Terug naar vraagbaak overzicht
Vrije elektronen
Stijn stelde deze vraag op 18 april 2016 om 20:53.
Quote
In het gedeelte 'Het allerkleinste' lees ik het volgende:
'Hier krijgen we te maken met het principe van vrije elektronen: elektronen hoeven niet per se 'vast' te zitten in een atoom. Er zijn genoeg materialen waarin een elektron van zijn atoom 'los' kan komen en vrij tussen alle andere atomen door kan bewegen.'
Zoals ik het begrijp, zijn materialen waarin een elektron los kan komen van zijn atoom geleidende materialen. Ik vraag me af hoe het komt dat bij bepaalde materialen (geleiders) een elektron 'makkelijker los komt van zijn atoom' dan bij andere materialen (isolatoren).
Reacties:
Jan van de Velde
18 april 2016 om 22:10
Dag Stijn,
dat komt omdat het gaat om elektronen die in de buitenste schil zitten van zo'n atoom, relatief ver van de kern, en in een relatief onstabiele situatie omdat die schil niet vol is. Met een beetje energie sla je al makkelijk eens wat elektronen "los".
Alle atomen in zo'n stof zijn gelijk, en trekken even hard (of beter, even zacht) aan die buitenste elektronen van elkaar. De afstand tussen de atomen is bovendien relatief klein (metalen hebben typisch vrij grote dichtheden) en de atomen zijn bovendien relatief netjes gerangschikt in roosters.
Zo'n atoom raakt dus vrij makkelijk eventjes een elektron kwijt aan buurman A, maar kan er dan nét zo makkelijk eentje terug krijgen van buurman B, C, D, E of F als van A. Dat gaat in het ene metaal overigens ook veel beter dan in het andere.
In veel andere stoffen lukt dat niet zo goed: die zogenoemde valentie-elektronen worden dan gebruikt in atoombindingen om twee of meer atomen bij elkaar te houden tot een molecuul: daaruit elektronen "los" maken kost veel energie, en bij die materialen moet je dus een héél hoge spanning aanleggen om ook maar een klein beetje stroom te laten lopen. Dat soort materialen noemen we dan ook isolatoren.
Beetje duidelijker zo?
groet, Jan
dat komt omdat het gaat om elektronen die in de buitenste schil zitten van zo'n atoom, relatief ver van de kern, en in een relatief onstabiele situatie omdat die schil niet vol is. Met een beetje energie sla je al makkelijk eens wat elektronen "los".
Alle atomen in zo'n stof zijn gelijk, en trekken even hard (of beter, even zacht) aan die buitenste elektronen van elkaar. De afstand tussen de atomen is bovendien relatief klein (metalen hebben typisch vrij grote dichtheden) en de atomen zijn bovendien relatief netjes gerangschikt in roosters.
Zo'n atoom raakt dus vrij makkelijk eventjes een elektron kwijt aan buurman A, maar kan er dan nét zo makkelijk eentje terug krijgen van buurman B, C, D, E of F als van A. Dat gaat in het ene metaal overigens ook veel beter dan in het andere.
In veel andere stoffen lukt dat niet zo goed: die zogenoemde valentie-elektronen worden dan gebruikt in atoombindingen om twee of meer atomen bij elkaar te houden tot een molecuul: daaruit elektronen "los" maken kost veel energie, en bij die materialen moet je dus een héél hoge spanning aanleggen om ook maar een klein beetje stroom te laten lopen. Dat soort materialen noemen we dan ook isolatoren.
Beetje duidelijker zo?
groet, Jan
Ton
02 juli 2019 om 18:15
Jan,
ik begrijp je uitleg. Als in een stroomkring de vrije elektronen in een elektromotor terecht komen levert die motor energie. Hoe leveren die vrije elektronen dan de energie? Hebben ze minder energie bij zich na het verlaten van de motor?
ik begrijp je uitleg. Als in een stroomkring de vrije elektronen in een elektromotor terecht komen levert die motor energie. Hoe leveren die vrije elektronen dan de energie? Hebben ze minder energie bij zich na het verlaten van de motor?
Jan
03 juli 2019 om 17:44
dag Ton,
Als het gaat om het transport van energie in een stroomkring kun je die kring het beste vergelijken met de ketting van je fiets.
De schakels van de ketting staan dan model voor de elektronen, je trapas staat model voor de spanningsbron, en je achterwiel voor de energieverbruiker.
De ketting transporteert de energie van trapas naar achterwiel, de schakels per seconde zijn de stroomsterkte en de kracht op die schakels is de spanning.
meer schakels per seconde die rondgaan, en/of met een grotere kracht, en de schakeling geeft meer vermogen door.
Maar een schakel (elektron) heeft die energie niet zelf "aan boord".
groet, Jan
Als het gaat om het transport van energie in een stroomkring kun je die kring het beste vergelijken met de ketting van je fiets.
De schakels van de ketting staan dan model voor de elektronen, je trapas staat model voor de spanningsbron, en je achterwiel voor de energieverbruiker.
De ketting transporteert de energie van trapas naar achterwiel, de schakels per seconde zijn de stroomsterkte en de kracht op die schakels is de spanning.
meer schakels per seconde die rondgaan, en/of met een grotere kracht, en de schakeling geeft meer vermogen door.
Maar een schakel (elektron) heeft die energie niet zelf "aan boord".
groet, Jan