Elektriciteit

lading Symbool: q Eenheid: Coulomb (C) Lading   Een voorwerp is geladen als het een overschot of tekort aan vrije elektronen heeft

het atoom Het atoom is neutraal, doordat er evenwicht in lading is De atoomkern is positief en bestaat uit protonen en neutronen De protonen zijn positieve ladinkjes De neutronen hebben geen lading (zijn neutraal) De elektronen zijn negatief ladinkjes

Gelijke ladingen stoten elkaar af negatief en negatief Gelijke ladingen stoten elkaar af

Tegengestelde ladingen trekken elkaar aan positief en negatief Tegengestelde ladingen trekken elkaar aan

Gelijke ladingen stoten elkaar af positief en positief Gelijke ladingen stoten elkaar af

lading overbrengen De trui heeft nu meer positieve lading dan negatieve lading op zich en is daarom positief geladen De ballon heeft nu meer negatieve lading dan positieve lading op zich en is daarom negatief geladen Tegengestelde ladingen trekken elkaar aan, daarom kan een ballon aan je trui “plakken” De ballon en de trui zijn neutraal in het begin Door wrijving worden elektronen van de trui naar de ballon gezet

Coulomb In werkelijkheid worden héél veel elektronen tegelijk overgebracht Om die getallen wat kleiner te maken is de eenheid Coulomb handig Ongeveer 6250000000000000000 elektronen bij elkaar zijn 1 Coulomb

serie en parallel + - + - Eén stroomkring, dus zonder vertakkingen Meerdere stroomkringen, dus met vertakkingen

stroomsterkte Symbool: I Eenheid: Ampère (A) Stroomsterkte   Het aantal Coulomb dat per seconde een punt passeert

stroomsterkte De elektrische stroom gaat van de pluspool (+) naar de minpool (-) Elektronen gaan van de minpool (-) naar de pluspool (+)

stroomsterkte 2 1 3 We vertragen de stroomsterkte om te kunnen zien wat er in de draad aan de hand is

stroomsterkte Stroomsterkte zegt iets over het aantal elektronen dat een punt passeert 9 10 12 13 8 11 7 5 1 4 2 6 3 + Stroomsterkte is daarom niet in elektronen per seconde, maar Coulomb per seconde Gelukkig was dit erg vertraagd, anders konden we het tellen niet bijhouden. Er zijn 13 elektronen langsgekomen in deze korte tijd

stroomsterkte meten een stroommeter/ampèremeter Stroommeter wordt in serie gezet Hij “telt” het aantal Coulomb dat per seconde langskomt A

Maar ook hier zou je 1 A meten. stroomsterkte: serie Maar ook hier zou je 1 A meten. A + - Er zijn geen vertakkingen, dus is de stroomsterkte overal evenveel Maar ook hier 1 A. Stel dat 1 Coulomb per seconde voorbijkomt, dan geeft de meter 1 A aan.

stroomsterkte: parallel Maar ook hier is de stroomsterkte 2 Ampère + - + - Hier zijn wel vertakkingen. De hoofdstroom is evenveel als alle deelstromen bij elkaar opgeteld. A Hier loopt dus 1 Ampère Stel dat 2 Coulomb per seconde voorbijkomt, dan geeft de meter 2 A aan. A Hier is de stroomsterkte verdeeld over 2 takken. Omdat deze lampjes hetzelfde zijn, wordt de stroomsterkte precies verdeeld: 1 Ampère Hier loopt dus 1 Ampère

oefenen met stroomsterkte Door welk lampje is de stroomsterkte het grootste? + - Hier wordt de stroomsterkte verdeeld Hier wordt de stroomsterkte NIET verdeeld Klik hier voor het antwoord

oefenen met stroomsterkte + - 1 2 3 Stel: I1 = 150 mA I2 = 50 mA Wat is I3 dan? Geg: I1 = 150 mA I2 = 50 mA Gevr: I3 = ? Opl: I3 = I1 – I2 = 100 mA Klik hier voor het antwoord

spanning Symbool: U Eenheid: Volt (V) Spanning   De hoeveelheid energie in Joule die een Coulomb krijgt of afgeeft

spanning meten een spanningsmeter/voltmeter Spanningsmeter wordt parallel gezet Hij “kijkt” naar het verschil tussen de energie die een Coulomb “bij zich had en bij zich heeft” V

spanning: serie Als de batterij 4 Volt levert, dan heeft elke Coulomb hier 4 Joule. Hier heeft elke Coulomb weer 4 Joule en is de kring rond. Er zijn geen vertakkingen, dus wordt de spanning verdeeld over de componenten. + - 4 2 De voltmeters geven dus allebei 2 Volt aan (als de lampjes gelijk zijn). Hier heeft hij de rest afgegeven, zodat 0 Joule per Coulomb overblijft. V Als de lampjes gelijk zijn, wordt de spanning gelijk verdeeld, zodat 2 Joule per Coulomb overblijft. V De linker voltmeter geeft aan: 2 – 0 = 2 V De rechter voltmeter geeft aan: 4 – 2 = 2 V

spanning: parallel Als de batterij 4 Volt levert, dan heeft elke Coulomb hier 4 Joule. Hier heeft elke Coulomb weer 4 Joule en is de kring rond. Hier zijn wel vertakkingen. Welke vertakking de Coulombs ook doorlopen, ze komen maar 1 lampje tegen, hier geven ze alle energie aan af. De spanning over de vertakkingen is gelijk. + - Als hij over het bovenste lampje zou staan, zou hij ook aangeven: 4 – 0 = 4 V 4 4 De voltmeter geeft aan: 4 – 0 = 4 V Iedere Coulomb heeft hier 0 Joule. V

oefenen met spanning Over welk lampje is de spanning het grootste? + - Hier wordt de spanning verdeeld Hier wordt de spanning NIET verdeeld Klik hier voor het antwoord

Klik hier voor het antwoord oefenen met spanning + - Stel: U2 = 3 V U3 = 4 V Wat is U1 dan? Geg: U2 = 3 V U3 = 4 V Gevr: U1 = ? Opl: U1 = U3 – U2 = 1 V 1 2 Klik hier voor het antwoord 3

spanning in huis In huis zijn de stopcontacten parallel. Zo kan overal de spanning gelijk zijn. Namelijk: Unet = 230 V

meten in serieschakelingen Stel dat je de stroomsterkte door lampje 1 wilt weten en de spanning over lampje 2. Hoe doe je dat? parallel over lampje 2 in serie met lampje 1 V A + -

meten in parallelschakelingen in serie met lampje 1 parallel over lampje 3 Stel dat je de stroomsterkte door lampje 1 wilt weten en de spanning over lampje 3. Hoe doe je dat? A V + -

serie in formules Utot = U1 + U2 + … Itot = I1 = I2 = … (De energie wordt verdeeld over de componenten in serie) Itot = I1 = I2 = … (De stroom wordt niet gesplitst!)

parallel in formules Utot = U1 = U2 = … Itot = I1 + I2 + … (Het aantal Coulombs worden verdeeld, niet de energie die ze meedragen!) Itot = I1 + I2 + … (deelstromen optellen)

vermogen Symbool: P Eenheid: Watt (W) Vermogen   De hoeveelheid energie die per seconde wordt omgezet

Per seconde krijgt het lampje: 4 x 3 = 12 Joule vermogen 4 Joule per Coulomb + - 4 4 4 4 4 4 Het vermogen is hier de hoeveelheid energie die het lampje per seconde omzet 3 Coulomb per seconde Per seconde krijgt het lampje: 4 x 3 = 12 Joule

vermogen bepalen Stel dat alle lampjes hetzelfde zijn, dan krijgen ze in deze situatie evenveel energie per seconde. In totaal krijgen de lampjes dan: 3 x 0,10 = 0,30 W Dat is wat de batterij levert. Dan moet je het vermogen weten, dus ook de spanning en de stroomsterkte. Geg: I = 100 mA = 0,100 A U = 1,0 V Gevr: P = ? Opl: P = U ∙ I = 0,100 ∙ 1,0 = 0,10 W Stel dat je wilt weten hoeveel energie het linker lampje omzet per seconde, hoe doe je dat? + - A VB: I = 100 mA V VB: U = 1,0 V

Klik hier voor het antwoord oefenen met vermogen Geg: I = 13 A U = 230 V (stopcontact) Gevr: P = ? Opl: P = U ∙ I = 230 ∙ 13 = 2990 W = 3,0 ∙103 W = 3,0 kW Stel dat een kacheltje op elektriciteit aangesloten wordt op het stopcontact. Er blijkt een stroom te lopen van 13 A. Bereken het vermogen van het kacheltje. Klik hier voor het antwoord

eenheden van vermogen De eenheden die gebruikt kunnen worden voor vermogen zijn: Joule per seconde J/s Watt W kilowatt kW Let op: niet de kilowattuur (kWh)

energie Symbool: E Eenheid: Joule (J) Elektrische energie   De hoeveelheid energie die een apparaat verbruikt

eenheden van energie De eenheden die gebruikt kunnen worden voor energie zijn: Joule J kilowattuur kWh Let op: niet de kilowatt (kW) Joule kilowattuur x 3,6∙106 : 3,6∙106

weerstand Symbool: R Eenheid: Ohm (Ω) Weerstand   De tegenwerking die de vrije elektronen ondervinden als ze ergens doorheen stromen

weerstand Bij een grote doorgang is de moeite (weerstand) voor de schapen klein. Ze kunnen allemaal tegelijk door de opening in het hek, dus de stroomsterkte is groot.

weerstand Bij een kleine opening moeten de schapen na elkaar door de opening in het hek. Doordat er meer moeite (weerstand) voor de schapen is, wordt de stroomsterkte minder.

weerstand en temperatuur Voor veel stoffen geldt dat de weerstand groter wordt als de temperatuur toeneemt Constantaan is speciaal gemaakt zodat het een constante weerstand heeft Ohmse weerstandjes zijn gemaakt van opgerold constantaandraad (R = constant)

weerstand (niet constantaan!) Bij lage temperatuur Bij een lage temperatuur trillen moleculen en atomen langzaam. De weg door het materiaal is “niet zo lastig”.

weerstand (niet constantaan!) Bij hoge temperatuur Bij een hoge temperatuur trillen moleculen en atomen sneller. Al dat getril maakt het de elektronen moeilijker om door het materiaal te stromen.

weerstand van een lampje Hoe meer spanning… … hoe groter de stroomsterkte… … hoe meer wrijving… … hoe warmer de gloeidraad… … hoe groter de weerstand. De lijn buigt dus af. I (A) U (V)

weerstand van constantaan Welke grafiek gaat over de grootste weerstand? De weerstand is constant. De lijn is dus een schuine rechte lijn door de oorsprong. Spanning en stroomsterkte zijn recht evenredig. I (A) U (V) De groene grafiek gaat over de grootste weerstand. Voor deze lijn geldt dat de spanning gedeeld door de stroomsterkte groter is dan de rode. Klik hier voor het antwoord

weerstand bepalen Dan moet je dus ook de spanning en de stroomsterkte weten.   Stel dat je wilt weten wat de weerstand van het linker lampje is, hoe doe je dat? + - A VB: I = 200 mA V VB: U = 2,5 V

Klik hier voor het antwoord oefenen met weerstand   Stel dat een kacheltje op elektriciteit aangesloten wordt op het stopcontact. Er blijkt een stroom te lopen van 13 A. Bereken de weerstand van het kacheltje. Klik hier voor het antwoord

kortsluiting De weerstand in de draad is veel kleiner dan de lampjes, zonder weerstand kan de stroomsterkte erg groot worden. + - Bij een grote stroomsterkte wordt de wrijving erg groot en ontstaat er veel warmte waardoor brand ontstaat.

overbelasting + - Elke keer dat er een stroomkring parallel aan de rest bijkomt, wordt de hoofdstroom groter. Op een gegeven moment wordt daar ook te veel warmte geproduceerd, waardoor weer brand kan ontstaan.

zekeringen Er zijn verschillende soorten zekeringen. Op de afbeelding staat een zekering voor in een apparaat. Deze werkt zodra kortsluiting ontstaat. In het midden loopt een draadje, dat je door het glas kan zien. Als de stroomsterkte te groot wordt, komt er meer wrijving en smelt het draadje door de hitte, zodat de stroomkring onderbroken wordt.

stoppen Een stop is een andere naam voor zekering. In de meterkast zitten meestal de witte stoppen zoals op de afbeelding. Een stop “slaat door” bij een te grote stroomsterkte. Hij smelt en verbreekt hij de hoofdstroom van een groep. Stoppen werken bij kortsluiting en overbelasting.

grootheden en eenheden Grootheid Symbool Eenheid Lading q Coulomb C Tijd t seconde s Stroomsterkte I Ampère A Spanning U Volt V Vermogen P Watt W Energie E Joule J Weerstand R Ohm Ω

basisformules Grootheid Formule Eenheid Symbool Lading Coulomb C Stroomsterkte Coulomb per seconde 1 C/s = 1A Spanning Joule per Coulomb 1 J/C = 1V Vermogen Joule per seconde 1 J/s = 1W Energie Joule J Weerstand Ohm Ω