakt?
Theo de Klerk
13 juni 2018 om 15:07
Quote
>Oke, maar hoe komt het dan dat elektronen weten waar ze naar toe moeten en hoe wordt deze beweging veroorzaakt?

Hoe weet water dat het naar beneden moet stromen?

Stroom volgt het traject van hoge spanning naar lage spanning. Zonder spanningsverschil geen stroom. Zonder nog elektronen te kennen heeft men in 1800 afgesproken dat "stroom" dan van + naar - gaat, van hoge naar lage spanning.

Later ontdekte men dat stroom vooral door elektronen werd geregeld en dat die een negatieve lading hadden. Om te voorkomen dat allerlei boeken en installaties moesten worden aangepast aan deze nieuwe vinding, moest men stellen dat elektronen van lage naar hoge spanning stromen (van - naar + ).

Het gaat maar om een "afspraak" want of je nu ergens elektronen ophoopt tot een negatief geladen uiteinde of daar juist positieve lading (zoals men dacht waaruit stroom bestaat) weghaalt - het resultaat is hetzelfde. Maar soms dus verwarrend voor mensen die net met elektriciteit worden geconfronteerd. 

De echte geladen deeltjes (elektronen) gaan van - naar +  (van de plek met lage spanning naar hoge spanning) omdat negatief geladen deeltjes elkaar afstoten en juist door positief geladen deeltjes worden aangetrokken. Maar vanwege een foute ingeburgerde aanname uit 1800 blijft stroom gezien worden als positieve ladingsverplaatsing. En die gaat (omdat positieve ladingen elkaar afstoten) van + naar - ... 
thijs
13 juni 2018 om 15:19
Quote
elektronen lopen dus van een hoge naar een lage spanning. Wat houdt het begrip ‘spanning’ dan precies in?
Theo de Klerk
13 juni 2018 om 15:30
Quote
elektronen lopen van een lage naar een hoge spanning toe.

Spanning(sverschil) is, zoals al eerder verteld, een maat voor de energie die aan een elektron kan worden gegeven. 
E = Ue 
En omdat "e" een negatief getal is, is spanningsverschil U dat ook (zodat E een positieve energie is). Een elektron doorloopt dus een spanningsverschil van - naar + in een schakeling en dat betekent binnen een batterij van de + kant naar de - kant.



Als definitie geldt dat spanningsverschil gelijk is aan het energieverschil dat een geladen deeltje met lading 1 C heeft tussen twee posities. Als een 1 C geladen deeltje 1 J energie erbij krijgt door het doorlopen van een traject dan heeft dat traject een spanningsverschil van 1 V: U = E/q    Het geeft dus feitelijk de energietoe- of afname aan van een eenheidslading bij het doorlopen van U volt.
Voor een enkel elektron met lading -1,6 .10-19 C is de afname van zijn energie 
- 1,6 . 10-19 C x 1 V als hij van een - naar een + pool loopt (in een batterij van 1V) en een toename ervan gelijk aan  (-1,6.10-19 C) x (-1 V) als hij van + naar - gaat (in een batterij van 1V).
frank
08 januari 2019 om 17:41
Quote

Ik denk het te begrijpen na meerdere keren gelezen te hebben.

Is energie de beweging/trilling van de elektron ?
Dus hoe sneller de elektron beweegt hoe meer energie ?
En de trilling van de elektron is na het doorlopen van een stroomkring weer "normaal".

Echter spanningsverschil kan ik nog niet zo voor mezelf verklaren, mocht dat trillen het zijn. Want kan je zeggen dat bij 12V de elektronen 12x zo hard trillen dan bij de 1V

Theo de Klerk
08 januari 2019 om 18:05
Quote
Stroomsnelheid is geen stroomsterkte. Energie wordt aan elektronen gegeven door het potentiaalverschil. Vergelijk het met een bal bovenop een heuvel: de zwaarte-energie bovenop de heuvel is groter en kan worden gebruikt om naar beneden te rollen en in kinetische energie te worden omgezet.  De bal trilt niet, heeft geen lading - zijn energie komt uit het potentiaalverschil (energieverschil) tussen bovenop en onderaan de heuvel.

Een elektron met lading e heeft in een elektrisch (ipv gravitatie)veld U bij hoge potentiaal meer energie (E = eU). Dat heeft niets met trillingen van het elektron te maken en niets met de snelheid waarmee het beweegt. Dat zijn additionele vormen van energie voor het elektron, zoals het ook meer of minder zwaarte-energie heeft als het langs een vertikaal snoer beweegt. Maar die hoeveelheden zijn mininiem vergeleken met de elektrische energie  (bijv. elektrische energie rond 10-19 J voor een elektron, en 10-31 voor zwaarte-energie, dwz 1012 maal minder).
frank
08 januari 2019 om 18:37
Quote
dus de energie/kracht die de elektron meedraagt op zijn lading is iets anders.
Jammer anders had ik het begrepen. Dacht dat getal van 1.6 10-19  de lading was en daarbovenop de energie kwam waarmee het tegen andere elektronen aanbotst (vb lamp).
Nog een keer lezen dan maar.
Theo de Klerk
08 januari 2019 om 19:01
Quote
Een elektron draagt geen kracht (niks doet dat). Kracht ontstaat doordat iets met een versnelling (of vertraging) ergens opdreunt. Zoals een vuist die op tafel slaat (tafel zorgt voor afremming).

Een elektron kan wel een hoeveelheid energie hebben (altijd t.o.v. ergens anders - er is geen absolute hoeveelheid energie). Dat kan gravitatie-energie zijn in een zwaartekrachtveld omdat een elektron massa heeft. Het kan elektrische energie zijn in een elektrisch veld omdat een elektron lading heeft. En kinetische energie omdat het elektron snelheid heeft.

Een elektron heeft lading 1,6 . 10-19 C en daarmee in een 1 V spanningsveld 1,6.10-19 J energie. Het heeft een massa van 9.10-31 kg zodat in een aards zwaartekrachtveld het op een hoogte van 1 m een zwaarte-energie heeft van 9.10-30 J

In elektrische situaties heeft een elektron vooral elektrische energie (gekregen in een batterij, kwijtgeraakt in een lamp of machine). Dat kan omdat het een lading heeft. Een neutron (geen lading, wel klein deeltje) heeft geen betekenis in elektrische situaties.
De elektronen "botsen" met anderen (eigenlijk: naderen elkaar maar botsen niet omdat ze elkaar elektrisch afstoten) maar gemiddeld gaan alle elektronen met gelijke snelheid van - naar +.  En niet sneller of langzamer voor of na een lamp: dan zou er ineens een file van traag bewegende elektronen zijn na de lamp. Nee, de elektronen blijven met vaste  snelheid (kinetische energie) bewegen van de ene kant naar de andere kant van een batterij. De elektrische energie raakt het onderweg wel kwijt.
Jan van de Velde
08 januari 2019 om 19:15
Quote
Dag Frank,

frank plaatste:

de energie/kracht die de elektron meedraagt op zijn lading 
Een elektron draagt geen "kracht of energie op zijn lading".

De lading van een elektron bepaalt alleen maar met hoeveel kracht een bepaalde spanningsbron zo'n elektron kan aantrekken of afstoten. Zoals de massa van een bal bepaalt hoeveel zwaartekracht de aarde erop kan uitoefenen.
Die lading is overigens hetzelfde voor alle elektronen in het heelal. 

Energie kunnen die elektronen die dan als het ware van de minpool naar de pluspool "vallen" onderweg afdragen door tegen de aomen in een geleider te botsen, en daamee die atomen in trilling te brengen: de draad wordt warm.....

Je kunt die elektronen beter beschouwen als de schakels in een fietsketting. Die dingen zelf kunnen niks, dragen niks hebben niks. De trapas (batterij) trekt ze rond, geven alleen de kracht/energie van de bron door.  
Hoe meer kracht je op je trappers zet hoe sneller die schakels rond zullen gaan (hoe hoger de spanning, hoe groter de stroomsterkte) 

groet, Jan
frank
08 januari 2019 om 20:13
Quote
Voor mij onbegrjipelijk aan het worden. Maar de ketting draait en de elektronen bewegen zich door de stroomkring door te hoppen van atoom naar atoom. De bron schiet een elektron in de draad en het domino effect begint. Hoe hoger het potentiaalverschil hoe meer elektronen de draad ingaan, toch ? 

Energie hebben die elektronen wel, want dat geven ze af terwijl ze naar beneden vallen. Maar dat hebben ze niet echt bij zich, want dat is de wrijving/warmte/? die ze ondervinden van het vallen. Dus eigenlijk moet ik voor het begrip kinetische en die andere energie opnieuw gaan leren.
Jan van de Velde
08 januari 2019 om 20:28
Quote

frank plaatste:

Energie hebben die elektronen wel, want dat geven ze af terwijl ze naar beneden vallen. 

dat hebben elektronen in een elektrisch veld net zo goed als een steen op een berg in een zwaartekrachtveld.

frank plaatste:

Maar dat hebben ze niet echt bij zich, 

niet in de zin van een vrachtje op hun rug, nee. 

helpt onderstaand model? 

frank
08 januari 2019 om 22:11
Quote

Nja ik haak af.

Begrijp het een beetje voor een zesje. laatste vraag...waar zitten de meeste elektronen bij bv een batterij, of zit er overal evenveel maar de ene kant heeft meer electrische energie op de ladingdrager(wiki) dan de andere kant.

Jan van de Velde
08 januari 2019 om 22:40
Quote
Er zitten er overal evenveel, elk atoom doorheen heel die batterij heeft zijn eigen gewoonlijke portie. Het is niet een soort potje met aan de ene kant meer elektronen dan aan de andere. Iets dergelijks kennen we wel, maar dat is dan een condensator:

hierboven zie je een batterij die op het gemak een condensator (links) oplaadt, die dan daarna mag "leeglopen" via een lamp. Maar zo'n condensator kan maar kleine hoeveelheden lading bergen. Voordeel is wel dat die energie daarna heel snel beschikbaar is. Zo'n systeem kun je dus gebruiken voor een flitslicht. 


In een batterij zitten chemische stoffen die willen gaan reageren via een zg redoxreactie. Maar de elektronen die daarvoor moeten verhuizen van de ene stof naar de andere kunnen dat alleen "buitenom". De stroom die daarvoor moet gaan lopen gebruiken we dan.  


Het is dus alleen maar een manier om duwtjes te geven tegen elektronen die er al zijn. Chemische bindingen met meer energie omzetten in bindingen met minder energie, en handig gebruik maken van een ndioige stap in dat proces, namelijk de verplaatsing van lading. 

Zoals we ook water met veel hoogte-energie kunnen "omzetten" in water met minder hoogte-energie: laat het gewoon van een helling lopen. Maar doe dat slim, dwz leid die waterstroom om via een stuwmeer en een turbine, en je kunt die energie aftappen. 

Het is allemaal onzichtbaar, en lastig te vatten. Laat het gewoon rusten, dat blijft wel in je achterhoofd spelen. Er komt echt wel een keer ineens een "aha" moment. 

Groet, Jan

Theo de Klerk
08 januari 2019 om 23:29
Quote
Samengevat:

1) elektisch geladen voorwerpen (ook elektronen als klein deeltje) zijn in staat energie te verplaatsen van bron naar gebruiker door een lading een spanning te laten doorlopen (energie "meegenomen" vanaf bron en "afgestaan" bij gebruiker is E = qU = lading (coulomb) x spanning (volt) )
Consequentie: zonder spanningsverschil geen stroom en geen energietransport (bijv. "lege" batterij)

2) er gaan evenveel elektronen uit een bron als er binnen komen. Ditto voor gebruikende partijen. Als dat niet zo was zou ergens een ophoping plaatsvinden en de netto-lading aldaar niet nul zijn  (evenveel erin als eruit = netto nul)
Consequentie: elektronen stromen overal even snel door een draad

3) Wetten van Kirchhoff: 
a) in een gesloten stroomkring tellen de spanningsvallen op tot nul (bijv. bij batterij + 6V , over lamp A - 2V en over lamp B -4V alvorens weer bij de batterij uit te komen)
b) de som van alle stroomsterktes is steeds de sterkte die de bron verlaat of binnenkomt  (net als een rivier: splitsingen verdelen en samenstromingen voegen stromen samen: netto komt er niets bij en gaat er niets af)
frank
09 januari 2019 om 12:23
Quote

Jan en Theo,
bedankt voor de uitleg. Wanneer ik het lees denk ik, O ja zo dus. Wat later als ik erover nadenk word het al wat moeilijker. :)

bedankt het moet lukken nu.

frank
13 februari 2020 om 09:54
Quote

Hallo, ben er nog steeds mee bezig.

Aha, nu las ik op wiki het volgende :

'Wat geleverd wordt is niet Electrische lading maar het potentiaalverschil. Zodat op elk gewenst moment een stroom van Electrische lading(electron) door een apparaat kan lopen.

Nu nog even (opnieuw) lezen hoe zo'n potentiaal verschil ook alweer ontstaat en ik kan weer verder. : )

Theo de Klerk
13 februari 2020 om 11:08
Quote
Die teksten komen blijkbaar uit monden van personen die het allemaal niet zo snappen en daarmee ongebruikelijke uitspraken doen die ook nog eens zeer verwarrend kunnen zijn.

Lading wordt net als energie niet geleverd - die is er. Eigenlijk geen "lading" als iets zelfstandigs, maar een deeltje met lading. Net zo als er blauwe en rode ballen zijn maar niet alleen "rood" of "blauw".

 Je kunt lading verplaatsen (dan loopt een stroom) en energie omzetten in een andere vorm en ook weggeven aan een ander systeem. Tijdens dat weggeven wordt arbeid verricht en neemt de energie van de een net zoveel toe als dat van de ander afneemt. Maar netto: energiebehoud.

Er wordt ook geen potentiaalverschil geleverd. Net zo min als dat een hoogteverschil op een berg geleverd wordt. In elektrische bewoordingen wordt energie aan een geladen deeltje gegeven (de gever houdt zelf minder over) en dat wordt als potentiaal gezien. (Potentiaal = energie/lading, eenheid J/C, ook wel volt genoemd).

Net zoals een bal van een heuvel af rolt (en nooit heuvel op zonder hulp) zo kan een geladen deeltje energie afstaan en een lagere potentiaal krijgen. Het kan bewegen van hoge potentiaal (zoals bal op de heuvel) naar lage potentiaal (bal naar beneden). Die beweging van lading is de stroomsterkte (= lading/tijd,  eenheid C/s, ook wel ampere genoemd)
frank
13 februari 2020 om 16:25
Quote

Net zoals een bal van een heuvel af rolt (en nooit heuvel op zonder hulp) zo kan een geladen deeltje energie afstaan en een lagere potentiaal krijgen. Het kan bewegen van hoge potentiaal (zoals bal op de heuvel) naar lage potentiaal (bal naar beneden). Die beweging van lading is de stroomsterkte (= lading/tijd,  eenheid C/s, ook wel ampere genoemd)

Ik dacht te begrijpen dat de bal/electron deel gaat uitmaken van het lage potentiaal zodra hij beneden is en niet gaat worden of krijgen.
En op zijn weg naar beneden heeft/verkrijgt de bal/electron zijn energie die dan her en der wordt afgegeven. Hoe ik dat moet zien weet ik niet, ik hoop eigenlijk nog niet.

 

 

Theo de Klerk
13 februari 2020 om 16:34
Quote
Ze maken geen deel uit van iets (het is geen vereniging!) - beneden HEBBEN ze minder zwaarte-energie (bal) of dichter bij een + pool minder elektrische energie.

Bij het naar beneden rollen (of van - naar + pool bewegen van een elektron) neemt de zwaarte/elektrische energie af. Dat wordt omgezet in kinetische energie: je gaat harder naar beneden of op de + pool af.

Energie blijft behouden. Van boven naar beneden neemt de zwaarte-energie evenveel af als de kinetische energie toeneemt (we negeren even de wrijving - anders neemt die ook een klein deel van de energie af). Netto blijft de totale energie hetzelfde. In de overgang van hoog naar laag wordt zwaarte energie afgestaan en verricht de zwaartekracht arbeid: werk dat ten goede komt aan de toename van de snelheid en daarmee kinetische energie.
frank
13 februari 2020 om 16:44
Quote

Geen vereniging :)

de bewegende electron zorgt er voor dat iets anders gaat bewegen en dat is energie ?

 

Theo de Klerk
13 februari 2020 om 16:57
Quote
Ik zou zeggen: begin eens van voor af aan te lezen over elektriciteit want je dwaalt steeds verder af.

Elektronen bewegen in een elektrisch veld (meestal doordat batterij een potentiaalverschil heeft tussen + en - pool) en in hun tocht van - naar + staan ze energie af aan apparaten. Verder beweegt er niks, tenzij doel van een apparaat is om te bewegen (wasmachine of zo) en de afgenomen energie gebruikt voor kinetische energie.
frank
13 februari 2020 om 17:03
Quote

Doe ik.

maar de electron zorgt voor beweging in electron gebied en dat hoppen van de electron van de ene atoom schil naar de volgende atoom schil zorgt voor de energie waarmee iets verderop gebeurt.

Theo de Klerk
13 februari 2020 om 17:13
Quote
Geleidingselektronen horen bij een atoom maar kunnen makkelijk naar een buuratoom springen, omdat ze niet sterk aan een kern gebonden zijn. Alle elektronen kunnen doorschuiven o.i.v. een elektrisch veld waardoor ze kinetische energie krijgen (ze "vallen" naar beneden van de elektrische heuvel). De meeste energie, meegenomen bij de batterij-pool, wordt onderweg afgestaan aan apparaten. De elektronen gaan niet steeds sneller bewegen en gebruiken niet al hun elektrische energie om zelf te bewegen. Zie het als een soort wrijving: die verhindert verdere snelheidsverhoging doordat het steeds energie afneemt van de elektronen.
Die wrijving is in het elektrische geval het opnemen van energie door een lamp of apparaat die daardoor iets "doet".
Isolatoren binden hun elektronen wel heel sterk: daar kan dan ook geen stroom gaan lopen.
frank
13 februari 2020 om 17:28
Quote
Heb ik gelezen dat de snelheid niet verandert maar het aantal.  Maar ik kan nu ea uit rekenen zonder vast te staan in een beeld van het onderwerp. Ik hou vast aan het idee dat de electron geen energie heeft maar in zijn vrije val krijgt met in het achterhoofd dat het niet valt maar opschuift. Een hoog potentiaal een gebied is dat veel electronen heeft of kan maken en wanneer in verbinding met een lager potentiaal er een stroom gaat lopen. 
Bedankt.
Theo de Klerk
13 februari 2020 om 18:55
Quote
>Een hoog potentiaal een gebied is dat veel electronen heeft of kan maken 

Volslagen onzin.
frank
14 februari 2020 om 08:55
Quote
Ok onzin.

Plaats een reactie:


Bijlagen:

+ Bijlage toevoegen

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft vier appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)