Elektrische stroom Stroomrichting. De wet van Ohm. Weerstand van een draad. Serieschakeling. Parallelschakeling. Gemengde schakeling. Energie en vermogen. Huisinstallatie.

Kern (? neutronen en 29 protonen) Het koperatoom Kern (? neutronen en 29 protonen) 27 Binnenste electronen 2 buitenste electronen ofwel 2 geleidingselectronen ofwel 2 valentieelectronen ofwel 2 vrije electronen Een koperdraad bevat heel veel vrije electronen:

De vrije electronen zitten al overal in een metalen draad Een spanningsbron pompt deze vrije electronen rond.

naar de – pool van de spanningsbron. De vrije electronen worden 1. De stroomrichting De stroom I loopt van de . . . + pool . . . naar de – pool van de spanningsbron. De vrije electronen worden van de – pool naar de + pool gepompt. I is voor de weerstand . . even groot . . als achter de weerstand. + - I e

2. De stroomkring Als de schakelaar wordt geopend . . . Staan METEEN alle elektronen stil . . . nn de lamp gaat uit.

3. De wet van Ohm U = I.R U = spanning in Volt (V) I is de stroomsterkte in Ampère (A) R is de weerstand in Ohm ()

4. De weerstand R van een draad l R hangt af van: De lengte l (in m) Het verband tussen R en L is . . evenredig De doorsnede A (in m2) Het verband tussen R en A is . . omgekeerd evenredig Als L twee maal groter wordt, wordt R ook twee maal groter! De soortelijke weerstand r (in Wm) Als A twee maal groter wordt, wordt R twee maal kleiner! Binas tabel 35

4. De weerstand R van een draad L A Koper: r = 17.10-9 Wm l = 1,0 m en A = 1,0 m2 . . . Dan is R = 17.10-9 W

4. De weerstand R van een draad. Bereken de weerstand van een koperdraad van 50,0 cm lang en een doorsnede van 1,0 mm2. Geg: l = 50,0 cm = 50,0.10-2 m A = 1,0 mm2 = 1,0.10-6 m2 r = 17.10-9 Wm (BINAS tabel 8) R = r.l /A = 17.10-9 . 50,0.10-2/1,0.10-6 R = 8,5.10-3 W

4. Toepassing: regelbare weerstand. omhulsel schuifcontact De weerstand van draad AB is 1000 W Kies aansluitingen A en S. De weerstand tusen A en S is nu (ongeveer) . . 250 W Door S te verplaatsen kun je RAS instellen van . . . 0 tot 1000 W

4. Afbeeldingen regelbare weerstand Verander de draadlengte AS en je verandert de weerstand. A B A B A B S Schuif-contact S A B B A

4. De spanningsdeler A B S I = 10 V Rv =1000 W V R1 =600 W R2 = 400 W A B S V I = Ub/Rv = 10/1000 = 0,010 A U1 = IR1 = 0,010 . 600 = 6,0 V Je kunt U1 regelen van . . 0,0 tot 10 V

Bijzondere weerstanden: PTC: R neemt TOE als T stijgt (metalen) NTC: R neemt AF als T stijgt (halfgeleiders: C, Si) R is onafhankelijk van T (Nichroom o.a.) PTC TC = 0 Super-geleiding: R = 0 NTC

Watervallen 1 en 2 in serie 3 m P 1 m 1 I1 =5 L/h I2 =5 L/h I =5 L/h 2 2 m

2 en 3 parallel, 1 in serie met (2 en 3)! 3 m P I = 5 L/h 2 m 1 m 1 2

 Bij serieschakeling geldt: + - 1. De stroom . . . is overal hetzelfde. Hoofdstroom Ibron = I1 = I2. 2. De bronspanning . . . wordt verdeeld. Ubron = U1 + U2 3. De vervangingsweerstand Rv . . . Rv = R1 + R2

Voorbeeld 1: serieschakeling. 1a. Bereken de hoofdstroom 1b. Bereken U1 en U2. Ub = 12 V + - R1 = 40  R2 = 80 

 Vervang eerst beide weerstanden . . . 40 + 80 = 120  Rv = R1 + R2 = Ub = 12 V + - Rv = 120  R1 = 40  R2 = 80 

 De hoofdstroom berekenen . . . Ub = I . Rv  12 = I . 120  I = 0,10 A  Weer terug naar de beginschakeling . . . Ub = 12 V + - Rv = 120  I = 0,10 A

 Op elke weerstand passen we nu . . . de wet van ohm toe.  U1 = I . R1 = 0,10 . 40 = 4,0 V  U2 = I . R2 = 0,10 . 80 = 8,0 V + - Ub = 12 V R1 = 40  R2 = 80  I = 0,10 A

 De resultaten staan in de schakeling . . .  De hoofdstroom Ib = I1 = I2 = 0,10 A  Ub = U1 + U2 . . . 12 V = 4,0 V + 8,0 V + - Ub = 12 V R1 = 40  R2 = 80  0,10 A 4,0 V 8,0 V

Voorbeeld 2: serieschakeling. Je wilt een 6,0 V; 0,50 A fietslampje . . . aansluiten op een spanning van 15 V. Ub = 15 V + -

Bereken de vereiste serieweerstand. Van R1 kennen we twee gegevens: U1 = 15 – 6,0 = 9,0 V I1 = 0,50 A en . . Ub = 15 V + - 0,50 A 9,0 V R1 6,0 V; 0,50 A

Bereken de vereiste serieweerstand. Van R1 kennen we twee gegevens: U1 = 15 – 6,0 = 9,0 V I1 = 0,50 A en . . Ub = 15 V + - 0,50 A 9,0 V R1 6,0 V; 0,50 A

We kunnen nu R1 berekenen. R1 = U1/I1 = 9,0/0,50 = 18 W Nog even UL en I meten . . . Ub = 15 V + - 6,0 V; 0,50 A R1 V A 0,50 A 9,0 V = 18 W

 Bij parallelschakeling geldt: 1. De spanning over elke weerstand is. . . . hetzelfde. U1 = U2. 2. De hoofdstroom wordt . . . . verdeeld. I = I1 + I2 3. De vervangingsweerstand Rv . . .

Voorbeeld: Gemengde schakeling. 1. Bereken de hoofdstroom. 2. Bereken de stroom in elke weerstand + - R1 = 30  R2 = 60  Ub = 12 V R3 = 40 

Eerst Rv van de parallelschakeling: 1/R1,2 = 1/R1 + 1/R2 = 1/30 + 1/60 = 0,050 R1,2 = 1/0,050 = 20 W R3 = 40  R2 = 60  R1 = 30  + - Ub = 12 V R1,2 = 20 

Nu Rv van de serieschakeling: Rv = R1,2 + R3 = 20 + 40 = 60 W Ub = I.Rv 12 = I . 60 I = 12/60 = 0,20 A R3 = 40  R2 = 60  R1 = 30  + - Ub = 12 V R1,2 = 20  0,20 A 0,20 A Rv = 60  Terug naar de echte schakeling . . .

U3 = I3.R3 = 0,20 . 40 = 8,0 V U1 = 12 – 8,0 = 4,0 V I1 = U1/R1 = 4,0/30 = 0,13 A 0,20 A I2 = U2/R2 = 4,0/60 = 0,067 A + - R1 = 30  R2 = 60  Ub = 12 V R3 = 40  I = 0,20 A 4,0 V 8,0 V

6,0 V fietslampjes op 11,5 V aansluiten: Bereken de serieweerstand R3 I = 0,50 + 0,050 = 0,55 A U3 = 11,5 – 6,0 = 5,5 V R3 = U3/I = 5,5/0,55 = 10 W R3 = ? 6,0 V; 0,50 A 6,0 V; 0,050 A Ub = 11,5 V + - 0,55 A 5,5 V 10 W

Electrische energie Ee en vermogen P: P = U.I BINAS tabel 35 P is vermogen in W = J/s U is spanning in V I is stroomsterkte in A P = Ee/t of Ee = P.t BINAS tabel 35 P in kW en t in h dan is Ee in kWh P in W = J/s en t in s dan is Ee in J

Energierekening: Een kachel van 500 W staat 10 h aan en 1 kWh kost € 0,11. Bereken de energie en de kosten in € Geg.: P = 500 W t = 10 h Gevr.: E Opl.: Ee = P.t = 0,500 kW . 10 h = 5,0 kWh Kosten: 5,0 . 0,11 = € 0,55

Huisinstallatie Cen-trale M 3 x 16 A Hoofdz. Fase Nul Aardl. Aardleksch. kWh.mtr M Hoofdz. Cen-trale Fase Nul Aardl.

Overbelasting Cen-trale M Smelt door Kachel 3 x 16 A P = 4600 W Aardl. 3 x 16 A M Cen-trale Nul Fase Smelt door Kachel P = 4600 W U = 230 V I = P/U = 20 A

Contact tussen fase en nul Kortsluiting Aardl. 3 x 16 A M Cen-trale Hoofdz. Aardleksch. Nul Fase Smelt door Contact tussen fase en nul

Contact tussen fase en aarde Aardlekschakelaar: Aardl. 3 x 16 A M Cen-trale Hoofdz. Aardleksch. Nul Fase Smelt niet door Aardlek reageert Contact tussen fase en aarde

Contact tussen fase en kast Aardleiding: Aardl. M Cen-trale Aardleksch. Nul Fase Zekering smelt Kan ook reageren Contact tussen fase en kast

Gevaarlijk Aardlekschakelaar Veilig

Gevaarlijk: Bewusteloosheid; gevolgen voor het hart levensgevaarlijk Verdraagbaar: Verdraagbare stroom; boven 50 mA bewusteloos. Veilig: Geen invloed op hartslag en zenuwstelsel.

Einde