Hier worden een aantal zaken dooreengehusseld.

Elektrisch veld. Denk aan een elektrische spanning als aan een heuvel en stroom als een waterval naar beneden. Je kunt spanning hebben (een heuvel)  maar geen stroom (geen vallend water - alles blijft in een stuwmeer zitten).  Op moment dat je een aansluiting maakt (een riviertje waarlangs het water uit het meer kan ontsnappen) gaat er een stroom lopen.

Een elektrisch veld geeft aan hoe een (positieve) ladingsdrager zal gaan bewegen (langs een veldlijn) ALS er een lading is die kan bewegen. Het veld ontstaat "vanzelf" als ergens twee (tegengestelde) ladingen zich bevinden.
Dat lijkt erg op de heuvel: er is een hoogteverschil (spanning) door top en bodem van de heuvel waarlangs water naar beneden kan, als er water is. De weg die het volgt is langs de veldlijnen van het zwaartekrachtveld.

Bij stilstaande ladingen (waartussen een elektrisch veld) is er geen magneetveld. Dat ontstaat pas als de lading gaat bewegen. Bij een stroom hoort een magneetveld. Gaat die stroom steeds dezelfde kant op en blijft die even groot dan zal ook een stabiel magneetveld ontstaan. Geen variaties, net als het elektrische veld is er dan een magneetveld (magnetische inductie genaamd, afgekort B).

Als een magneetveld van sterkte verandert (en dat is als de stroom niet stabiel is maar groter/kleiner wordt of zelfs zoals bij wisselstroom de andere kant op gaat) dan veroorzaakt dit een inductiespanning (Wet van Lenz). Je kunt dit zien als je een magneet heen en weer beweegt bij een opengeknipte draadwikkeling. Het magneetveld op een plek wisselt door het bewegen van de magneet. In de draad ontstaat een inductiespanning.  Sluit je de opengeknipte draad kort dan gaat ook een stroom lopen (de spanning/heuvel was er al, nu is er ook een gesloten weg waarlangs de ladingsdragers/water kan stromen).

Als je een apparaat aansluit dan zorg je er in feite voor dat de losse uiteinden van beide stopcontact-gaten (waartussen een spanning van 230V) worden kortgesloten via het apparaat. Er kan een stroom lopen en het apparaat gebruikt dit om te draaien, spelen, licht te geven of iets anders te doen met de energie die het van de ladingsdragers kan afnemen (volgens vermogen P = U.I )

Aangezien aansluitsnoeren twee draden hebben waarbij de ene de stroom toevoert en de andere deze weer afvoert, is de stroomrichting steeds tegengesteld tussen beide draden. Ieder wekt een elektrisch en magnetisch veld op dat tegengesteld is aan dat van de andere draad: netto is er geen (of verwaarloosbaar) elektrisch of magnetisch veld rondom de draad.

Hadden we 230 V gelijkstroom gehad dan waren er twee stabiele magneetvelden geweest veroorzaakt door beide draden, maar de velden heffen elkaar op omdat ze even groot en tegengesteld gericht zijn. Bij 230 V wisselstroom is het feitelijk niet anders. Welke fractie van de tijd je ook kijkt, telkens is wat de ene draad aan stroom voert tegengesteld aan wat de andere draad voert en ook dan heffen de velden elkaar op. In dit geval maakt wisselstroom of gelijkstroom dus niets uit.

Als je een lading op- en neer laat trillen in een antenne (een staaf ijzer die maar aan 1 kant is verbonden en waarvan je door een spanning ladingsdragers wegzuigt of erin duwt) dan heb je daar een staaf waar geen stroom doorgaat maar waar de lading wel heen- en weer beweegt. Dat geeft wisselende elektrische velden die door inductie wisselende magneetvelden veroorzaakt die weer elektrische velden veroorzaken die weer magnetische velden geven die weer... en zo ontstaat een elektromagnetische golf die in lucht en vacuum kan voortbewegen en die we elektromagnetische straling noemen en soms ook "fotonen" als we straling als energiepakketjes willen zien.

Komt bij een aansluitsnoer voor de stofzuiger fotonen vrij? Nee. Er loopt een stroom vanwege de spanning. De energie die de ladingdragers meenemen wordt gebruikt om de stofzuiger zijn werk te laten doen. En dat betaal je via de kWh rekening.

Komen in een radio antenne fotonen vrij? Ja. De lading trilt a.g.v. de spanningsverschillen maar er loopt geen stroom. De energie die gebruikt wordt om de ladingen heen en weer te zwiepen wordt via de fotonen "uitgestraald" en langs omgekeerde weg kun jij dat op een radio-antenne weer ontvangen (daarin begint ook lading heen en weer te bewegen) en omzetten tot geluid.

Er is niet ook nog een apart elektrisch of magnetisch veld.

Oke, harstikke bedankt voor uw uitleg!

Toch heb ik nog twee vragen:

Vraag 1: Klopt het dat het verschil tussen een antenne (die dus fotonen uitzendt) en een draad (die geen fotonen uitzendt) is dat er door de draad een stroom loopt en door de antenne niet? 

Vraag 2: Hoe kan het dat er in een antenne geen stroom loopt terwijl het zenden wel degelijk energie kost?

Vraag 1: Klopt het dat het verschil tussen een antenne (die dus fotonen uitzendt) en een draad (die geen fotonen uitzendt) is dat er door de draad een stroom loopt en door de antenne niet?

Heel strikt genomen is elke beweging van lading een stroom. Maar bij een antenne leidt dit alleen tot een heen- en weerbewegen van de lading in de antennestaaf. Er wordt geen energie "afgetapt" door een aangesloten stofzuiger. Alle energie die wordt gebruikt om de trilling te veroorzaken wordt afgestaan/doorgegeven/lekt weg in het telkens wisselende elektrische en magnetische veld dat hierbij ontstaat. Daarom moet je ook telkens energie toevoeren aan de ladingdragers om ze blijvend te laten trillen. Zou je geen energie toevoeren dan staan alle ladingdragers al snel stil en verdwijnt de uitgezonden straling: de antenne staat "uit".

Vraag 2: Hoe kan het dat er in een antenne geen stroom loopt terwijl het zenden wel degelijk energie kost?

Zie vorige antwoord. De toegevoerde energie wordt uitgestraald en dus moet je blijven toevoeren. Vergelijk een emmer met een gaatje: de straling verdwijnt als water door het gaatje. Als je niet bijvult dan houdt de straling op (emmer leeg).

Beste meneer de Klerk,

'Dat geeft wisselende elektrische velden die door inductie wisselende magneetvelden veroorzaakt die weer elektrische velden veroorzaken die weer magnetische velden geven die weer... en zo ontstaat een elektromagnetische golf'

Ik begrijp nog niet helemaal waarom een draad aangesloten op wisselspanning geen elektromagnetische golven uitzendt. Als je naar bovenstaande quote kijkt zou dat toch ook bij een draad moeten gebeuren? Het wisselende elektrische veld veroorzaakt een wisseld magneetveld, dit wisselende magneetveld weer een elektrisch veld enzovoort. Wat is de reden dat dit niet gebeurd? (ervan uit gaande dat de plus- en mindraad niet naast elkaar zitten)

 

 

 

> Ik begrijp nog niet helemaal waarom een draad aangesloten op wisselspanning geen elektromagnetische golven uitzendt.

Dat doet de draad ook maar omdat de terugvoerende draad ernaast zit en precies het tegenovergestelde veld opwekt is er netto geen straling. Zou je aanvoer- en afvoer splitsen (1-aderige draad) dan heb je "last" van energieafvoer via straling. Dit is ook waar sommige, stralingsgevoelige, mensen menen last van te hebben  (de "elektrosmog")

>ervan uit gaande dat de plus- en mindraad niet naast elkaar zitten

Er is niet echt een plus of mindraad (hooguit zit zo'n draad aan de plus of minpool van de gelijkstroombatterij). Een gelijkstroom geeft geen inductie en dus ook geen straling. Het bouwt een stabiel magneetveld op rondom de draad. Alleen veranderende stromen (zoals bij wisselstromen) geven inductie en daarmee elektrische en magnetische velden die energie kunnen transporteren (en dan vaak als "fotonen" worden beschreven) 

U schrijft: "Komen in een radio antenne fotonen vrij? Ja. De lading trilt a.g.v. de spanningsverschillen maar er loopt geen stroom."

Ik ben het niet met u eens. In een zendantenne loopt wisselstroom. Je kan deze stroom met een wisselstroommeter meten.

dag Wim,

formeel heb je gelijk. 
( https://en.wikipedia.org/wiki/Dipole_antenna )

Als er per saldo lading wordt verplaatst van het ene eind naar het andere eind van de antenne en weer terug zou je van een stroom mogen spreken. 
Opvallend verschil met een gewone stroomkring is wel dat die stroomsterkte niet overal even groot is. In die zin is er geen sprake van een "gewone" wisselstroom.

Groet, Jan

Dag Jan,
Bedankt voor de voortreffelijke animatie. Ik heb meteen de betreffende wikipedia site in mijn leeslijst opgenomen.
Ja ik weet dat de stroom in het mdden van een dipoole maximaal is en aan de uiteinden nul. Overigens heb ik dat altijd heel merkwaardig gevonden. Waar blijft die stroom dan? Kan je daar een populaire uitleg voor geven?

Nou even iets anders.
Ik hoor in zendamateurkingen nogal eens beweren dat alleen de stroom in een zendantenne van belang is en dat de spanning niet aan de straling zou bijdragen. Alleen het gedeelte waar de hoogste stroom loopt zou de straling veroorzaken, wordt beweerd. Bij een halve golf open dipool dus het midden van de antenne.
Ik dacht dat de spanning even belangrijk is als de stroom, straling is immers het gevolg van de combinatie van magnetische en elektrische velden. Aan de uiteinden van de dipool is de spanning het hoogst en dat gedeelte is volgens  mij eveneens van belang zijn voor de straling. Wat is jouw mening hierover?

> Ja ik weet dat de stroom in het mdden van een dipoole maximaal is en aan de uiteinden nul.

Als er geen stroom loopt is de hele dipool gelijkelijk geladen met + en - ladingen. Als vanuit het midden een stroom gaat lopen (elektronen verplaatsen zich), dan wordt dit evenwicht verstoord: er komen meer elektronen (-) naar het uiteinde (of juist minder: +). Zo gauw een overmaat van lading ontstaat, begint een afstotende kracht: gelijke ladingen stoten elkaar af. Er ontstaat een elektrisch veld dat beweging tegenwerkt. Dat remt de stroom  (meer elektronen (-) of juist minder (+) toestroom) in die richting en zal deze zelfs stoppen. En daarna "ontlaadt" de dipool zich weer naar neutraal. Alvorens het verhaal opnieuw begint, maar nu in richting net andersom.

> straling is immers het gevolg van de combinatie van magnetische en elektrische velden
Het een kan niet zonder het ander: zonder spanningsverschil (=energieverschil tussen ladingen aan de lage en de hoge spanningskant in een elektrisch veld) gaat geen stroom lopen. Zoals water in een horizontale plas blijft liggen maar wel van een heuveltje afstroomt (meer zwaarte-energie in een zwaartekrachtveld). Maar het is de bewegende lading die een magnetisch veld opwekt (en die weer een elektrisch veld en zo "straalt" de elektromagnetische straling verder).

Zo'n dipoolantenne zou je kunnen vergelijken met een soort van opengevouwen condensator: je bent dan afwisselend de ene pool aan het opladen met lading uit de andere pool, en weer terug

Beetje analoog (al gaat elke analogie altijd wel ergens een beetje mank):

Denk je in dat elke pool van die dipool zo'n langwerpig worstballonnetje is, en de stroom een luchtstroom is:
_{(Excuses dat ik niet een iets minder vreemde animatie kon vinden)}



Tijdens vullen en legen heb je vlak bij de vultuit een forse luchtstroom, maar aan het uiteinde van de ballon nagenoeg niks meer.

Ook weer zo'n "leuke": het is inderdaad de stroomsterkte die de sterkte van een magnetisch veld rond een draad bepaalt. Het is echter wél de spanning die bepaalt hoe groot die stroomsterkte wordt. De spanning van een stilstaande lading (geen stroom nodig dus, een elektrostatisch geladen voorwerp) t.o.v. zijn omgeving bepaalt dan weer de sterkte van het elektrisch veld rondom dat voorwerp. 

Elektromagnetische straling krijg je dan weer bij een VERANDERING van een en ander. Hoe sterker de verandering in de tijd (ΔI/Δt en dus ook ΔU/Δt) hoe sterker de straling. Daarom storen overslaande vonkjes ook zo sterk op een radio-ontvanger.

Ik heb geen verstand van al die elektrische begrippen. Wat ik graag zou willen weten: ontstaat er straling bij koken op een inductie-kookplaat? Zijn er
überhaupt gezondheidsrisico's bij gebruik van inductiestroom? Alvast bedankt voor uw moeite.
Vriendelijke groeten, C. Rothuis

Ja er is straling. Net als bij mobieltjes en afstandsbedieningen.
Metingen geven niet aan dat deze schadelijk is, maar vele alternatieve sites waar lichtvoetig met natuurkundige feiten wordt omgegaan beweren zonder bewijs hiervoor, het tegendeel. 

Als het elektrische veld maximaal is, is het magnetische veld dan ook maximaal. of is er sprake van een continue omzetting van magnetische energie naar elektrische energie en vice versa, zodat de gemeenschappelijke energie constant is. Ik heb die vraag aan natuurkundigen gesteld maar krijg verschillende antwoorden.

Als ik Arthur F. Kip (Elektriciteit en magnetisme, Prisma Technica 6) mag citeren:

De voortplanting van elektrische en magnetische velden door de ruimte betekent overbrengen van energie, daar E en H-velden opgeboopte energie vormen. In deze paragraaf wordt de energievoortplantende vector S, die de Poynting-vector wordt genoemd, gedefinieerd en berekend. Het is de snelheid van de energiestroom door een eenbeidsoppervlak dat loodrecht op de ricbting van de stroom staat. [...] In het algemene geval wordt S gegeven door het vectorprodukt
  J/sm² =  W/m² 
De Poynting-vector S geeft dus de grootte van de energiestroom aan. De richting van de  energiestroom staat loodrecht op het vlak dat E en H bevat en ligt in de richting van de vector 
.
In deze vergelijking hebben E en H betrekking op momentele waarden. Bij sinusoidaal varierende velden wordt de gemiddelde waarde van S gegeven door

E_eff = E₀/√2 en H_eff = H₀/√2 waarbij E₀ en H amplituden zijn,


In een elektromagnetische golf zijn steeds E en H veld gelijk maximaal. De een ontstaat uit de ander door inductie - door de VERANDERING van de veldsterkte. Een constant veld van de een levert geen component van de ander op.

Dat zou dan betekenen dat als de verandering van het magnetische veld het grootste is, dat het E veld dan ook het grootste is. Kijken we naar een inductie met een sinusvormige stroombron dan zien we dat als de stroom maximaal is, dat dan de verandering van de stroom nul is en dat rond de nuldoorgang van de stroom de verandering van de stroom maximaal is en dat de spanning over de spoel (E veld) dan maximaal is. Dus een fase verschil van 90 graden. Wat zit dan mijn gedachte fout?

Inductie werkt op verandering van veld. Bij maximale waarde E veld zal de verandering 0 zijn (top van een sinusoide), bij E=0 is de verandering maximaal. Ditto zal bij E=0 ook de verandering van H maximaal zijn en bij E=max verandert H niet (meer). Volgens mij verloopt dat netjes in fase...
We hebben het hier over elektrische/magnetische veldsterktes, niet over elektrische stromen (die a.g.v. velden kunnen gaan lopen).