Elektrische Kringloop

Lesbrief 2
Elektrische Kringloop
Theorie
even denken
Intro
Elektriciteit is een bron van energie.
Die energie kan je makkelijk omzetten
in beweging, licht of warmte.
Elektriciteit is in beweging
in een gesloten stroomkring.
Stroom
De hoeveelheid elektriciteit die zich door een lichaam verplaatst (def. Van Dale).
Stroom is elektriciteit die rondjes draait. Dit is niet hetzelfde als statische
elektriciteit. Dat is nl. elektriciteit die stilstaat. Voorbeeld? De bliksem, dat is
ontlading van statische elektriciteit. Of het haar van een mens dat overeind komt
omdat het door wrijving statisch geladen is.
1
Elektrische Kringloop
theorie
even denken
Onderdelen
Wat is er nodig om van een stroomkring te kunnen spreken?
Spa n n ing s br o n
De spanningsbron is een bron van elektrische energie: een batterij, een stopcontact...
V e r b r u ik er
Door het spanningsverschil kan de verbruiker werken: een lamp, een koelkast... Het spanningsverschil
zorgt ervoor dat er een stroom vloeit.
Sc ha k el aar
Met een schakelaar kan je de stroomkring openen en sluiten. Anders zou je tv constant blijven spelen of je
bureaulamp de hele tijd blijven branden.
G e l e i d e r / Iso l ato r
Geleiders zijn materialen met een lage weerstand die de stroom goed doorlaten: ijzer, koper (wordt vaak
gebruikt voor elektriciteitsdraad), aluminium, zilver, zink, lood...
De beste geleiders zijn zuivere metalen.
In geleiders komen vrij bewegende elektronen voor.
Isolatoren zijn materialen met een hoge weerstand die geen stroom doorlaten: hout, glas, rubber, porselein, PVC, polyester, plastic... In een isolator zijn er dus geen vrije elektronen. Isolatoren beschermen
ons tegen de gevaren van elektrische stroom (bv. rubberen handschoenen of de plastic omhulling bij een
elektriciteitsdraad).
spanningsbron
GELEIDER
VERBRUIKER
SCHAKELAAR
2
Elektrische Kringloop
theorie
even denken
Het menselijk lichaam?
In het lichaamsvocht zitten zouten. Daardoor kan er een stroom door het lichaam vloeien, ook al is de weerstand relatief groot. Daarom raak je best geen elektrische toestellen aan met natte handen.
Batterij
Een batterij aangesloten in een gesloten elektrische kring, is een bron van elektronen die vanaf de min-pool
naar de plus-pool stromen. Batterijen zetten chemische energie om in elektrische energie. In een herlaadbare
batterij, een accu (denk aan een auto), doe je de vrije elektronen tijdens het heropladen terugbewegen van de
plus-pool naar de min-pool. Op die manier verhoog je de spanning over de batterij en is deze opnieuw in staat
om een stroom te leveren.
Serie, parallel
Als je twee of meer verbruikers in een stroomkring zet, zullen ze allemaal stroom verbruiken. Maar de hoeveelheid energie die ze verbruiken, hangt onder meer af van de manier waarop je ze schakelt.
Zet je de verbruikers
achter elkaar (in serie),
dan wordt de spanning die de spanningsbron
levert, verdeeld over de verbruikers. Bij een
serieschakeling zal de spanning over elke
verbruiker dus lager uitvallen. Waardoor de
verbruikers minder vermogen kunnen leveren dan wanneer
ze alleen in de stroomkring
zouden staan (de lampjes zullen minder fel
branden). En als er één verbruiker stuk gaat,
is je stroomkring onderbroken.
Bij een serieschakeling wordt de elektrische
stroom dus in zijn geheel achtereenvolgens
door alle verbruikers geleid.
serieschakeling
Voor bee l d
■■
de lampjes van kerstboomverlichting
Kies je voor een parallelschakeling, dan
krijgt elke verbruiker zijn eigen vertakking
in de stroomkring. Als de ene verbruiker uitvalt, blijven de andere toch werken. Door de
vertakking krijgt elke verbruiker de volledige
spanning van de spanningsbron en zal er door
elke verbruiker een stroom vloeien die groter
is dan bij een serieschakeling van diezelfde
verbruikers. Waardoor de verbruikers op volle
vermogen kunnen werken en de lampjes dus
op volle sterkte branden.
Kortom: bij een parallelschakeling wordt de
stroom over de individuele verbruikers (of
deelschakelingen) verdeeld en is de spanning
op alle verbruikers gelijk.
parallelschakeling
Voor bee l d e n
■■
■■
de lampen van een auto
een kroonluchter
3
Elektrische Kringloop
theorie
even denken
Spanning = Volt = V
De spanning is de kracht die de elektronen ondervinden om zich van de min-pool naar de plus-pool te verplaatsen. De spanning kan je het best vergelijken met het drukverschil tussen twee vaten water die op verschillende hoogte staan. Als je de vaten met een leiding verbindt, dan stroomt het water van het hogere vat
naar het lager gelegen vat.
Bij ons in Europa is de spanning op het elektriciteitsnet 230 volt, in Amerika is dat 110 volt.
De spanning kan je meten met een multimeter.
Stroomsterkte = Ampère = A
Het debiet elektrische ladingen door een geleider noemen we de stroomsterkte, uitgedrukt in ampère
(A).
Eenvoudig: de sterkte van de elektrische stroom of de hoeveelheid elektronen die bewegen.
Vermogen = Watt = W
Om het vermogen, eenheid watt (W), te berekenen, moet je de spanning vermenigvuldigen
met de stroomsterkte.
Weerstand = Ohm = Ω
De weerstand is de tegenstand die de elektronen onderweg tegenkomen.
4
Elektrische Kringloop
praktijk
vooral zelf doen
Praktijk
vooral zelf doen
Zeg nu zelf
Geef een eenvoudige definitie van ‘stroom’.
Wat zijn de beste geleiders? Geef 3 voorbeelden.
Waarom mag je geen elektrische toestellen aanraken met natte handen?
Wat is de correcte naam voor een herlaadbare batterij?
Waarom heb je in de Verenigde Staten een adapter nodig?
5
Elektrische Kringloop
praktijk
vooral zelf doen
Teken zelf
Maak een stroomkring met een (deur)bel of een lamp. Duid aan: spanningsbron, verbruiker,
schakelaar, geleider.
geleider
spanningsbron
lamp
schakelaar
bel
6
Elektrische Kringloop
praktijk
vooral zelf doen
Teken een serieschakeling en een parallelschakeling, telkens met 2 lampen.
geleider
schakelaar
spanningsbron
lamp
7
Elektrische Kringloop
praktijk
vooral zelf doen
Online
Me e r p r o e v en en z e l f do en?
Check www.garagasten.be!
■■
http://www.garagasten.be/nl/bouw-een-elektrische-kringloop/
■■
http://www.garagasten.be/nl/creatief-met-stroom/
■■
http://www.garagasten.be/nl/maak-een-elektromagneet/
■■
http://www.garagasten.be/nl/wek-stroom-op-met-een-citroen/
En de website van Technopolis:
■■
http://www.technopolis.be/nl/index.php?n=4&e=48&s=277.
■■
http://www.technopolis.be/nl/index.php?n=4&e=48&s=281
Daar vind je tal van online experimentjes die je zelf kan uitvoeren. Doen!
8