1 Formules elektriciteit Inhoud Elektriciteit – eenheden .......................................................................................................................... 3 Elektriciteit – formules ............................................................................................................................ 4 Elektrische lading ............................................................................................................................... 4 Stroomsterkte I ................................................................................................................................... 4 Stroomdichtheid J............................................................................................................................... 4 Wet van Ohm ..................................................................................................................................... 4 Wet van Pouillet ................................................................................................................................. 4 Resistiviteit of specifieke weerstand ................................................................................................ 4 Weerstand temperatuurcoëfficiënt α ................................................................................................... 5 Specifieke weerstand temperatuurcoëfficiënt ..................................................................................... 5 Weerstand en temperatuur ................................................................................................................. 5 Elektrisch geleidingsvermogen G ....................................................................................................... 5 Serieschakelen van weerstanden ....................................................................................................... 5 Parallelschakeling van twee weerstanden .......................................................................................... 5 Parallelschakeling van weerstanden................................................................................................... 6 Spanningsdeler - onbelast .................................................................................................................. 6 Spanningsdeler - belast ...................................................................................................................... 6 Spanningsval U in elektrische leiding ................................................................................................. 6 Equivalent ster-driehoekschakeling ster driehoek .......................................................................... 6 Equivalent ster-driehoekschakeling driehoek ster .......................................................................... 7 Wet van Kirchhoff - knooppunt ........................................................................................................... 7 Wet van Kirchhoff – gesloten lussen................................................................................................... 7 Inwendige weerstand van een element .............................................................................................. 7 Serieschakeling van elementen .......................................................................................................... 8 Parallelschakeling van elementen ...................................................................................................... 8 Gemengde schakeling van elementen................................................................................................ 8 Elementenschakeling in tegenstelling ................................................................................................. 8 Elektrische arbeid in gelijkstroom ....................................................................................................... 9 Vermogen in gelijkstroom ................................................................................................................... 9 Rendement......................................................................................................................................... 9 Elektrolysewet van Faraday................................................................................................................ 9 Wet van Coulomb ............................................................................................................................... 9 2 Veldsterkte, in een punt buiten een rechtlijnige geleider ..................................................................... 9 3 Elektriciteit – eenheden grootheden een grootheid iets dat kan gemeten worden (bvb: tijd, lengte gewicht …) symbolen is een SI overeen gekomen afkorting voor een grootheid-parameter (bvb: t = tijd, m = massa, I = elektrische stroom, …) eenheden een eenheid is een maat waarin grootheden numeriek kunnen worden uitgedrukt SI-basiseenheid grootheid absolute temperatuur elektrische stroom hoeveelheid stof lengte lichtsterkte massa tijd Grootheid symbool U I R Z C L P t ∆t m v P f Q naam kelvin ampère mol meter candela kilogram seconde benaming spanning stroom weerstand impedantie capaciteit inductie vermogen tijd verschil in tijd massa snelheid vermogen frequentie lading symbool K A mol m cd kg s voorbeeld 237 K 50 A 1.5 mol 158 m 0.5 cd 265 kg 236 s parameter V A Ω F H W s s kg m/s W Hz C Volt Ampère Ohm Farad Henry Watt seconde seconde kilogram meter/seconde Watt Hertz Coulomb 4 Elektriciteit – formules Elektrische lading Q formule eenheden Q coulomb [C] I ampere [A] t seconde [s] eenheidvergelijking C = A*s Stroomsterkte I formule eenheden Q coulomb [C] I ampere [A] t seconde [s] eenheidvergelijking A=C/s Q I *t Q I t Stroomdichtheid J formule I A Q J A*t J eenheden Q coulomb [C] I ampere [A] t seconde [s] A vierkante meter [m²] eenheidvergelijking A/m² Wet van Ohm formule eenheden U volt [V] I ampere [A] R ohm [Ω] eenheidvergelijking V=A*Ω Wet van Pouillet formule eenheden resistiviteit [Ωm] l meter [m] A vierkante meter [m²] R ohm per meter [Ω] eenheidvergelijking Ω = Ω*m*m/m² 1,67*10^-8 Ωm 9,7*10^-8 Ωm 2,65*10^-8 Ωm 7,2*10^-8 Ωm U I *R R Resistiviteit of specifieke weerstand (temperatuur = 20°C) *l A koper ijzer aluminium messing 5 Weerstand temperatuurcoëfficiënt α formule Specifieke weerstand temperatuurcoëfficiënt Weerstand en temperatuur koper ijzer aluminium formule Elektrisch geleidingsvermogen formule G G * T * * T Rt Ro * (1 * T ) I 1 U R Serieschakelen van weerstanden formule R R1 R2 R3 .... I I1 I 2 I 3 I U U R R n n U U 1 U 2 U 3 .... eenheden α temperatuurcoëfficiënt [1/K] resistiviteit [Ωm] T temperatuurverschil [K] eenheidvergelijking 1/K = Ωm /Ωm*K 4,29*10^-3 /K 6,4*10^-3 /K 3,8*10^-3 /K eenheden α temperatuurcoëfficiënt [1/K] T temperatuurverschil [K] Ro weerstand [Ω] Rt weerstand [Ω] eenheidvergelijking 1/K = Ωm /Ωm*K eenheden G siemens [S] U volt [V] I ampere [A] R ohm [Ω] eenheidvergelijking S=A/V=1/Ω eenheden U volt [V] I ampere [A] R ohm [Ω] eenheidvergelijking I = V/R V=A*Ω U n I * Rn Parallelschakeling van twee weerstanden formule R R2 1 1 1 1 R R1 R2 R1 * R2 R R1 * R2 R1 R2 I I1 I 2 U U R1 R2 eenheden U volt [V] I ampere [A] R ohm [Ω] eenheidvergelijking 1/Ω=(Ω+Ω)/Ω*Ω Ω=Ω*Ω/Ω A=V/Ω 6 Parallelschakeling van weerstanden formule 1 1 1 1 1 ... R R1 R2 R3 Rn I I1 I 2 I 3 ...I n I Spanningsdeler - onbelast U U U U ... R1 R2 R3 Rn formule U 1 R1 U 2 R2 U1 R1 U R1 R2 Spanningsdeler - belast formule U * R1 * Rb U1 R1 * R2 Rb * ( R1 R2 ) R Spanningsval U in elektrische leiding R1 * Rb R2 R1 Rb formule U U 2 U1 R *l A U I *R U I* Equivalent sterdriehoekschakeling ster driehoek *l A formule R1.2 R1 * R2 R1 R2 R3 R2.3 R2 * R3 R2 R3 R1 R3.1 R3 * R1 R3 R1 R2 eenheden U volt [V] I ampere [A] R ohm [Ω] eenheidvergelijking 1/Ω=(Ω+Ω)/Ω*Ω Ω=Ω*Ω/Ω A=V/Ω eenheden U volt [V] I ampere [A] R ohm [Ω] eenheidvergelijking V/V = Ω/Ω = onbenoemd getal eenheden U volt [V] R ohm [Ω] eenheidvergelijking V=V*Ω/V Ω=(Ω*Ω/Ω)+Ω eenheden U volt per meter [V/m] resistiviteit [1/Ω] l meter [m] A vierkante meter [m²] R ohm per meter [Ω] eenheidvergelijking V/m=A*m/Ω*m² =A/Ω*m eenheden R ohm [Ω] eenheidvergelijking Ω=Ω*Ω/Ω + Ω 7 Equivalent sterdriehoekschakeling driehoek ster Wet van Kirchhoff - knooppunt formule R3.1 * R1.2 R1 R1.2 R2.3 R3.1 R2 R1.2 * R2.3 R1.2 R2.3 R3.1 R3 R2.3 * R3.1 R1.2 R2.3 R3.1 formule I 0 0 I1 I 2 I 3 I 4 ...I n eenheden R ohm [Ω] eenheidvergelijking Ω=Ω*Ω/(Ω + Ω + Ω) eenheden I ampere [A] eenheidvergelijking A = Σ[A] naar het punt = + weg uit het punt = - Wet van Kirchhoff – gesloten lussen formule E I * R E I * (R R 1 1 wijzerzin = + tegenwijzerzin = - Inwendige weerstand van een element formule U i I * Ri E U Ui E I * ( Ri Ru ) i1 ) .... eenheden E volt [V] I ampere [A] R ohm [Ω] eenheidvergelijking V = Σ[A* Ω] eenheden E volt [V] U volt [V] I ampere [A] R ohm [Ω] eenheidvergelijking V=A*Ω 8 Serieschakeling van elementen formule E E E1 E 2 ...E n RiB Ri1 Ri 2 Ri 3 ...Rin U U U 1 U 2 U 3 ...U n I E R i Parallelschakeling van elementen Ru formule RiB I Ri np E RiB Ru E RiB I U E I * RiB Ru Gemengde schakeling van elementen formule I E serie RiB Ru RiB eenheden E volt [V] U volt [V] I ampere [A] R ohm [Ω] eenheidvergelijking A=V/Ω R i serie np eenheden E volt [V] U volt [V] I ampere [A] R ohm [Ω] eenheidvergelijking A=V/Ω Ω=V/I + Ω V=V – A*Ω eenheden E volt [V] U volt [V] I ampere [A] R ohm [Ω] eenheidvergelijking A=V / Ω np = aantal parallel geschakelde cellen I E serie R i serie np Elementenschakeling in tegenstelling Ru formule EB E U B U RiB Ri1 Ri 2 Ri 3 ...Rin I EB RiB Ru eenheden E volt [V] U volt [V] I ampere [A] R ohm [Ω] eenheidvergelijking A=V/Ω 9 Elektrische arbeid in gelijkstroom formule eenheden W joule [J] U volt [V] I ampere [A] t seconde [s] P watt [W] eenheidvergelijking J=V*A*s formule eenheden P watt [W] η onbenoemd getal tussen 0 en 1 W U * I *t W P *t x tijd Vermogen in gelijkstroom P U *I U I *R P I²*R P U²/ R Rendement formule Pn Pt Pv Pt Pn Elektrolysewet van Faraday Pt Pv Pt formule I *t n z*F Wet van Coulomb formule q1 * q 2 4 * * * r ² 8,85 *10^ 12 q *q F k* 1 2 r² k 8,988 *10^9 F Veldsterkte, in een punt buiten een rechtlijnige geleider eenheden Pn = nuttig vermogen Pt = toegevoegd vermogen Pv = verliezen formule H I 2 * * r eenheden n= hoeveelheid stof in mol I ampere [A] t seconde [s] z = aantal elektronen per omgezette deeltjes in stof F = 96485,3 C/mol eenheden F newton [N] μ elektrische veldconstante [C²/Nm²] q coulomb [C] r meter [m] k = Cst van Coulomb [Nm²/C²] eenheden H henry [H] r meter [m] I ampere [A] eenheidvergelijking H =A/m = [N/V*s]