Elektromagnetisme & Modernde fysica Inhoud van periode: • maatschappelijke relevantie: blokschema van de elektriciteitscentrale & transport • velden: magnetische & elektrische veldlijnen, dipool, monopool, influentie, lading (capaciteit???) • stromende elektriciteit: stroom, potentiaal & spanning, wet van Ohm, weerstand, vermogen & energie • elektromagnetisme: ◦ I → B: veld om stroomdraad, veld in en om spoel ◦ ∆B (∆Ф) → I: inductie in spoel met magneet, inductie in springtouw, vallende magneet, dynamo, trafo, examenopgaven ◦ I & B → F: dubbele stroomdraad, mini-elektromotor, gewone elektromotor, e--straal afbuigen met magneet (tv) • elektromagnetische velden, golven (radio, radar, magnetron, licht) & straling: spectrum • snelheid van het licht uit Maxwell: constant! Relativiteitstheorie, typisch 11e klas! • atoommodel: historische ontwikkeling • kernfysica: stralingsoorten & effecten, verval, splijting, kernreactievergelijkingen, kernenergie • bouw van het heelal 1e MAANDAG Blokschema elektriciteitscentrale & transport, B- en E-velden t/m influentie. 11e klas heeft dit in principe al gehad, maar zeer grote nivoverschillen. Deze herhaling is voor vwoers niet zo interessant. Het opbouwen van het begrip 'lading' als 'ankers van veldlijnen' is nu niet meer op z'n plek, want concepten 'lading' en 'elektronen' zijn al lang bekend. Volgend jaar dus wel fenomenologisch opbouwen! Dit jaar overslaan. Morgen: begrippen spanning & stroom (goed doordringen), wet van Ohm (oerfenomeen), vermogen & energie, vooral P = U·I. Proberen door te steken naar elektromagnetisme? 1e DINSDAG Keuzemogelijkheid om in mediatheek geschiedenis na te gaan. Onderzoeksopdracht voorkomt knip- & plakwerk: Wie heeft bijgedragen aan de totstandkoming van de elektriciteitsleer en hoe? Hoe hangen de diverse ontwikkelingen samen? Met de rest: U en I, R = U/I (ook: effect = wil / weerstand) en P=U·I. Van vermogen & energie nog géén idee hoe dat fenomenologisch zou kunnen; nu leek het meer op vakles. Morgen: • I geeft B-veld; om draad, in en om spoel. Effect van ijzeren kern, stroomsterkte, aantal windingen. Formule? Rechterhandregels. • B-veld geeft I? Begrip B (veldlijndendichtheid) en flux Φ (aantal veldlijnen). • Twee parallelle stroomdraden: afstoting. 1e WOENSDAG Geschiedenis door Jochem. Kern: Steeds vind je weer dat geniale knutselaars een interessante proef (bv. Faraday) hebben gedaan waar ze niet verder mee komen. Dan komt er een geniale wiskundige (bv. Maxwell) die de achterliggende theorie beschrijft. Dan komt er iemand die daar weer de
diepere betekenis van begrijpt (Einstein). Enz. Ontwikkeling van wetenschap. Magneetveld om enkele stroomdraad heen; met kompasje en met ijzervijlsel. Forse stroom nodig; ± 12 A! Lukte met vier dikke weerstanden van 4 Ω en een accu, voor een constante stroom om met kompasje het veld af te tasten. Even direct op accu aantippen werkt ook bij het ijzervijlsel. Vaste opstelling bouwen met 4× 50 W halogeenlampjes en veld-tafeltje? Richting van veld: rechterhandregel. Daarna veld in en om spoel: aantal windingen, stroomsterkte, ijzeren kern, richting van veld, rechterhand-regel. Als demo, maar had als leerlingproef gekund. Waarom versterkt het ijzer het magnetisch veld? Geen idee. Verhaal met ijzeratomen, spin, weissgebiedjes, enz. voegt iets meer diepgang toe, maar daarmee verschuift de vraag slechts. Uiteindelijk zit de natuur zo blijkbaar in elkaar en proberen wij haar slechts te beschrijven. Hoe kun je zien dat het veld binnen in een magneet van Z naar N loopt? Hoe kun je zien dat Bveldlijnen altijd gesloten kringen vormen? Bij het doorknippen van gemagnetiseerde spaak blijkt dat waar je 'm ook doorknipt, er steeds nieuwe magneetjes met hun eigen N- en Z-pool ontstaan. Waar je de magneet ook openmaakt; overal "worden de veldlijen in de ZN-richting gestuwd". Dit opnemen in 8e klas periode? Eigenlijk helemaal afstappen van de begrippen N- en Z-pool. Het zijn niet twee losse polen; het hele materiaal duwt de veldlijnen op, geeft het veld richting. Beter zou zijn: de richting van het veld, uitgedrukt in de NZ-richting. En daarmee hebben de veldlijnen geen begin- of eindpunt en lopen ze dus altijd in gesloten kringen. T-splitsingen en kruisingen kunnen sowieso niet omdat de richting van de veldlijnen gegeven is door de richting van een kompasnaaldje op die plek. En dat kunnen er nooit twee tegelijk zijn. Overigens: het gesloten karakter van de veldlijnen (opgeduwd door een magneet) lijkt veel op de gesloten stroomkring (opgeduwd door een batterij). Of als de waterkringloop, waarbij het water door de energie van de zon de berg op wordt geduwd en er zelf weer afloopt de zee in. Fenomenologie? Hoe kun je laten zien dat het veld om de stroomdraad niet een elektrisch veld is? Hoe kun je sowieso onderscheid maken tussen magnetische en elektrische velden? Het papieren 'kompasnaaldje' werkt alleen bij elektrische velden. Het magnetische kompasje zou ook, door influentie, als elektrisch kompasje kunnen werken. Kompasje in messing / alufolie in pakken?! Uitproberen! Maar ook uit de aard van de velden blijkt dat om de strooomdraad niet een E-veld zit (veldlijnen beginnen bij +pool en eindigen bij –pool ) maar een B-veld (veldlijnen vormen gesloten kringen). Waarom gaan de twee draden van een stroomkring uit elkaar als er stroom op staat? streeft als er stroom doorheen loopt? 1. De stroomkring streeft naar oppervlakte vergroting. Dat is energetisch voordeliger, en dat zie je bij heel veel processen. Maar waarom dan vergroting en niet verkleining? Ach, de waarom-vraag is niet beantwoordbaar (alleen maar te verdiepen), of uiteindelijk met "zo zit de wereld blijkbaar in elkaar". 2. De veldlijnen zitten dan minder dicht op elkaar (Φ blijft gelijk, A wordt groter, B wordt kleiner), net als twee N-polen die niet bij elkaar willen zitten; de veldlijnen 'verdrukken' elkaar. Fenomenologie! 3. Het oppervlak binnen de stroomkring streeft naar de cirkelvorm De cirkel is de natuurlijke vorm, zowel bij maximaliseren als bij minimaliseren. Denk aan druppels, zeepbellen, ballonnen, enz. Fenomenologie! Morgen: B, I, flux 1e DONDERDAG Naar aanleiding van vragen van gister eerst wat verdiept. Verschil E-veld en B-veld uitgediept.
Laten zien dat bij E-verschijnsel ook E-veld optreedt, bij B-verschijnsel een B-veld. Maar heel bijzonder: Bij stroomdraad (E-verschijnsel) treedt een B-veld op! (Leerlingen zagen het vóór ik het zei.) Ceus deed de proef met een statief en twee startkabels naar een accu toe. Enkele seconden is dat te doen. Van te voren heel veld van kompasjes om statief heen klaar gelegd. Deed het prachtig! (Vaste opstelling van maken?) Velden in het algemeen bekeken; E-, B- en G-velden. Het G-veld om een dubbelster (getekend) lijkt helemaal gelijk te zijn aan het E-veld tussen twee negatief geladen bollen (getekend). Echter: aantrekking tussen dubbelsterren, maar afstoting tussen bollen. Veldlijnenpatroon geeft blijkbaar niet zondermeer info over aantrekken of afstoten. Leerling proef: avo-metertje, spoelen, kernen, staafmagneet. Wat is er van invloed op de stroomsterkte? Aantal windingen, sterkte van de magneet, snelheid van beweging, afstand, kern. Wat is er van invloed op de stroomrichting? Richting van beweging, wikkelrichting van spoel, polariteit van magneet. Wat zijn nou verschillen en overenkomsten tussen E-, B- en G-velden? E-veld B-veld
G-veld
anker(s) / gesloten kring
ankers
gesloten kring
anker
soorten ankers
lading: plus en min
–
massa
aantrekking / afstoting
aantrekking & afstoting
aantrekking & afstoting
alléén aantrekking!
Morgen: Conclusie, begrip flux uit springtouw-proef. Vallende magneet? 1e VRIJDAG Conclusie van proef gister: Stroom ontstaat bij een veranderend magneetveld in de spoel. Dit heet "inductie". Stroomsterkte wordt beïnvloed door aantal windingen (N), kern (μ), snelheid van verandering (Δt), nabijheid of te wel veldsterkte (B), weerstand van draad (R). Stroomrichting wordt beïnvloed door polariteit van magneet, richting van beweging, wikkelrichting. Springtouwproef: Niet richting van aardmagnetisch veld proberen te zoeken; werkt niet. Wel laten experimenteren met sneller, langzamer, groter, korter, hoger, lager, enz. Conclusie: Magneetveld verandert nu niet, maar wel het oppervlak (A) tussen de twee draden. Wezenlijk verschil tussen wikkeling van spoel en dubbele stroomdraad: Er zit oppervlakte tussen. Daar kunnen de veldlijnen doorheen. Oppervlakte verandering geeft stroom! Dus stroomsterkte I ≈ μ· N·Δ(A·B) / Δt. Pas op: niet ΔA·ΔB, want als één van beide constant is, zou er nul uitkomen, en dat is niet zo. Het gaat dus niet om het product van de veranderingen, maar om de verandering van het product (kwam Loutje mee). Dat product heet flux (Φ): Φ = A·B. Betekenis van A is aantal m2, betekenis van B is veldlijnendichtheid = aantal veldlijnen per m2, dus betekenis flux is aantal veldlijnen dat door de spoel gaat! En als dat dus verandert, kun je stroom krijgen. Opmerkingen: • De inductiestroom loopt; volgens de wet van Ohm is er dan een inductiespanning (Uind), want U = I·R. • Het magnetisch veld binnen de spoel is het veld buiten de spoel, met factor μ versterkt door een ijzeren kern. ΔΦ U ind = N⋅ ; Φ=A⋅B ; B=Bbinnen =μ⋅Bbuiten Δt Maandag: Samenvatting van vorige week. Dan vallende magneet. Opgaven uit boek. Daarna Trafo: omhoog en omlaag transformeren, wikkelverhouding. Hoogspanningsmasten: verliezen beperkt.
Later: Veranderingen in stroomdraad: E-veld en B-veld gaan mee. Grote stroom: groot E-veld en groot B-veld. Als dat sneller gaat, dan ontstaan golven in het E- en B-veld. Die heten elektromagnetische golven. Laten zien met gespannen doek! Wel oppassen: bouw van het heelal moet nog wel aan de orde komen! 2e MAANDAG Samenvatting t/m Uind = N·ΔΦ/Δt. Vallende magneet met verklaring van vorm van grafiek. Opgaven 4, 5, 6 uit VWO-boek paragraaf over inductiespanning (nog niet behandeld). Proef: Wet van Lenz. Lastig: Niveauverschil is groot: Enkelen hebben E(J), P(W), I(A), U(V), R(Ω) al in de vakles gehad en elektromagnetisme t/m wet van Lenz tijdens de periode "Communicatie" (hoewel met minder diepgang, zoals het begrip flux). Anderen hebben hebben van dit alles nog (vrijwel) niets gehad! Niet echt interessant voor de ene groep, behoorlijk pittig voor de andere groep. Volgend jaar is dat wat betreft de vaklessen gelukkig anders. Wel wordt het nu des te belangrijker om de periodes beter op elkaar af te gaan stemmen! Morgen: Opgaven bespreken. Conclusie Wet van Lenz. Werking dynamo / generator. Proef: Trafo's. Berekenen energieverliezen in hoogspanningskabels. Afsluiten met proef dubbele stroomdraad? 2e DINSDAG Conclusie Wet van Lenz; vonden ze erg lastig / vaag. Opgave besproken; weinig interesse / puf. Tot laat doorgewerkt aan jws, nu moe. Dynamo's laten zien. Proef met trafo's heel beknopt laten zien: omhoog (vonkoverslag) en omlaag (lassen) transformeren, kort op verklaring ingegaan, in sneltreinvaart tot en met Np/Ns = Up/Us. Niet toegekomen aan parallelle draden; morgen. Niet naar huis met nieuwe proef in gedachten; jammer. Maar dat heeft toch nauwelijks effect; hoofden zitten vol, fut is eruit. Morgen: Herhaling theorie trafo. Dan naar Flor: dubbele stroomdraad, scoop-straal afbuigen met magneet, mini-elektromotor en gewone elektromotor. Daarna: EM-velden? Hoe aanpakken? Fenomenologisch??? 2e WOENSDAG Uitgebreide herhaling trafo; verklaring vanuit wet van Lenz. Als proevenserie: dubbele stroomdraad (parallel en anti-parallel), scoop-straal afbuigen met magneet, mini-elektromotor. Vragen: (1) Wat is de overeenkomst tussen deze drie proeven? (B, I → F!) (2) Waar komen B, I en F samen en wat zijn dan hun richtingen? Hoe hangen die samen? Vergelijkingen van Maxwell (steeds kringintegralen): 1. ∫ B·dA = 0 (Gauss voor B) B-veldlijnen vormen gesloten kringen. 2. ∫ E·dA = Qin / ε0 (Gauss voor E) E-veldlijnen ankeren op lading. 3. ∫ B·dl = µ0·( Ic + Id) * (Ampère) B-veld om (verplaatsings)stroom(draad) heen. 4. ∫ E·dl = –dΦB / dt (Faraday) Inductiespanning door fluxverandering. * Id = ε0 dΦE / dt 'displacementcurrent' tussen condensatorplaten Hieruit volgt dat c = 1/√(µ0·ε0) met µ0 = 4π·10-7... en ε0 = 8,85419·10-12..., onafhankelijk van je eigen snelheid! Daar kan de speciale relativiteitstheorie uit worden afgeleid! Eenvoudigere vorm van de Maxwell-vergelijkingen: 1. B-veldlijnen hebben geen begin/einde, zijn gesloten kringen
2. E-veldlijnen beginnen en eindigen op lading; aantal veldlijnen ΦE = Qin / ε0 3. veld om stroom heen: B = I·µ0 / 2πr 4. inductiespanning: Uind = ΔΦB/Δt 2e DONDERDAG Wetten van Gauss, Ampère en Faraday tot de vier wetten van Maxwell samengevat. Verhaal: Gauss, Ampere en Faraday stelde hun wetten op. Maxwell zag dat die vier het hele EM beschreven. Maar er miste iets: de 'displacementcurrent' tussen condensatorplaten, want daar zou de stroom dan in eens nul zijn? Nee! Gesloten stroomkring. Dus het opbouwen van een elektrisch veld zag hij ook als stroom, waardoor zijn formules weer klopte. Maar zou daar dan ook een magnetisch veld omheen ontstaan? Ja, dat bleek! Aanname om formule kloppend te krijgen leidde naar belangrijke ontdekking! E-velden veroorzaken B-velden en andersom, ook zonder materie, dus in vacuüm! Zouden er dan golven ontstaan? Vergelijk met wateroppervlak: langzaam bijvullen (oppervlak volgt) of snel (golfverschijnsel ontstaat). Vanuit stelling dat golven ontstaan met een zekere snelheid v, bleek dat helemaal consistent was met de vier vergelijkingen. Het zou dus moeten kunnen, op enkele voorwaarden. Een daarvan was dat die snelheid v = 1/√(µ0·ε0). Dat bleek de lichtsnelheid te zijn! Licht zou dus een EM-golfverschijnsel kunnen zijn! Later toonde experimenten dat ook aan. Michelson & Morley probeerden het bestaan van de 'aether' aan te tonen door de snelheid waarmee de aarde door de 'aether' beweegt te meten. Geen meetbaar verschil: experiment geflopt! Huh?? Meetfout? Maar Einstein had de juiste interpretatie: hij zag er de consequentie van; de lichtsnelheid is constant voor alle waarnemers! Dat blijkt bovendien uit de vier vergelijkingen van Maxwell. Maar dat heeft verregaande gevolgen! Stel ik zit op rijdende trein en stuur lichtstraal naar je toe. Zowel het zenden als het ontvangen van die lichtstraal gaat met de lichtsnelheid!?! 2e VRIJDAG Samenvatting Maxwell. Daarop doorbouwend: Een onvoorstelbaar postulaat, bevestigd door M&M, dat verregaande consequenties heeft. De beperking van het begrip gelijktijdigheid met tekening laten zien, tijddillatatie (Lorenzfactor) afgeleid uit postulaat. Verder niet aan toe gekomen: lengtecontractie, massa vergroting, enz. Overstap naar algemene theorie: Versnelling versus gravitatie; afbuiging van licht. Uiteindelijk E=mc2. Daaruit volgend: atoombom en kernenergie. Gelijktijdigheid: Snelle trein met Treintje in het midden komt langs station met waarnemer. Waarnemer ziet dat voor- en achterlichten tegelijk aan gaan. Lichtstralen vanuit lampen richting waarnemer komen gelijktijdig bij waarnemer aan. Maar niet gelijktijdig bij Treintje, want die schuift met trein en al op naar voren toe en zal de voorlamp het eerst aan zien gaan. Ze zit nog steeds in het midden van de trein en concludeert dus dat de voorlamp werkelijk eerder aangegaan is dan de achterlamp, en niet gelijktijdig. Tijdsdillatatie: Snelle trein komt langs station met snelheid v. In de trein zit Treintje die het licht boven de tafel aandoet. In de trein gaat de eerste lichtstraal vanuit lamp naar tafel (hoogte h). Dat gaat met de lichtsnelheid: h = tT·c. Maar waarnemer W op station ziet langere afstand (stellling van Pythagoras): √(h2+v2tw2). Daarin h invullen, dan oplossen naar tw. Conclusie: tw = γ·tT met γ = 1/√(1-v2/c2). Maar wat betekent dit? Dat, bijvoorbeeld, als bij Treintje er twee minuten verstreken zijn, er bij de waarnemer drie minuten verstreken zijn! De tweeling paradox: Een ééneiïge tweeling Lengtecontractie: Lineaal met lengte L in snelle trein. Lichtstraal gaat op en neer. Vanuit waarnemer gezien, duurt het licht daarover op de heenweg een tijd t1 = (Lw + v·t1)/c en op de terugweg t2 = (Lw – v·t1)/c. Dan met tw = t1 + t2 berekenen wat tw is. Echter ook: tw = tT· γ. Gelijk stellen en oplosssen naar Lw. Dan volgt: Lw = LT/ γ.
3e MAANDAG Voortbouwen op relativiteit. Na gelijktijdigheid en tijdsdillatatie uitgeschreven te hebben, nu in sneltreintempo door met lengte contractie, snelheid, massa: speciale theorie. Alles zuiver afgeleid uit postulaat. Dan uitbreiding naar algemeen met het concept dat versnelling en gravitatie niet te onderscheiden zijn. Daarmee lichtafbuiging verklaard. Ook: E=mc². Berekening: met één gram stof een middelgrote elektriciteitscentrale een jaar laten draaien. Zoeken naar de duistere krochten van de natuur(kunde) waar dit enge verschijnsel zich voordoet. Eerste poging: atoombom op Hiroshima. Dan proberen in de hand te houden: Kernenergie. Spelen met vuur! Japan en Tjernobyl. Maar hoe werkt dit nu? Daarvoor een model nodig om enig begrip voor het atoom te krijgen. Atoommodellen: Dalton: materie bestaat uit ondeelbare deeltjes 'atomen'. Stel je voor als harde bollen. Faraday had hiermee nog geen verklaring voor stroomgeleiding. Ontdekking van elektronen bracht Thomson tot het krentebol-model. Beschieten van goudfolie met (positieve) α-deeltjes; 99% er gewoon doorheen en 1% kaatst terug in alle richtingen. Dus, volgens Rutherford, atoom vrijwel leeg, in kern alle protonen bijelkaar. Maar hoe blijven die protonen bij elkaar? Chadwick: door de neutronen die ook in de kern zitten. Chemische eigenschappen nog niet verklaard, want alle evolgens Rutherford gelijk. Schillen model van Bohr verklaart chemie en spectra. Sommerfeld voegt elliptische banen toe, waardoor ...? Nog later ontstaan modellen gebaseerd op golffuncties, waarbij de amplitude van de golf slechts de kans geeft dat het deeltje zich daar bevindt. Conclusie: model is slechts vereenvoudigde (en dus beperkte) weergave van de werkelijkheid. Met model proberen grip te krijgen op werkelijkheid, bijvoorbeeld het voorspellen ervan. Model is nooit echt waar, een model probeert slechts een klein stukje van de werkelijkheid te beschrijven. Ontwikkeling van modellen aan de hand van de wetenschapscyclus! Nog nazoeken: • Wat probeerde Dalton te verklaren? • Wie ontdekte elektronen? • Wat voegde Chadwick precies toe? • Waarom het model van Sommerfeld? En nu nog: radioactiviteit, kernreacties, straling (deeltjes en EM), Tjernobyl en Japan, waterstoffusie, bindingsenergie per nucleon, bouw van het heelal. Tijdgebrek! Ook nog toetsen! Evolutie van het heelal: Heelal evolueert en dus ergens een begin. 15 miljard jaar geleden begon expansie van tijd & ruimte vanuit één punt. Gloeiend hete bal die met razend tempo expandeerde. 1/10 seconde: 30 miljard graden! 10 seconde: 3 miljard graden, 3 minuten: 1 miljard graden. Tot dan zoveel fotonen dat alle mogelijke deeltjes uit elkaar geslagen werden. Na 5 minuten: fusie van protonen tot zwaar waterstof en een beetje helium, maar niet nog verder; kern kan geen vijf deeltjes bevatten. Na half uur zo afgekoelde dat kernfusie stopte. Dan heel lang niets dan uitdijen en afkoelen. Geen samenklontering vanwege stralingsdruk. 'Stralingstijdperk'. Na 700.000 jaar 3000 graden; fotonen niet genoeg energie om waterstof te ioniseren; losse eworden gebonden aan protonen. Weinig stralingsdruk. Aantrekkingskracht krijgt de overhand; verdichtingen. 'Materietijdperk'. Door inhomogeniteiten overwint (na miljard jaar) plaatselijk de contractie van de expansie; per inhomogeniteit ruim 100 bolvormige sterrenhopen (>105 sterren per hoop) ontstaan. Waterstoffusie komt op gang; groepen sterrenhopen zuigen wolken aan; platte schijven ontstaan; melkwegstelsels. Sterren: 1/100 tot 100 keer de massa van de zon. Zware sterren al na 100.000 jaar door waterstof heen; instorting van binnenste deel. Daardoor opwarming en start fusie tot koolstof. Gaat zo door tot ontstaan van ijzer. Dan na paar jaar supernova waarbij de ontstane elementen/materie de ruimte in geblazen werden. Materie wordt platte schijf ingetrokken. Wolken verdichten en tweede generatie sterren ontstaat met heel andere chemische samenstelling. Proces blijft herhalen en het stelsel chemisch verrijken, tot ijzer gevormd is; dat fuseert niet meer. Steeds minder zware sterren (> 1,4 zonnemassa) en dus minder supernova's. Lichtere sterren (< 1,4 zonnemassa) krimpen, warmen daardoor op, gaan daardoor licht stralen,
maar blijven klein en doven langzaam uit: de witte dwerg. De zware ondergaan een supernova: Als fusie stopt, zakt kern van ster in elkaar en worden de elektronen in de kern gedrukt; neutronenster vol met neutrino's die door de dichtheid niet kunnen ontsnappen. Tot ster uiteen barst en er een bal (Ø 20 km) neutronen overblijft. Die heeft zo'n sterke aantrekkingskracht, dat andere sterren in de buurt opgeslokt worden. Tot de massa en dichtheid zo groot zijn, dat de neutronen bezwijken onder het gigantische gewicht en de hele boel in elkaar zakt. Daarbij wordt de ruimte zo gewelfd dat het licht er niet meer uit kan ontsnappen; de fotonen cirkelen rond (zwart gat). Miljoenen sterren in de buurt worder in spiraliserende slierten opgeslokt. Die slierten geven door alle deeltjesbotsingen nog wat licht voor ze verdwijnen in het zwarte gat. Vele miljoenen jaren blijven gaswolken op het centrale deel botsen onder het uitzenden van radiogolven. Die gaswolken kunnen zich verdichten en opnieuw sterren vormen. Zo ontstaat definitieve vorm van stelsel. Na tien miljard jaar ontstond zo onze zon, op zo'n ¾ van het centrum. Het duurde vijftig miljoen jaar voor de eerste fusiereacties ontstonden. In de wolk van stof om de zon heen ontstonden ook verdichtingen waaruit de planeten ontstonden. Die waren te klein om fusiereacties te starten, maar groot genoeg om door inkrimping te smelten. Daardoor scheiding van zware en lichte elementen. De planeten vegen de ruimte om de zon schoon; meteorieten, groot en klein. Aarde: atmosfeer van waterdamp, methaan en ammoniak. Geen zuurstof dat ozon kan vormen, daardoor veel UV-straling. Daardoor chemische reacties mogelijk: ontstaan van aminozuren. Opgelost in zeewater ontstonden macromoleculen: duizenden atomen. Vage gebied tussen dood en leven. Eerste primitieve cel die uitwisseling van stoffen en energie met omgeving onderhield. Tot fotosynthese 'ontdekt' werd; ontstaan van zuurstof en daarmee ozon. UV-licht minder sterk; plaats voor hogere levensvormen, tot en met homo sapiens, de denkende mens. De eerste soort die zich afvraagt hoe het allemaal gegaan is.
Toetsvragen 11e klas periode natuurkunde "Elektromagnetisme & moderne fysica" Beperkte tijd! Maak ze uit je hoofd, ga pas achteraf na zoeken als je iets echt niet wist. 1. Wat geven de lijnen in een tekening van een elektrisch of magnetisch veld aan? 2. Hoe kun je aan het veldlijnen patroon herkennen of het gaat om een elektrisch of magnetisch veld? 3. Een spoel wordt aangesloten op een batterij, zie tekening. Teken daarna met een pijltje op plaatsen A en B hoe een kompasnaaldje zich zou richten op die plaatsen. (Alleen voor nietvakles: Geef in één van de draden aan (met een andere pijl) wat de elektrische stroomrichting aldaar is.) 4. Noem een aantal* belangrijke bijdragen van Maxwell aan het ontwikkelen van de leer van het elektromagnetisme. (* Niet-vakles: één, 2e en 3e = bonus. Havo: twee, 3e = bonus. Vwo: drie!) 5. Michelson & Morley probeerden de 'aether' aan te tonen met hun experiment. Dat mislukte. Waarom was die mislukking zo belangrijk voor de verdere ontwikkeling van de wetenschap? 6. Einstein ging uit van een 'postulaat' met verregaande consequenties. Wat was dat postulaat? Noem een van die consequenties die hij beschreef in zijn speciale relativiteitstheorie. 7. Thomson bedacht het 'krentebol-model' om atoombouw te beschrijven. Waarom verliet hij het oudere, tot dan toe gangbare model? 8. Havo/vwo: Om welke reden zocht Bohr naar een uitbreiding van het atoommodel van Rutherford? (havo: één reden, vwo: twee redenen). 9. 198O is een β--straler. Niet-vakles: Bij het verval gebeurt er in de kern iets met één van de kerndeeltjes. Breng kort onder woorden wat er met welk deeltje gebeurt. Havo/vwo: Geef de isotoop die het reactieproduct is van het verval. (Stukje periodiek systeem: 6C 7N 8O 9F 10Ne)
