⚡ Fysica

Examensamenvatting — Juni 2026 — 5WE Wetenschappen

📋 Inhoudstafel

Thema 0: Beduidende Cijfers en Omzettingen
Thema 1: Elektromagnetisme
Thema 2: Kernfysica
Elementaire Deeltjesfysica

Thema 0: Beduidende Cijfers en Omzettingen

Beduidende cijfers (significant figures) geven aan hoe nauwkeurig een meting is. Fouten hieraan kosten punten op het examen!

Wat zijn beduidende cijfers?

Alle cijfers die bijdragen aan de precisie van een getal, behalve nullen die alleen de positie aangeven.

Regels

Alle niet-nul cijfers zijn beduidend: 42,3 → 3 beduidende cijfers
Nullen tussen niet-nul cijfers zijn beduidend: 1005 → 4 bc
Nullen voor het eerste niet-nul cijfer zijn NIET beduidend: 0,0042 → 2 bc
Nullen achter de komma na een niet-nul cijfer ZIJN beduidend: 3,20 → 3 bc
Nullen achter een niet-nul cijfer zonder komma zijn ONDUIDELIJK (bijv. 4200 → 2, 3 of 4 bc?)

Regels bij berekeningen

Bij vermenigvuldigen/deelen: het resultaat heeft evenveel bc als het getal met het minste aantal bc
Bij optellen/aftrekken: het resultaat gaat tot op dezelfde decimaal als het getal met de minste decimalen
Rondingsregel: als het cijfer na de laatste positie ≥ 5 is, rond je omhoog; anders af

SI-prefixen

Prefix	Symbol	Factor
giga	G	10⁹
mega	M	10⁶
kilo	k	10³
milli	m	10⁻³
micro	μ	10⁻⁶
nano	n	10⁻⁹
pico	p	10⁻¹²

Oefening 1: Hoeveel beduidende cijfers hebben: 0,0050 / 320 / 1,030 / 6,02 × 10²³

Uitwerking

0,0050 → 2 bc (nullen vóór tellen niet, nul achter komma wel)

320 → 2 of 3 bc (onduidelijk — met wetensch. notatie 3,2 × 10² = 2 bc, 3,20 × 10² = 3 bc)

1,030 → 4 bc (nul tussen + nul achter komma)

6,02 × 10²³ → 3 bc (alleen de mantissa telt)

Oefening 2: Bereken 3,42 × 1,5 en geef het resultaat met het juiste aantal bc.

Uitwerking

3,42 × 1,5 = 5,13 → 5,1 (1,5 heeft 2 bc, dus 2 bc in het antwoord)

Oefening 3: Zet 2,5 nm om naar μm.

Uitwerking

2,5 nm = 2,5 × 10⁻⁹ m = 0,0025 × 10⁻⁶ m = 0,0025 μm

▶️ Video: Beduidende cijfers en foutenbronnen (Mr. Chadd)

Thema 1: Elektromagnetisme

H5 — Eigenschappen van Magneten

Soorten magneten

Permanente magneten zijn altijd magnetisch. Elektromagneten alleen als er stroom doorheen gaat.

Natuurlijk: magnetiet (Fe₃O₄) — de enige natuurlijke magneet
Kunstmatig: legeringen; sterkste momenteel = neodymiummagneet (Nd₂Fe₁₄B)

Eigenschappen

Elke magneet heeft twee polen (noord N en zuid S)
Gelijke polen stoten af, ongelijke polen trekken aan
Je kan een magneet niet splitsen in één pool — je krijgt altijd weer twee nieuwe polen
Magneten trekken ferromagnetische materialen aan: ijzer (Fe), nikkel (Ni), kobalt (Co)

Magnetisch veld

Een magneet creëert een magnetisch veld in de ruimte eromheen. Je visualiseert dit met veldlijnen:

Veldlijnen lopen buiten de magneet van N naar S
Binnenin de magneet van S naar N
Ze vormen gesloten lussen — ze beginnen en eindigen nergens
Waar de lijnen dichter bij elkaar staan, is het veld sterker
Veldlijnen kruisen elkaar nooit

Oefening 1: Waarom kan je een magneet niet in tweeën breken om alleen een noordpool te krijgen?

Uitwerking

Elk deel van een gebroken magneet vormt onmiddellijk twee nieuwe polen (N en S). Magnetische veldlijnen zijn altijd gesloten lussen — een enkele pool bestaat niet in de natuur.

Oefening 2: Een neodymiummagneet is een permanente magneet. Wat is de samenstelling?

Uitwerking

Een neodymiummagneet bestaat uit Nd₂Fe₁₄B (neodymium, ijzer, boor). Het is de sterkste permanente magneet die commercieel beschikbaar is.

H6 — Magnetische Veldsterkte en Magnetische Kracht

Magnetische veldsterkte (B⃗)

Een vectoriële grootheid die de sterkte en richting van een magneetveld beschrijft.

Eenheid: Tesla [T]
Meten: teslameter (of Hall-sonde)
Aard magnetisch veld: ~50 μT
Neodymiummagneet: ~1,2 T
MRI-scanner: ~3 T

Magnetische flux (Φ)

Magnetische flux

Φ = B · A · cos(θ)

Φ = magnetische flux [Wb = Weber]
B = veldsterkte [T]
A = oppervlakte [m²]
θ = hoek tussen B⃗ en de normaal op het oppervlak

Kracht op een stroomdraad in een magneetveld

Lorentzkracht op stroomdraad

F = B · I · L · sin(θ)

F = kracht [N]
B = veldsterkte [T]
I = stroomsterkte [A]
L = lengte van de draad in het veld [m]
θ = hoek tussen stroomrichting en veldrichting

Richting bepalen: gebruik de rechterhandregel (drievingerige regel): duim = stroom I, vingers = veld B, handpalm duwt in de richting van kracht F.

Oefening 1: Een draad van 0,3 m lengte staat loodrecht op een magneetveld van 0,4 T en voert een stroom van 2 A. Bereken de kracht.

Uitwerking

θ = 90° → sin(90°) = 1

F = B · I · L · sin(θ) = 0,4 × 2 × 0,3 × 1 = 0,24 N

Oefening 2: Een vlak van 0,05 m² staat onder een hoek van 30° met het magneetveld (B = 0,8 T). Bereken de magnetische flux.

Uitwerking

Φ = B · A · cos(θ) = 0,8 × 0,05 × cos(30°) = 0,8 × 0,05 × 0,866 = 0,035 Wb

Oefening 3: De kracht op een draad van 0,2 m in een veld van 0,5 T bedraagt 0,08 N bij een stroom van 1,6 A. Onder welke hoek staat de draad ten opzichte van het veld?

Uitwerking

sin(θ) = F / (B · I · L) = 0,08 / (0,5 × 1,6 × 0,2) = 0,08 / 0,16 = 0,5

θ = 30°

▶️ Video: Magnetisme en magneetveldlijnen (Burgessphysique)

H7 — Elektromagnetische Inductie

Principe

Wet van Faraday: een veranderend magneetveld in een gesloten lus induceert een elektrische spanning (emk = elektromotorische kracht). Hoe sneller de verandering, hoe groter de spanning.

Wet van Faraday

ε = −N · ΔΦ / Δt

ε = geïnduceerde spanning [V]
N = aantal windingen van de spoel
ΔΦ = verandering in magnetische flux [Wb]
Δt = tijdsduur van de verandering [s]
Het minteken komt van Lenz' wet

Lenz' Wet

De geïnduceerde stroom verhindert de verandering die hem veroorzaakt:

Als je een magneet naar een spoel toe beweegt → geïnduceerde stroom creëert een veld dat de magneet afstoot
Trek je de magneet weg → de stroom creëert een veld dat de magneet aantrekt

Toepassingen

Inductiekookplaat: wisselend magneetveld induceert stroom in de pan → warmte
Dynamo/generator: draaiende spoel in magneetveld → wisselspanning
Transformator: wisselstroom in primaire spoel → veranderend veld → spanning in secundaire spoel
Elektrische gitaar: trillende stalen snaren veranderen het veld in de pick-up

Oefening 1: Een spoel met 200 windingen staat in een magneetveld dat in 0,05 s van 0 T naar 0,3 T verandert. Het oppervlak van de spoel is 0,01 m². Bereken de geïnduceerde spanning.

Uitwerking

ΔΦ = B₂·A − B₁·A = (0,3 − 0) × 0,01 = 0,003 Wb

ε = −N · ΔΦ / Δt = −200 × 0,003 / 0,05 = −12 V

De grootte van de spanning is 12 V. De richting volgt Lenz' wet.

Oefening 2: Verklaar met Lenz' wet wat er gebeurt als je een noordpool snel in een spoel duwt.

Uitwerking

Als de N-pool de spoel binnengaat, neemt het veld door de spoel toe. Volgens Lenz' wet zal de geïnduceerde stroom een veld creëren dat deze toename tegenwerkt — dus een veld in de tegengestelde richting. De spoel gedraagt zich als een magneet met een N-pool aan de kant waar de magneet binnenkomt → de spoel stoot de magneet af.

▶️ Video: Elektromagnetische inductie

Thema 2: Kernfysica

H1 — Stabiele en Instabiele Kernen

Opbouw van de atoomkern

De atoomkern bestaat uit:

Protonen (p): positief geladen (+e), massagetal 1
Neutronen (n): neutraal, massagetal 1

Notatie: ^A_ZX

A = massagetal = Z + N (totaal aantal nucleonen)
Z = atoomnummer = aantal protonen
N = aantal neutronen = A − Z
X = symbool van het element

Isotopen, Isotonen, Isobaren

Begrip	Definitie	Voorbeeld
Isotopen	Zelfde Z, ander N (en A)	¹H, ²H, ³H
Isotonen	Zelfde N, ander Z (en A)	¹³C en ¹⁴N (beide N=7)
Isobaren	Zelfde A, ander Z (en N)	¹⁴C en ¹⁴N

Bindingsenergie per nucleon

De sterke kernkracht houdt nucleonen in de kern bij elkaar. Hoe strakker ze gebonden zijn, hoe stabieler de kern.

IJzer-56 (⁵⁶Fe) heeft de hoogste bindingsenergie per nucleon (~8,8 MeV) en is dus de stabielste kern.

Lichte kernen (A < 56): fusie levert energie op (kernen fuseren → stabieler)
Zware kernen (A > 56): fissie levert energie op (kern splitst → stabieler)

Oefening 1: Geef het aantal protonen, neutronen en nucleonen van ²³⁸U.

Uitwerking

Uranium: Z = 92

Protonen = 92, Neutronen = 238 − 92 = 146, Nucleonen = 238

Oefening 2: Zijn ⁴⁰Ca en ⁴⁰Ar isotopen, isotonen of isobaren?

Uitwerking

Ca: Z=20, N=20. Ar: Z=18, N=22.

Beide hebben A=40 maar verschillend Z → isobaren.

Oefening 3: Waarom levert kernfusie van ²H en ³H energie op?

Uitwerking

De ²H en ³H kernen zijn licht (A=5 totaal). In de binding energy curve liggen ze links van ⁵⁶Fe. Bij fusie ontstaat ⁴He + neutron, en de bindingsenergie per nucleon neemt toe — het verschil wordt als energie vrijgegeven.

H2 — Kernenergie

E = mc²

Einstein ontdekte dat massa en energie equivalent zijn:

Massa-energie equivalentie

E = m · c²

E = energie [J]
m = massa [kg]
c = lichtsnelheid = 3 × 10⁸ m/s

Atomaire massa-eenheid (u)

1 u = 1,66054 × 10⁻²⁷ kg ≈ massa van één proton/neutron

In energie: 1 u = 931,5 MeV

Massadefect en bindingsenergie

Massadefect

Δm = (Z · m_p + N · m_n) − m_kern

Bindingsenergie

E_b = Δm · c²

De kern is lichter dan de som van zijn afzonderlijke nucleonen. Het verschil (Δm) is omgezet in bindingsenergie.

Kernsplijting (Fissie)

Een zware kern splitst in twee lichtere kernen + neutronen + energie.

Voorbeeld: ²³⁵U + n → ¹⁴⁴Ba + ⁸⁹Kr + 3n + energie

Vrijgekomen neutronen kunnen andere ²³⁵U kernen splijten → kettingreactie
Kritische massa: minimum hoeveelheid fissiemateriaal nodig voor een zelfstandig voortgaande kettingreactie
Toepassingen: kerncentrale, atoombom

Kernfusie

Twee lichte kernen fuseren tot een zwaardere kern + energie.

Voorbeeld: ²H + ³H → ⁴He + n + 17,6 MeV

Vereist extreem hoge temperatuur (~10⁸ K) om coulombbarrière te overwinnen
Toepassingen: de Zon, waterstofbom, (toekomstige) fusiereactor

Oefening 1: Bereken de bindingsenergie van ⁴He (2 protonen, 2 neutronen). Gegeven: m_p = 1,00728 u, m_n = 1,00866 u, m(⁴He) = 4,00260 u.

Uitwerking

Δm = (2 × 1,00728 + 2 × 1,00866) − 4,00260

Δm = (2,01456 + 2,01732) − 4,00260 = 4,03188 − 4,00260 = 0,02928 u

E_b = 0,02928 × 931,5 = 27,27 MeV

E_b/A = 27,27 / 4 = 6,82 MeV per nucleon

Oefening 2: Hoeveel energie komt vrij bij de fusie van ²H + ³H → ⁴He + n? Gegeven: Δm = 0,01888 u.

Uitwerking

E = Δm × 931,5 MeV/u = 0,01888 × 931,5 = 17,6 MeV

Oefening 3: Bij kernsplijting van ²³⁵U wordt ~200 MeV vrijgegeven. Hoeveel fissies zijn nodig om 1 J aan energie op te wekken?

Uitwerking

1 eV = 1,602 × 10⁻¹⁹ J → 200 MeV = 200 × 10⁶ × 1,602 × 10⁻¹⁹ = 3,204 × 10⁻¹¹ J per fissie

N = 1 / 3,204 × 10⁻¹¹ = 3,12 × 10¹⁰ fissies

H3 — Radioactief Verval

Wat is radioactiviteit?

Instabiele nucliden vallen spontaan af naar andere nucliden om hun energie te verlagen. Bij dit verval wordt straling uitgezonden.

Soorten straling

	Alfa (α)	Bèta⁻ (β⁻)	Gamma (γ)
Deeltje	⁴₂He kern	Elektron (e⁻)	Elektromagnetische straling
Lading	+2e	−e	0
Massa	4 u	~0 u	0
Snelheid	~5% van c	~90% van c	c
Doordringend	Zwak (papier stopt)	Matig (Al stopt)	Sterk (lood nodig)
Ioniserend	Zeer sterk	Matig	Zwak

Kernvergelijkingen

Alfaverval: ^A_ZX → ^A−4_Z−2Y + ⁴₂α
Bètaverval: ^A_ZX → ^A_Z+1Y + ⁰₋₁e⁻ + ν̄_e
Positronverval: ^A_ZX → ^A_Z−1Y + ⁰₊₁e⁺ + ν_e
Gamma-emissie: ^A_ZX* → ^A_ZX + γ

Vervalwet

N(t) = N₀ · e^−λt

Halveringstijd

t_½ = ln(2) / λ

N(t) = aantal kernen na tijd t
N₀ = oorspronkelijk aantal kernen
λ = vervalconstante [s⁻¹]
t½ = tijd na welke de helft van de kernen vervallen is

Oefening 1: ²²⁶Ra vervalt door alfaverval. Wat is de docherkern?

Uitwerking

²²⁶₈₈Ra → ²²²₈₆Rn + ⁴₂α

De docherkern is ²²²₈₆Rn (radon-222).

Oefening 2: ¹⁴C heeft een halveringstijd van 5730 jaar. Een archeologisch monster bevat nog 25% van de oorspronkelijke ¹⁴C. Hoe oud is het?

Uitwerking

25% = ½ × ½ → er zijn 2 halveringstijden verstreken.

Leeftijd = 2 × 5730 = 11 460 jaar

Oefening 3: Na hoeveel halveringstijden is nog 1/8 van het oorspronkelijke materiaal over?

Uitwerking

1/8 = (½)³ → 3 halveringstijden

▶️ Video: Radioactief verval

H4 — Effecten van Ioniserende Straling op de Mens

Wat is ioniserende straling?

Straling met voldoende energie om elektronen uit atomen te slaan (~> 10 eV). Eén deeltje van ~1 MeV kan duizenden ionisaties veroorzaken.

Dosiseenheden

Grootte	Eenheid	Definitie
Absorptiedosis	Gray [Gy]	J/kg — hoeveel energie per kg weefsel
Equivalente dosis	Sievert [Sv]	Gy × stralingsweegfactor
Effectieve dosis	Sievert [Sv]	Houdt rekening met orgaangevoeligheid

Stralingsweegfactoren: α = 20, β/γ = 1, neutronen = 5-20

Effecten

Acute dosis	Effect
< 0,25 Sv	Geen merkbare symptomen
0,25 – 1 Sv	Lichte bloedbeeldveranderingen, tijdelijk misselijk
1 – 3 Sv	Braaken, haaruitval, ~10-35% sterfte
3 – 6 Sv	Zware symptomen, ~50-90% sterfte zonder behandeling
> 6 Sv	Fataal, overleving zeldzaam

Deterministische effecten: alleen bij hoge dosis, zeker optredend, ernst neemt toe met dosis (haaruitval, brandwonden)
Stochastische effecten: bij elke dosis mogelijk, kans neemt toe met dosis (kanker, erfelijke mutaties) — geen drempelwaarde

Natuurlijke achtergrondstraling: ~2,4 mSv/jaar (vooral radon in huis, kosmische straling, medische beelden)

Oefening 1: Een persoon ontvangt 0,5 Gy alfastraling. Wat is de equivalente dosis?

Uitwerking

Equiv. dosis = Gy × weegfactor = 0,5 × 20 = 10 Sv

Dit is een levensgevaarlijke dosis! Alfa is zeer schadelijk als het in het lichaam komt.

Oefening 2: Een röntgenfoto geeft ~0,1 mGy β-straling. Wat is de equivalente dosis?

Uitwerking

Equiv. dosis = 0,1 mGy × 1 = 0,1 mSv

Dit is ~4% van de jaarlijkse achtergrondstraling — zeer veilig.

▶️ Video: Ioniserende straling en dosimetrie

Elementaire Deeltjesfysica

Wat zijn fundamentele deeltjes?

Deeltjes waaruit alle materie is opgebouwd en die (voor zover we weten) niet verder op te delen zijn. Diameter < 10⁻¹⁸ m.

Twee families materiedeeltjes (Fermionen)

1. Quarks

6 smaken: up (u), down (d), charm (c), strange (s), top (t), bottom (b)
3 kleurladingen: rood, groen, blauw (+ antikleuren)
Quarks komen nooit alleen voor — altijd in kleurneutrale combinaties
Ladingen: u/c/t = +⅔e, d/s/b = −⅓e

2. Leptonen

6 soorten: elektron (e⁻), muon (μ⁻), tau (τ⁻) + hun neutrino's (ν_e, ν_μ, ν_τ)
Elektron, muon en tau hebben lading −e; neutrino's zijn neutraal
Neutrino's interageren alleen via de zwakke kernkracht — bijna ondetecteerbaar

Bosonen (krachtdragers)

Boson	Kracht	Massa	Opmerking
Foton (γ)	Elektromagnetische	0	Lichtsnelheid
Gluon (g)	Sterke kernkracht	0	Bindt quarks samen
W⁺, W⁻, Z⁰	Zwakke kernkracht	Zwaar (~80-91 GeV)	Bètaverval
Higgs (H⁰)	Higgsveld	~125 GeV	Geeft deeltjes massa

Antideeltjes

Elk deeltje heeft een antideeltje met dezelfde massa maar tegengestelde lading.

Positron (e⁺) = antideeltje van elektron
Antiproton (p̄) = antideeltje van proton
Notatie: streepje boven het symbool

Composietdeeltjes

Hadronen = deeltjes die uit quarks bestaan:

Baryonen: 3 quarks (proton = uud, neutron = udd)
Mesonen: 1 quark + 1 antiquark

Oefening 1: Een proton bestaat uit uud. Toon aan dat de totale lading +e is.

Uitwerking

u: +⅔e, u: +⅔e, d: −⅓e

Totaal = +⅔ + +⅔ + −⅓ = (2/3 + 2/3 − 1/3) = +1e ✅

Oefening 2: Wat is het antideeltje van een proton? Geef de quarksamenstelling.

Uitwerking

Antiproton (p̄): lading −e

Quarksamenstelling: ūūd̄ (twee anti-up + één anti-down)

▶️ Video: Elementaire deeltjes en het Standaardmodel

📚 Examensamenvatting Fysica — 5WE 2025-2026