Summary
Samenvatting Systematische Natuurkunde 4 VWO H.5 Elektrische systemen
- Course
- Institution
- Book
Samenvatting Systematische Natuurkunde 4 VWO Hoofdstuk 5 Elektrische systemen
[Show more]
Connected book
Book Title:
Author(s):
- Edition:
- ISBN:
- Edition:
Seller
Follow
7danique
Reviews received
Content preview
Hoofdstuk 5 Elektrische systemen5.1 Elektrische stroom en spanning
Apparaten en energie
Voor licht, warmte en beweging is energie nodig. Om te zorgen dat een apparaat elektrische
energie krijgt, zit het apparaat in een gesloten stroomkring. Een stroomkring bevat altijd een
spanningsbron, een of meerdere geleiders waardoor stroom kan lopen en het energiegebruikende
apparaat.
Lading en materie
Volgens het atoommodel van Rutherford bestaat een atoom uit een atoomkern met daaromheen
een elektronenwolk. In deze wolk heeft elk elektron een negatieve lading. De atoomkern heeft een
positieve lading die net zo groot is als de negatieve lading van alle elektronen in de elektronenwolk
samen. De netto lading van het atoom is dan nul, het atoom is dan neutraal.
Het symbool voor lading is Q, de eenheid is coulomb met symbool C. Het elektron is het deeltje
met de kleinste lading die in de natuur vrij voorkomt. Deze hoeveelheid lading heet de elementaire
lading en heeft het symbool e en grootte 1,602 ∙ 10-19 C. Een elektron heeft een lading van -e. Een
atoom kan elektronen erbij krijgen of kwijtraken. Een atoom met meer of minder elektronen is een
ion. Bij het kwijtraken ontstaat een positief ion. Bij het erbij komen, ontstaat er een negatief ion.
Lading en stroom
In het model van een metaal zitten de atomen gerangschikt in een rooster. De elektronen van elk
atoom zijn niet meer gebonden aan de atoomkern. Tussen de positieve ionen zitten dus veel vrije
elektronen die door het metaal bewegen. Netto is er geen verplaatsing: er is evenveel
verplaatsing van links naar rechts als andersom.
Onder invloed van een spanningsbron in de stroomkring bewegen meer elektron naar de ene kant
van de draad dan andersom, er wordt dan netto lading verplaatst. Dit verplaatsen van lading heet
elektrische stroom. De stroomsterkte geeft aan hoeveel lading per tijdseenheid een
dwarsdoorsnede van de draad passeert. De eenheid hiervan is ampère met symbool A.
I = stroomsterkte in ampère (A)
I = Q / ∆t Q = hoeveelheid verplaatste lading in coulomb (C)
∆t = tijd waarin de lading is verplaatst in seconde (s)
De richting van de stroom is de richting waarin positieve lading beweegt. De stroom loopt altijd
van de positieve pool van de spanningsbron, door rest van de stroomkring, naar de negatieve pool
(dus van plus naar min). In metaaldraden wordt de stroom veroorzaakt door vrije elektronen. Bij
vloeistoffen die stroom geleiden zorgen ionen voor het verplaatsen van de lading.
Lading en energie
De spanningsbron laat de elektronen bewegen en geeft daarbij elektrische energie aan de
elektronen. Stroom vervoert de energie. Als de stroom door een apparaat gaat, wordt de
elektrische energie omgezet in warmte, licht of beweging. De spanning over de aansluitpunten
van een spanningsbron is de hoeveelheid elektrische energie die wordt meegegeven aan een
lading van 1 coulomb.
U = spanning in volt (V)
U = ∆E / Q ∆E = meegegeven elektrische energie in joule (J)
Q = lading in coulomb (C)
, Spanningsbronnen
Een batterij, accu, dynamo en zonnecel zijn voorbeelden van spanningsbronnen. In batterijen en
accu’s vinden chemische reacties plaats die voor elektrische energie zorgen. Een dynamo zet
beweging om in elektrische energie en een zonnecel gebruikt de straling van de zon.
Meten van spanning en stroomsterkte
Spanning meet je met een spanningsmeter (of voltmeter). Afhankelijk van de schakeling is het
meetbereik 30 V, 15 V of 3 V. Stroomsterkte meet je met een stroommeter (of ampèremeter). Ook
deze heeft drie meetbereiken: 5 A, 0,5 A en 0,05 A. Met een multimeter kun je spanning en
stroomsterkte meten. Met een keuzeknop stel je de grootheid en zijn bereik in. Stroomsterkte meet
je door de stroommeter in serie aan te sluiten met het voorwerp waardoor de stroom loopt. De
elektronen die door het voorwerp gaan, gaan dan ook door de meter. Spanning meet je door de
spanningsmeter parallel aan te sluiten aan het voorwerp.
5.2 Weerstand en geleiding
Weerstand van het materiaal
Geleiders zijn materialen waardoor lading zich goed kan verplaatsen. Wanneer er stroom loopt
door een geleider, komen de bewegende elektronen positief geladen ionen tegen die de snelheid
en richting van de elektronen veranderen. In welke mate dit gebeurt, hangt af van de soort ionen
en de spreiding van de ionen over het materiaal. Het materiaal heeft dus invloed op de
stroomsterkte. Dit heet weerstand (R) en de eenheid is ohm (Ω). De weerstand is ook afhankelijk
van de lengte (waarin de stroom loopt) en dwarsdoorsnede van de geleider.
Als de dwarsdoorsnede van de geleider twee keer zo groot is, passeren er twee keer zoveel
elektronen, waardoor de weerstand twee keer zo klein is. Als het blok twee keer zo lang is, zullen
de elektronen twee keer zoveel ionen tegenkomen, waardoor de weerstand twee keer zo groot is.
De formule voor weerstand is:
R = weerstand in ohm (Ω)
R = ρ ∙ ( l / A) ρ = soortelijke weerstand in ohm meter (Ω m)
ρ=R∙(A/l) l = lengte in meter (m)
A = dwarsdoorsnede in vierkante meter (m2)
De soortelijke weerstand van een materiaal is gedefinieerd als de weerstand van een geleider
van dat materiaal met een lengte van 1 meter en een dwarsdoorsnede van 1 m2.
Wet van Ohm
Hoe goed een voorwerp geleidt, geef je aan met de geleidbaarheid (G) en eenheid siemens (S).
De formule is:
G = geleidbaarheid in siemens (S)
G=1/R
R = weerstand in ohm (Ω)
De weerstand van een geleider (bijvoorbeeld metalen elektriciteitsdraden of grondwater) is laag en
de geleidbaarheid is hoog. Isolatoren (zoals rubber, plastic, hout en glas) zijn materialen waardoor
lading zich nauwelijks kan verplaatsen. De weerstand van een isolator is hoog en de
geleidbaarheid is klein.
De stroomsterkte door een voorwerp wordt bepaald door de geleidbaarheid van het voorwerp en
door de spanning die over het voorwerp staat. In plaats van de geleidbaarheid kan ook de
weerstand gebruikt worden. Er geldt:
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 7danique. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $3.21. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
67474 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now