Bioelektriciteit: Basisbegrippen
Lading en het elektrisch veld
Elektrische lading Elektrische lading, vaak kortweg lading genoemd, is een natuurkundige grootheid (symbool \(Q\)) die aangeeft op welke manier een deeltje wordt beïnvloed door elektrische en magnetische velden. De grootte van lading wordt uitgedrukt in de eenheid coulomb (\(\mathbf{C}\)).
Er zijn twee soorten van elektrische lading, namelijk positieve en negatieve lading. Een elektron is een elementair deeltje met de kleinst mogelijke negatieve lading, de zogenaamde eenheidslading. Ionen zijn elektrisch geladen atomen, moleculen of andere groepen van gebonden atomen en kunnen zowel positieve als negatieve lading hebben. Negatief geladen ionen zoals \(\mathrm{Cl}^{-}\) en \(\mathrm{S}^{2-}\) noemt men anionen; positief geladen ionen zoals \(\mathrm{K}^{+}\), \(\mathrm{Na}^{+}\) en \(\mathrm{Ca}^{2+}\) noemt men kationen.
Gelijksoortige lading stoot elkaar af, terwijl verschillende geladen deeltjes elkaar aantrekken met een kracht die kwadratisch toeneemt met afnemende afstand tussen de deeltjes (wet van Coulomb).
Elektrisch veld Een elektrisch veld is de ruimte (rondom een lading of enkele ladingen), waarin een elektrische lading een kracht ondervindt. Onder de elektrische veldsterkte in een punt van een elektrisch veld verstaat men de kracht die een positieve eenheidslading in dat punt van het veld zou ondervinden. Het is dus een vectorgrootheid, met andere woorden het heeft behalve een grootte ook een richting. De richting van het veld in een bepaald punt is gelijk aan de richting waarin een positieve lading in dat punt zou bewegen. Je kunt voor elke willekeurige positie de baan volgen die een positieve lading vanaf dat vertrekpunt in het elektrisch veld zou volgen. Zo'n baan heet een veldlijn en met een pijl geef je aan in welke richting de positieve testlading zich zou bewegen. Wanneer je meerdere veldlijnen in één figuur plaatst krijg je een goede indruk van het elektrisch veld. Hieronder staan de veldlijnen getekend in de buurt van
- één positieve puntlading
- één negatieve puntlading
- een combinatie van een positieve en negatieve puntlading van gelijke grootte
- een combinatie van twee positieve puntladingen van gelijke grootte
- een combinatie van een positieve en negatieve puntlading van verschillende grootte
- twee evenwijdige platen met daarop gelijke, maar tegengestelde ladingen.
Er is een aantal ‘regels' waar een elektrisch veldlijnenpatroon aan moet voldoen:
- De richting van veldlijnen is altijd van positieve lading naar negatieve lading.
- Door elk punt van het veld loopt slechts één veldlijn.
- Veldlijnen kruisen alleen op plekken waar zich puntladingen bevinden.
- Veldlijnen staan loodrecht op het oppervlak van een geleidend voorwerp.
- Hoe dichter de veldlijnen op elkaar staan, hoe sterker het veld daar is.
Het aantal veldlijnen dat je tekent, is niet bijzonder van belang. Zolang ze maar een goed beeld geven van het veld en natuurlijk aan de bovenstaande regels voldoen.
