Elektrische kracht berekenen

Iris stelde deze vraag op 04 oktober 2020 om 14:21.

 Hoi,

Een kleine vraag als check: als ik een elektrisch veld heb, van twee tegengesteld geladen platen tegenover elkaar en daartussen een deeltje, klopt het dan dat, als ik de Fel op dat deeltje wil berekenen, ik twee berekeningen moet uitvoeren?

Dus de Fel van de positieve plaat op het deeltje én de Fel van de negatieve plaat op het deeltje, en daaruit dan de resulterende kracht moet berekenen? Of komt zo'n berekening zelden voor en gebeurt het berekenen van deze 'resulterende' Fel vaak door eerst het elektrisch veld gegeven te hebben?

Mvg, Iris

Reacties

Jan van de Velde op 04 oktober 2020 om 15:09
Dag Iris,

In principe klopt het wat je zegt. En dan nog niet eens twee berekeningen, maar miljoenen omdat er op elke plaat heel veel ladingen zitten die ieder in hun eigen richting krachten op jouw deeltje uitoefenen.

Dat geeft een integraal van al die aparte coulombsommetjes, die, eenmaal uitgewerkt, uiteindelijk neerkomen op één relatief eenvoudige berekening via dat elektrische veld.

Zoals bijvoorbeeld ook een zwaartekrachtberekening aan het aardoppervlak: dat komt ook neer op een integraal van alle krachten tussen alle deeltjes van de aarde en alle deeltjes van een voorwerp aan dat oppervlak. En het wiskundige resultaat van die integraal is dan de betrekkelijk overzichtelijke formule: 



Groet, Jan
Iris op 04 oktober 2020 om 19:52
Hoi,

Ah, logisch eigenlijk! Maar, nu snap ik alleen nog niet helemaal hoe dat in praktijk werkt voor een elektrisch veld. Stel de twee (totale) ladingen van de twee polen zijn gegeven, kan je dus inderdaad twee keer via die 'centrale' berekening de kracht van beide afzonderlijke platen op het deeltje uitrekenen, toch? En van daaruit dus de resulterende elektrische kracht?

Mvg, Iris
Theo de Klerk op 04 oktober 2020 om 20:32
Zoals Jan al zegt, moet je eigenlijk krachtsberekeningen uitvoeren tussen de lading tussen de platen enerzijds en de miljoenen ladingen op de plaat - zowel positief op de ene als negatief op de andere plaat. Gelukkig kun je daar wiskundig een handig optelsommetje van maken (al is het een som van miljoenen krachtjes) en dat heet "integreren". En het resultaat daarvan is dat je slechts de kracht hoeft te berekenen van de lading tussen de platen enerzijds en de veldsterkte tussen de platen, anderzijds. En die veldsterkte is de kracht op een eenheidslading (1 C) en die blijkt constant tussen de platen en is het resultaat van die "integratie": de kracht op de eenheidslading a.g.v. al die ladingen op beide platen.

Dus  F = E q = veldsterkte tussen de platen op de plek van de lading x grootte van de lading
Daarbij kun je nog vinden dat het spanningsverschil U tussen de platen die afstand d van elkaar staan, gelijk is aan 
U = Ed   ofwel E = U/d
Ingevuld:
F = E.q = Uq/d  (=spanning tussen platen x lading tussen de platen / afstand tussen de platen)
Iris op 04 oktober 2020 om 23:06
Heel erg bedankt voor de duidelijke uitleg. Het is me helemaal duidelijk!

Mvg, Iris 
Jaap op 27 mei 2022 om 00:33
Dag Iris,
Je vraagt: gebeurt het berekenen van deze 'resulterende' Fel vaak door eerst het elektrisch veld gegeven te hebben?
Inderdaad. De tegengesteld geladen platen tegenover elkaar vormen samen een 'vlakke plaatcondensator'. Stel dat de ene plaat een lading +Q coulomb heeft en de andere plaat een lading –Q coulomb. Stel dat elke plaat een oppervlak A vierkante meter heeft en dat de ruimte tussen de platen vacuüm is.
De elektrische veldsterkte tussen de platen is volgens de wet van Gauss E=Q/(ε0·A)
met ε0=8,854·10–12 F/m is de elektrische permittiviteit van het vacuüm (Binas tabel 7).
De kracht op een deeltje met een lading q tussen de platen is Fel=q·Q/(ε0·A)
Groet, Jaap

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Roos heeft zestien appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)