Spanning, stroom en weerstand

De elektrische weerstand
INLEIDING
Een weerstand is een elektrische
component die het vloeien van elektrische
stroom vermindert. Weerstand is ook de
naam van de elektrische eigenschap van
het tegenwerken van elektrische stroom.
Weerstanden worden gebruikt als
onderdeel in een elektrisch netwerk. De
waarde van de weerstand is de
weerstandswaarde, dit is de ratio van
spanning tot stroom en wordt uitgedrukt in
de afgeleide SI eenheid ohm.
Een component heeft een weerstand van 1
ohm als een voltage van 1 volt over de
component leidt tot een stroom van 1
ampère.
7.1 Elektrische weerstand
De tegenstand (moeilijkheidsgraad) die de stoffen bieden aan de elektrische stroom heet elektrische
weerstand of weerstand.
Grootheid
symbool
weerstand
R
Eenheid
1 ohm
symbool
1Ω

Het symbool voor ohm is de Griekse hoofdletter "Omega".

De hoofdletter R is de eerste letter van het Frans"Resistance" of
van het Engels "Resister".

Weerstanden meet men met een ohmmeter
schemateken: weerstanden
De stroom ondervindt weerstand in alle delen van de gesloten stroomkring
(verbruiker, leidingsdraden, bron).
De weerstand van ieder onderdeel wordt voorgesteld door een schemateken van
een weerstand met het symbool R en eventueel als index een aanduiding over
het betreffende onderdeel.
De schakelaars bieden in de open stand (OFF) een zeer grote weerstand en in
de gesloten stand (ON) een zeer kleine weerstand.
Invloed van spanning en weerstand op de stroomsterkte:

Stijgt de spanning over eenzelfde weerstand dan stijgt de stroom door die
weerstand in dezelfde mate;
de stroomsterkte in een weerstand is recht evenredig met de spanning
over de weerstand.

Vergroot de weerstand bij een constante spanning dan verkleint de
stroom in dezelfde mate;
De stroomsterkte in een verbruiker is omgekeerd evenredig met de
waarde van zijn weerstand.
ste
1 betekenis van weerstand:
Weerstand in de betekenis van weerstandswaarde, b.v: de voltmeter heeft een
grote weerstand.
de
2 betekenis van weerstand:
In elektrische en elektronische schakelingen worden bouwelementen met een
bepaalde weerstandswaarde gebruikt. Hiermee wordt de stroom in de kring
beperkt of de spanning over andere onderdelen verminderd.
7.2 De wet van Ohm
Iedereen zal wel eens over deze fundamentele wet gehoord hebben.
Men zegt ook wel eens dat bij een radioamateur met geheugenverlies, het wel deze wet zal zijn die als
laatste uit zijn geheugen zal verdwijnen.
Deze wet kan men overal toepassen (bij herstellingen, het analyseren van de werking ...).
spanning
weerstand =
U
R=
stroomsterkte
I
De weerstandswaarde is niet afhankelijk van de aangesloten spanningswaarde en ook niet afhankelijk
van de stroomsterkte die er door vloeit. De weerstandswaarde wordt enkel bepaald door zijn
natuurkundige eigenschappen en zijn constructie.
Geheugensteuntje:
Berekeningsvoorbeeld 1: Berekenen van de weerstand
Op een lampje is vermeld 2,2V - 0,3A. Bereken de weerstand van dit lampje
Gegeven: U = 2,2 V; I = 0,3 A
Gevraagd: de weerstand R
Oplossing:
U
R=
2,2 V
= 7,3 Ω
=
I
0,3 A
Berekeningsvoorbeeld 2: Berekenen van de stroomsterkte
Aan een weerstand met waarde 12MΩ wordt een spanning aangesloten van 24V.
Bereken de stroomsterkte.
Gegeven: U = 24 V; R = 12 MΩ
Gevraagd: de stroomsterkte I
Oplossing:
6
1. R = 12MΩ = 12 .10 Ω = 12 000 000 Ω
2.
U
I=
24 V
=
R
6
= 2 µA
12 .10 Ω
Berekeningsvoorbeeld 3: Berekenen van de spanning
Door een weerstand van 88Ω wil je een stroom sturen van 2,5A.
Welke spanning moet je aan zijn klemmen aansluiten?
Gegeven: R = 88Ω; I = 2,5 A
Gevraagd: de spanning U
Oplossing:
U = R x I = 88 Ω x 2,5 A = 220 V
7.3 Opgelet met de spanning
Ieder elektrisch apparaat is vervaardigd om te werken op een bepaalde spanning.
Die werkspanning die nominale spanning heet, is op ieder toestel vermeld door
een naamplaatje.
Stroom en spanning meten
Een weerstand aangesloten op een
spanning U van een batterij.
Er gaat een stroom I lopen door de draden door de weerstand, van de +
van de batterij naar de - van de batterij.
In dit voorbeeld is gekozen voor een weerstand. Het kan ook een
lampje, een LED of een ander onderdeel zijn.
Stroom meten
Om de elektrische stroom te meten heb je
een stroommeter (A-meter) nodig.
Deze meter “telt” het aantal elektronen dat door de draad loopt.
Een stroommeter (A-meter) moet in serie worden aangesloten.
Een stroommeter heeft nagenoeg geen weerstand (Rstroommeter = 0 Ω)
Stroom door R.
Spanning meten
Om een elektrische spanning te meten heb
je een spanningsmeter (V-meter) nodig.
Een spanningsmeter (V-meter) moet parallel worden aangesloten.
Een spanningsmeter heeft een oneindig hoge weerstand (Rvoltmeter = ∞ Ω)
Spanning over R.
Multimeter
Bij een multimeter bepaalt de stand van de draaischijf wat voor soort
meter het is.
Spanning en stroom
Een blikseminslag. Bliksem is eigenlijk elektriciteit
Spanning en stroom zijn vaak gebruikte woorden als we het over elektriciteit hebben. Daar staat
stroom op is niet helemaal juist. Om dat te begrijpen kan je elektriciteit het beste vergelijken met
water.
Op de kraan thuis staat waterdruk. Dat is merkbaar omdat je het water niet kunt tegenhouden als je
dat bij een geopende kraan met je vinger zou proberen. Als je water in een fles doet en die op zijn kop
houdt, kan je dat wel. Dat komt omdat dan de waterdruk kleiner is.
Laat je het water uit de kraan of uit de fles stromen, dan moet het ergens naar toe. En als het uit de
kraan komt zal dat meestal harder gaan dan wanneer het uit de fles komt. Dat komt omdat die
waterdrukken verschillend zijn.
Bij elektriciteit geldt net zoiets. Op het stopcontact staat spanning, hetzelfde als de druk van het
water. Zolang er niets op het stopcontact is aangesloten gebeurt er verder niets. Net zoals bij een
dichtgedraaide waterkraan.
Als je bijvoorbeeld een lamp op het stopcontact aansluit, gaat er "elektriciteit" stromen. Bij het water
gaat dat van de kraan naar de gootsteen, bij elektriciteit van het ene gaatje naar het andere gaatje van
het stopcontact. En pas dan spreken we bij elektriciteit van stroom.
De hoeveelheid stroom die gaat lopen hangt af van de hoeveelheid spanning. Net als bij het voorbeeld
van water, zal er door die lamp meer stroom gaan als de spanning hoger is.
Omdat al die apparaten die op het stopcontact aangesloten kunnen worden, altijd op dezelfde manier
moeten werken, is ervoor gezorgd dat de spanning op het stopcontact overal hetzelfde is. Die
spanning wordt uitgedrukt in volt (V) en in Europa is dat 230 volt. Er zijn ook gebieden in de wereld
waar dat maar 110 volt is. Daar heb je dus andere lampen nodig, maar tegenwoordig zijn er ook
apparaten die zelf voelen hoeveel spanning er op het stopcontact staat en er dan toch voor zorgen dat
ze goed blijven werken.
De kleurcode
In elektronische schakelingen worden veel weerstanden gebruikt. Die zijn zo klein dat men er moeilijk
een leesbaar getal kan op aanbrengen. De grootte van die weerstanden wordt daarom aangegeven
met gekleurde ringen. Op een standaard weerstand staan meestal 4 gekleurde banden.



De eerste 2 banden geven de eerste 2 cijfers van de waarde van de weerstand in ohm.
De volgende band geeft het aantal "nullen" aan dat achter de eerste cijfers komt.
De daarop volgende band geeft de nauwkeurigheid aan. Als een weerstand bijvoorbeeld 5%
tolerantie heeft, heeft het een maximale afwijking van 5%.
De gebruikte kleuren zijn:
zwart bruin rood oranje geel groen blauw violet grijs
0
1
2
3
4
5
6
7
8
wit
9
Een ezelsbruggetje om deze kleuren te onthouden is "Zij BRengt Rozen Op GErrits GRaf Bij Vies
GRIJS Weer". De woorden van deze zin beginnen met dezelfde letters als de kleuren van de code. Er
is ook gedacht aan de tweede letter van Bruin en Groen, en het hele woord Grijs, zodat daar ook geen
verwarring over bestaat. De kleuren rood t/m violet hebben trouwens dezelfde volgorde als de kleuren
van de regenboog, dus als men die kent, heb je misschien geen ezelsbruggetje nodig.
Voor de tolerantie van weerstanden wordt de volgende code gebruikt:
bruin rood goud zilver
1%
2%
5%
10%
Zijn er slechts drie ringen, dan is de tolerantie 20%. Dergelijke weerstanden treft men tegenwoordig
niet meer aan.