Elektrische stroom Stroomrichting. De wet van Ohm.

Presentatie over: "Elektrische stroom Stroomrichting. De wet van Ohm."— Transcript van de presentatie:

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

2 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:

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

4 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

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

6 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 ()

7 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

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

9 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, m A = 1,0 mm2 = 1, m2 r = Wm (BINAS tabel 8) R = r.l /A = ,0.10-2/1,0.10-6 R = 8, W

10 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

11 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

12 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, = 6,0 V Je kunt U1 regelen van . . 0,0 tot 10 V

13 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

14 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

15 2 en 3 parallel, 1 in serie met (2 en 3)! 3 m P I = 5 L/h 2 m 1 m 1 2

16  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

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

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

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

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

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

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

23 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

24 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

25 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

26  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 . . .

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

28 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 

29 Nu Rv van de serieschakeling:
Rv = R1,2 + R3 = = 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 . . .

30 U3 = I3.R3 = 0, = 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

31 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

32 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

33 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

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

35 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

36 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

37 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

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

39 Gevaarlijk Aardlekschakelaar Veilig

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

41 Einde