De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Elektriciteit 1 Les 7 Elektrische stroom. Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand 3-7-2014 - Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 2.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Elektriciteit 1 Les 7 Elektrische stroom. Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand 3-7-2014 - Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 2."— Transcript van de presentatie:

1 Elektriciteit 1 Les 7 Elektrische stroom

2 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 2 1.De elektrische batterij 2.Elektrische stroom 3.De wet van Ohm: weerstand en weerstanden 4.Soortelijke weerstand 5.Elektrisch vermogen 6.Vermogen in huishoudelijke schakelingen 7.Wisselstroom 8.Microscopische beschouwingen: stroomdichtheid en driftsnelheid Elektrische stromen en weerstand H o o f d s t u k 25

3 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 3 •Tot hiertoe bekeken we elektrostatische situaties. •In dit hoofdstuk: lading in beweging (= elektrische stroom) •Om elektrische stroom te onderhouden is minstens een batterij nodig. •Het principe van de batterij werd ontdekt door Volta. FIGUUR 25.1FIGUUR 25.2

4 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand De elektrische batterij •Twee schijven uit verschillend metaal (Zn/Ag) in contact met een elektrolyt vormen een “elektrische cel” en bouwen een spanning op. •De spanning wordt veel groter als men de schijven afwisselend stapelt tot een “batterij”. •Bij stroomdoorgang zet de batterij chemische energie om in elektrische energie. FIGUUR 25.1FIGUUR 25.2 Elektrische cellen en batterijen

5 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand De elektrische batterij •Een batterij bestaat uit twee metalen elektrodes in contact met een gemeenschappelijk elektrolyt. •Voorbeeld: Zn en C met H 2 SO 4. FIGUUR 25.3 •Aan de zinkelektrode:  zinkionen lossen op  2e - blijven achter in de elektrode  zinkelektrode wordt negatief •Aan de koolstofelektrode:  koolstof levert e - aan het elektrolyt  koolstofelektrode wordt positief •De batterij is “leeg” als al het zink opgelost is.

6 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand De elektrische batterij •In droge batterijen gebruikt men elektrolytpasta. FIGUUR 25.4 •De spanning wordt vergroot door meerdere batterijen in serie te schakelen. •Herken het batterijsymbool.

7 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 7 Conceptvoorbeeld 25.17Rekenen met spanningen 25.1De elektrische batterij spanningspijl A B 1,5 V Bij het bepalen van de totale spanning over een serieschakeling rekent men handig met spanningspijlen.

8 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 8 Conceptvoorbeeld Rekenen met spanningen 25.1De elektrische batterij serieschakeling A B 1,5 V C A B V1V1 C V2V2 V De totale spanning is de algebraïsche som van de deelspanningen.

9 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 9 1,5 V Conceptvoorbeeld Rekenen met spanningen 25.1De elektrische batterij serieschakeling A B 1,5 V C A B V1V1 V C V2V2 De totale spanning is de algebraïsche som van de deelspanningen.

10 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand Elektrische stroom •Het potentiaalverschil onderhouden door een batterij brengt lading in beweging als de batterij wordt opgenomen in een “schakeling” of “stroomkring”. •Elektrische schakelingen worden met een “(elektrisch) schema” voorgesteld. FIGUUR 25.6

11 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand Elektrische stroom =een stroming van ladingen door een elektrische schakeling =de netto hoeveelheid lading die per eenheid van tijd op een willekeurige plaats de volledige doorsnede van de draad passeert. FIGUUR 25.6 • Eenheid: A (ampère) = C/s • De gemiddelde stroom : (25.1a) • De momentane stroom I : (25.1b) Een batterij maakt geen lading; een lamp vernietigt geen lading. Let op

12 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 12 Voorbeeld 25.1 Stroom is het stromen van lading 25.2Elektrische stroom Een continue stroom van 2,5 A stroomt gedurende 4,0 minuten door een draad. Aanpak Oplossing (a)Hoeveel lading passeert een bepaalde plaats in de schakeling tijdens die 4,0 minuten ? (b)Hoeveel elektronen zijn dat? (a)gebruik: (25.1a) (b)deel de totale lading door de lading per elektron ( e=1,6 x C )

13 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 13 Opgave A Hoe groot is de stroom in ampère (A) als per seconde 1 miljoen elektronen een plaats in een draad passeren? 25.2 Elektrische stroom I=1,6 x A

14 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 14 Conceptvoorbeeld 25.2Aansluiten van een batterij 25.2Elektrische stroom Wat is er verkeerd in elk van de methodes in fig om een zaklamp te laten branden met een batterij en één draad? FIGUUR 25.7

15 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand Elektrische stroom •In metalen geleiders is elektrische stroom beweging van negatieve elektronen. •De elektronen vloeien in de geleiders van de - pool naar de +pool van de batterij. = elektronenstroom •Positieve ladingsdragers zouden omgekeerd bewegen. = conventionele stroom •Die bewegingsrichting is de (conventionele) stroomzin in de kring. FIGUUR 25.8 Hoe beweegt de lading? We vergeten de elektronen en gebruiken verder de (conventionele) stroomzin.

16 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand De wet van Ohm: weerstand en weerstanden •De stroom I in een metalen geleider is recht evenredig met het potentiaalverschil V dat op de twee uiteinden ervan is aangebracht. •Men noemt R de weerstand van de geleider. •R hangt niet af van de aangelegde V. • Eenheid:  (ohm) = V/A (25.2a) FIGUUR 25.9a De “wet” van Ohm (25.2b) FIGUUR • Symbool

17 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand De wet van Ohm: weerstand en weerstanden •De “wet” van Ohm is niet fundamenteel. FIGUUR 25.9a ohms gedrag van een geleider FIGUUR 25.9b niet-ohms gedrag van een geleider  Sommige materialen of apparaten gedragen zich “niet-ohms”:  Hun weerstand is niet constant maar hangt af van de aangelegde V.  De wet van Ohm ( R =constante) geldt slechts voor metalen geleiders bij kleine temperatuurschommelingen.

18 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 18 Conceptvoorbeeld 25.3Stroom en potentiaal 25.3 De wet van Ohm: weerstand en weerstanden Een stroom I gaat door een weerstand R op de manier zoals is weergegeven in fig FIGUUR (a)Is de potentiaal hoger in het punt A of in het punt B ? (b)Is de stroom groter in het punt A of in het punt B ?

19 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 19 De “wet” van Ohm Conceptvoorbeeld 25.3Stroom en potentiaal 25.3 De wet van Ohm: weerstand en weerstanden Een stroom I gaat door een weerstand R op de manier zoals is weergegeven in fig (25.2b) V FIGUUR [pijlenconventie]

20 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 20 Voorbeeld 25.4 Weerstand van het lampje van een zaklamp 25.3De wet van Ohm: weerstand en weerstanden Het lampje van een kleine zaklamp trekt 300 mA uit de 1,5 V batterij. Aanpak We kunnen de wet van Ohm gebruiken. Oplossing (a)Hoe groot is de weerstand van de lamp? (b)Als de batterij uitgeput geraakt, daalt het potentiaalverschil tot 1,2 V. Op welke manier verandert de stroom? FIGUUR 25.11

21 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 21 Opgave B Welke weerstand moet je aansluiten op een 9,0 V batterij om een stroom van 10 mA te veroorzaken? 25.3 De wet van Ohm: weerstand en weerstanden (a) 9 , (b) 0,9 , (c) 900 , (d) 1,1 , (e) 0,11 .

22 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand De wet van Ohm: weerstand en weerstanden Een vogel rust uit op een gelijkspanningsleiding waar 3100 A doorheen stroomt (fig ). De kabel heeft een weerstand van 2,5 x  per meter en de poten van de vogel staan 4,0 cm uit elkaar. Hoe groot is het potentiaal- verschil tussen de poten van de vogel ? Vraagstuk 25.8 (II) – p.775 FIGUUR 25.34

23 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand De wet van Ohm: weerstand en weerstanden •De gebruikte weerstandswaarden lopen sterk uiteen: •Uitvoeringsvormen: “draadgewikkeld”, “dunne film” (metaal- of koolstof-film) FIGUUR 25.12FIGUUR 25.13

24 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand KleurCijferFactorTolerantie Zwart01 Bruin % Rood % Oranje310 3 Geel410 4 Groen510 5 Blauw610 6 Violet710 7 Grijs810 8 Wit910 9 Goud % Zilver % Geen20% Tabel weerstandskleurcode FIGUUR 25.13

25 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand De wet van Ohm: weerstand en weerstanden Enkele nuttige verduidelijkingen 1,5 V Potentiaalverschil wordt aangebracht over een apparaat; een stroom loopt door een apparaat. Let op Stroom wordt niet verbruikt. Let op Elektrisch schema FIGUUR 25.7c

26 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand De wet van Ohm: weerstand en weerstanden Enkele nuttige verduidelijkingen FIGUUR 25.7c 1,5 V Potentiaalverschil wordt aangebracht over een apparaat; een stroom loopt door een apparaat. Let op Stroom wordt niet verbruikt. Let op alternatief voor stroompijl naast de weerstand: stroompijl “door” de weerstand

27 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand Soortelijke weerstand Men vindt experimenteel dat de weerstand van een metalen draad •evenredig is met de lengte •omgekeerd evenredig is met de oppervlakte van de dwarsdoorsnede A. •De evenredigheidsconstante  [ .m ] noemt men de “soortelijke weerstand” of de “resistiviteit” van het gebruikte materiaal (zie tabel 21.1). •Het inverse van de soortelijke weerstand noemt men de “geleidbaarheid”  [( .m) -1 ] van het materiaal. De wet van Pouillet (25.3) (25.4)

28 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand Soortelijke weerstand MateriaalSoortelijke weerstand,  ( .m ) Temperatuur- Coëfficiënt,  (°C -1 ) Geleiders Zilver 1,59 x ,0061 Koper 1,68 x ,0068 Goud 2,44 x ,0034 Aluminium 2,65 x ,00429 Wolfram 5,6 x ,0045 IJzer 9,71 x ,00651 Platina 10,6 x , Halfgeleiders 0,0061 Koolstof (grafiet) (3-60) x ,0005 Isolatoren Glas Tabel 25.1 Soortelijke weerstand en temperatuurscoëfficiënt bij 20°C

29 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 29 Opgave D Een koperdraad heeft een weerstand van 10 . Hoe groot zal de weerstand ervan zijn als de draad in tweeën wordt geknipt? 25.4 Soortelijke weerstand (a) 20  (b) 10  (c) 5  (d) 1  (e)geen van deze antwoorden

30 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 30 (a)Welke diameter moeten de koperdraden minstens hebben om ervoor te zorgen dat de weerstand minder is dan 0,10  per kabel? (b)Hoe groot is het potentiaalverschil (of “spanningsverlies") over elke draad als de stroom naar elke luidspreker 4,0 A is? Voorbeeld 25.5 Luidsprekerdraden 25.4 Soortelijke weerstand Veronderstel dat je luidsprekers op je stereo-installatie wilt aansluiten (fig ). Elke draad moet 20 m lang zijn. Oplossing FIGUUR 25.14

31 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 31 Conceptvoorbeeld 25.6De weerstand verandert door uitrekking 25.3 De wet van Ohm: weerstand en weerstanden Veronderstel dat een draad met weerstand R homogeen kan worden uitgerekt tot tweemaal de oorspronkelijke lengte. Wat zou dit betekenen voor de weerstand?

32 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 32 Opgave E Koperdraad in huisinstallaties heeft gewoonlijk een diameter van ongeveer 1,5 mm. Hoe lang moet een dergelijke draad zijn om een weerstand te hebben van 1,0  ? 25.4 Soortelijke weerstand

33 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand Soortelijke weerstand De soortelijke weerstand van een materiaal is temperatuursafhankelijk: •Over het algemeen stijgt de soortelijke weerstand met de temperatuur. •Als de temperatuursverandering niet te groot is neemt de soortelijke weerstand van metalen meestal lineair toe met de temperatuur: •   [ .m ] is de soortelijke weerstand bij referentietemperatuur T 0 ( 20°C ) •   [ .m ] is de soortelijke weerstand bij de temperatuur T. •  [  C -1 ] is de temperatuurscoëfficiënt van de soortelijke weerstand bij de referentietemperatuur T 0 ( 20°C ) (zie tabel 25.1) Temperatuursafhandkelijkheid van de soortelijke weerstand (25.5)

34 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand Soortelijke weerstand MateriaalSoortelijke weerstand,  ( .m ) Temperatuur- Coëfficiënt,  (°C -1 ) Geleiders Zilver 1,59 x ,0061 Koper 1,68 x ,0068 Goud 2,44 x ,0034 Aluminium 2,65 x ,00429 Wolfram 5,6 x ,0045 IJzer 9,71 x ,00651 Platina 10,6 x , Halfgeleiders 0,0061 Koolstof (grafiet) (3-60) x ,0005 Isolatoren Glas Tabel 25.1 Soortelijke weerstand en temperatuurscoëfficiënt bij 20°C

35 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 35 Voorbeeld 25.7 Weerstandthermometer 25.4 Soortelijke weerstand Veronderstel dat de weerstand van een platina- weerstandthermometer bij 20,0°C 164,2  is. Wanneer de thermometer in een bepaalde oplossing wordt geplaatst, is de weerstand 187,4 . Welke temperatuur heeft deze oplossing? Aanpak •  PT = 0, °C -1 uit tabel •We rekenen vergelijking 25.5 om naar R. •Dan lossen we op naar T. Oplossing een thermistor FIGUUR (25.5)

36 Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 36 Opgave F Hoeveel keer groter is de weerstand van de wolfram gloeidraad van een gewone gloeilamp bij de bedrijfstemperatuur van 3000K dan de weerstand ervan bij kamertemperatuur? 25.4 Soortelijke weerstand (a)minder dan 1% groter; (b) ongeveer 10% groter; (c)ongeveer 2 keer groter; (d)ongeveer 10 keer groter; (e)meer dan 100 keer groter; Wolfram  5,6 x .m  0,0045 °C -1


Download ppt "Elektriciteit 1 Les 7 Elektrische stroom. Hoofdstuk 25 – Elektrische stromen en weerstand 3-7-2014 - Hoofdstuk 25 - Elektrische stromen en weerstand 2."

Verwante presentaties


Ads door Google