Hoofdstuk 2 Elektriciteit
2.1 Lading en stroom
Elektrisch neutrale voorwerpen bevatten evenveel positieve als negatieve lading.
Elementaire ladingskwantum 🡪 de grootte van de lading van een proton (1,60 * 10-19).
Influentie is het verschijnsel dat een geladen voorwerp verschuiving van lading in een neutraal
voorwerp veroorzaakt. Hierdoor ontstaat er aantrekkingskracht tussen die twee voorwerpen.
Geleiding
Vrije- en geleidingselektronen zijn zwak aan de atoomkern gebonden, ze kunnen nu van ion naar ion
springen. In een zoutoplossing is het zout opgesplitst in positieve en negatieve ionen. Beide soorten
ionen zorgen voor de geleidbaarheid van de zoutoplossing. Als je de uiteinden van metaaldraad
verbindt met twee tegengesteld geladen voorwerpen, bewegen de vrije elektronen in dezelfde
richting (van min naar plus) 🡪 elektrische stroom.
Elektrische stroom
Vroeger dachten ze dat bij geleiding een elektrische stroom liep die bestond uit bewegende positieve
lading. Daarom maakten zij de afspraak dat de ‘elektrische stroom’ liep van een positief naar een
negatief geladen voorwerp (van plus naar min). Tegenwoordig weten we dat in een metaaldraad een
elektronenstroom in de omgekeerde richting loopt. In een zoutoplossing lopen de positieve ionen
van plus naar min en de negatieve ionen van min naar plus.
I = Q/t
I = de stroomsterkte in ampère (A = C/s)
Q = de lading in coulomb (C)
t = de tijdsduur in seconde (s)
2.2 Spanning
Spanningsbronnen
🡪 van plus naar min
🡪 wisselspanningsbron (plus- en min wisselen) (lichtnet 50 maal per seconde (f = 50 Hz))
🡪 gelijkspanningsbron (plus- en minpool blijven gelijk)
De functie van de spanningsbron
Om een blijvende stroom te krijgen 🡪 gesloten stroomkring en een spanningsbron.
Ampère-uren (Ah) 🡪 hoeveel uur een spanningsbron een bepaalde stroom kan leveren.
Op batterijen kun je lezen hoe groot de spanning U in volt (V) is van die batterij. De spanning geeft
aan hoeveel joule elektrische energie de spanningsbron geeft aan 1 coulomb lading. 1 V = 1 J/C.
U = ΔE/Q
U = de spanning in volt (V = J/C)
ΔE = de elektrische energie in joule (J)
Q = de lading in coulomb (C)
I=G*U
I = de stroomsterkte in ampère (A = C/s)
U = de spanning in volt (V)
G = de geleidbaarheid in ampère per volt, of in siemens (A/V of S)
,2.3 Weerstand en geleidbaarheid
G = 1/R of R = 1/G
G = de geleidbaarheid in siemens (S)
R = de weerstand in ohm (Ω)
De wet van Ohm
Koolweerstanden en constantaandraden hebben een weerstand die voor elke waarde van de
spanning gelijk blijft. Hiervoor geldt de wet van Ohm: U en I zijn recht evenredig. Weerstanden
waarvoor de wet van Ohm geldt, ohmse weerstanden. De formule van Ohm:
U=I*R
U = de spanning in volt (V)
I = de stroomsterkte in ampère (A)
R = de weerstand in ohm (V/A =Ω)
Soortelijke weerstand
Bij constante temperatuur gedragen metaaldraden zich als ohmse weerstand. De weerstand van zo’n
draad hangt af van een aantal eigenschappen:
● De lengte l van de draad. Lengte en weerstand zijn recht evenredig.
● De oppervlakte A van de dwarsdoorsnede van de draad. Weerstand en dwarsdoorsnede zijn
omgekeerd evenredig.
● Soortelijke weerstand ρ (de Griekse letter rho), stofeigenschap voor geleidbaarheid. De
weerstand is recht evenredig met de soortelijke weerstand.
ρ = (R * A)/ l
ρ = de soortelijke weerstand in ohm keer meter (Ω * m)
R = de weerstand in ohm (Ω)
A = de oppervlakte van de dwarsdoorsnede van de draad in vierkante meter (m2)
l = de lengte van de draad in meter (m)
Soorten weerstanden
Een niet-ohmse weerstand is de gloeilamp. Omdat het (I,U)-diagram van de gloeilamp kromlijnig is, is
R niet constant. Je kan niet spreken van de weerstand van een lampje, maar van de weerstand bij een
bepaalde spanning. 🡪 PTC-weerstand: positieve temperatuur coëfficiënt. Dat wil zeggen dat de
weerstand toeneemt als de temperatuur stijgt. Weerstanden gemaakt van metaal zijn ook PTC’s.
NTC-weerstanden, NTC: negatieve temperatuurcoëfficiënt. De weerstand neemt af, als de
temperatuur van de NTC stijgt.
Halfgeleiders vormen een belangrijke groep weerstanden. De weerstand van een halfgeleider kun je
beïnvloeden door bv. de temperatuur. Een andere halfgeleider: de LDR, Light Dependent Resistor.
Diode
Een veel toegepaste component is de diode. Dat is een weerstand van halfgeleidermateriaal die de
stroom slechts in één richting doorlaat. Diodes kun je gebruiken in gelijkrichtschakelingen, waarmee
je wisselspanning kunt omzetten in gelijkspanning. Een speciaal soort diode is de led. Als er stroom
door de led loopt, geeft de led licht. Wanneer een diode in de ‘doorlaatrichting’ staat, wijst het
driehoekje (pijltje) in dezelfde richting waarin de stroom gaat, anders staat deze in de 'sperrichting'.
, 2.4 Serieschakelingen en parallelschakelingen
Serieschakeling
Een stroommeter een schakelaar staan altijd in serie met de andere componenten.
Itot = I1 = I2 = I3 = … Rtot = R1 + R2 + …
Utot = U1 + U2 + U3 + … Gtot = 1/Rtot
Toepassing van serieschakelingen
Als de stroomsterkte door een apparaat te groot is, is er sprake van overbelasting en kan het
apparaat beschadigen 🡪 zekering. Deze bestaat uit een dun metaaldraadje, meestal met een
porseleinen of glazen omhulsel. Het draadje is zo gemaakt dat het smelt bij een bepaalde
stroomsterkte, smeltveiligheid. Een zekering staat altijd in serie met het apparaat.
Spanningzoeker 🡪 om te kijken of een bepaald onderdeel onder spanning staat. Een serieschakeling
kun je ook gebruiken als stroombegrenzer. Door een geschikte voorschakelweerstand in serie te
schakelen, staat de juiste spanning over een component en is ook de stroom begrensd. Een sensor zet
de waarde van de natuurkundige grootheid om in een spanning.
Parallelschakeling
Alle apparaten werken onafhankelijk van elkaar op een spanning van 230 V.
Utot = U1 = U2 = U3 = … Gtot = G1 + G2 + G3 + …
Itot = I1 + I2 + I3 + … Rtot = 1/Gtot
2.5 Combinatieschakelingen
Stroom- en spanningswet van Kirchhoff
Σ Ii = 0 = de som van alle stromen die naar een knooppunt gaan, in ampère (A)
i
Σ Ui = 0 = de som van alle spanningen in een gesloten kring in volt (V)
i
Elektriciteit thuis
Bij een elektrische huisinstallatie komen de bruine fasedraad en de blauwe nuldraad het huis binnen.
De huis installatie is verdeeld in groepen, die ieder apart zijn beveiligd met een zekering (16 A). Op de
kWh-meter kun je aflezen hoeveel elektrische energie je hebt gebruikt.
Aardlekschakelaar, randaarde en kortsluiting
De aardlekschakelaar vergelijkt voortdurend de stroomsterkte door de fasedraad en de nuldraad. Als
het verschil groter is dan 30 mA, schakelt de aardlekschakelaar de hoofdstroom onmiddellijk uit. Als
jij een apparaat aanraakt dat onder spanning staat, verlaat een deel van de stroom het huis via jouw
lichaam en niet via de hoofdleiding. De aardlekschakelaar zal hier direct op reageren.
Apparaten met een metalen buitenkant zijn vaak voorzien van randaarde. Er loopt dan een extra
geelgroen aardedraad van de metalen buitenkant naar de aarde. De buitenkant is dan geaard,
wanneer de buitenkant niet geaard is kan er door slijtage van de fasedraad spanning op komen te
staan. Wanneer iemand het oppakt loopt de lading via die persoon naar de grond.
Kortsluiting is een situatie waarbij de polen van de spanningsbron door een vrijwel weerstandsloze
geleider zijn verbonden en er een zeer grote stroom loopt, waardoor brandgevaar ontstaat.
2.6 Energie, vermogen, rendement
Energie en vermogen
P = E/t Pel = U * I
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller socialewetenschappen. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $3.27. You're not tied to anything after your purchase.
