Elektriciteit (Hoofdstuk 7) Natuurkunde VWO Elektriciteit (Hoofdstuk 7)

Energie

Spanningsbron en stroomkring § 7.1 Voor blijvende elektrische stroom is nodig: Gesloten stroomkring Spanningsbron

Elektrische lading § 7.2 Krachtwerking Positieve en negatieve lading Gelijknamige ladingen stoten elkaar af Ongelijknamige ladingen trekken elkaar aan Ladingen kunnen verplaatsen door geleiders Ladingen blijven op hun plaats in isolatoren

Maar om te begrijpen wat electriciteit nu is …………. Moeten we kijken naar de wereld van het héle, héle kleine…….

Elektrische lading - vervolg Atoommodel van Rutherford en Bohr Positieve en negatieve ionen De elementaire lading bedraagt 1,6*10-19 C (Binas – tabel 7)

Elektrische geleiding: Spanning en stroom § 7.3 Pomp met verwarming Radiator kraan Spannings-bron Apparaat In stroomkring: * Spanning = elektrische energie per hoeveelheid lading (J/C) * Stroomsterkte = hoeveelheid lading per seconde: 1 A = 1 C/s * Weerstand = “moeite waarmee stroom door de stroomkring kan” In Centrale Verwarmingscicuit: * “Spanning” = Hoeveelheid warmte per liter water (J/liter) * “Stroomsterkte” = hoeveelheid liter water per seconde * “Weerstand” = Kraan die open en dicht gedraaid kan worden

Wet van Ohm; meten van weerstand § 7.4 Weerstand: R = U/I Eenheid: Ω Ohmse weerstanden niet-Ohmse weerstanden

Oefeningen met Wet van Ohm Lees § 7.4 Om te oefenen met verschillende spanningen en weerstanden – klik aan: http://195.86.82.137/vakken/natuurkunde/ntnujava/ph_nl/ohmslaw_nl.htm Een andere site, waarop je ook kunt oefenen is: http://vak-nat.feo.hvu.nl/simulaties/simulaties/electriciteit/wet%20van%20ohm/ohm_ita.html Maak ter oefening de opgaven: 27, 29 en 32

Weerstand van een draad § 7.5 Denk om verschil tussen dikte van draad en doorsnede A = πr2 = π(1/2d)2 = 1/4πd2 R omgekeerd evenredig met doorsnede: R ~ 1/A

Weerstand van een draad - vervolg En: R evenredig met lengte: R ~ ℓ Samengevat: R = ρ * ℓ/A met: ρ soortelijke weerstand (eenheid: Ωm)

Weerstand van een draad - vervolg Toepassing rechte evenredigheid van weerstand met ℓ: variabele weerstanden

PTC-, NTC-weerstanden, LDR § 7.6 PTC: bij hogere T grotere thermische beweging NTC: bij hogere T eveneens, maar ook toename van aantal mobiele elektronen

LDR en diode § 7.6 LDR: toename aantal mobiele elektronen bij licht met voldoende energie Diode: sper- en doorlaatrichting

Elektrische energie en vermogen § 7.7 Per definitie geldt: U = Ee/Q En I = Q/t, zodat Q = I.t Dus geldt voor Ee (de omgezette elektrische energie): Ee = U.Q = U.I.t (uitgedrukt in meetbare grootheden U, I en t) (Eenheid: J/C*C = J)

Vermogen: Pe = Ee/t = U.I.t/t = U.I 1 J/s = 1 Watt Dus: Ee = Pe.t Apparaat van 1000 W zet om in 1 uur: 1000 W * 3600 s = 3,6*106 J Of: 1 kW * 1 h = 1 kWh Warmteomzetting in weerstand R volgt hieruit: Q = U.I.t = I.R.I.t = I2.R.t

Weerstanden: in serie en parallel § 7.8 Over elke weerstand dezelfde U Stroom verdeeld 1/Rv = 1/R1+1/R2+… Serie: Door elke weerstand loopt dezelfde stroom Spanning verdeeld Rv = R1+R2+…….

Gemengde schakeling: Bereken zonodig éérst de vervangings-weerstanden tussen twee naburige vertakkingspunten Bereken daarna de totale serieweerstand

Oefeningen met weerstanden in serie en parallel Lees § 7.8 Maak de opgaven: 52, 53, 55, 57, 58, 60 en 61 Voor oefeningen met in serie geschakelde weerstanden – klik aan: http://www.phys.hawaii.edu/~teb/optics/java/resist2/index.html (E.M.F. betekent: spanning van spanningsbron) Voor oefeningen met parallel geschakelde weerstanden – klik aan: http://vak-nat.feo.hvu.nl/simulaties/simulaties/electriciteit/parallel/parallel_ita.html

Spanningsregeling en veiligheid § 7.9 Spanningsdeler of potentiometer Transformator Beveiliging in huisinstallaties

Potentiometer

Transformator Verandering van spanning (zowel naar boven (hoogspanning) als naar beneden (veiligheid) Scheidingstransforma-tor:

Huisinstallatie

Oefeningen met Energie en vermogen Lees § 7.9 Maak de opgaven: 63, 72, 73 en 74 Enkele nuttige oefeningen op het gebied van elektrische stroom zijn te vinden op de volgende website: http://195.86.82.137/vakken/natuurkunde/ntnujava/ (Kies electromagnetisme)