Samenvatting Overal Natuurkunde 1H Hoofdstuk 2

Overal Natuurkunde 4 havo
Samenvatting
2 Elektriciteit
Lading en stroom
Er bestaan twee soorten lading: positieve en negatieve lading. De
hoeveelheid lading druk je uit in coulomb. Twee ladingen van
dezelfde soort stoten elkaar af en twee tegengestelde ladingen
trekken elkaar aan. Een elektrisch neutraal voorwerp bevat
evenveel positieve als negatieve lading.
Een atoom heeft een positief geladen kern. Rond die kern
bewegen precies zoveel elektronen, dat het atoom elektrisch
neutraal is. Een ion is een atoom dat een of meer elektronen te
weinig of te veel heeft.
qelektron = - e = - 1,60 · 10-19 C.
Geleiders:
 Metalen – vrije elektronen verplaatsen zich tussen de
positieve ionen.
 Zoutoplossing – opsplitsing in positieve en negatieve ionen,
die zich in de vloeistof verplaatsen.
 (Sommige) gassen – de buitenste elektronen laten
gemakkelijk los en verplaatsen zich net als de ontstane
ionen.
Isolatoren zijn stoffen waar de lading vastzit en waar de stroom
dus niet of zeer moeilijk doorheen gaat.
Een elektrische stroom bestaat uit geladen deeltjes, die zich
verplaatsen.
De afgesproken richting van de elektrische stroom in een metaal
is tegengesteld aan de elektronenstroom.
De stroomsterkte is de hoeveelheid lading die per seconde door
een geleider stroomt.
Spanning
Gelijkspanningsbronnen hebben een plus- en een minpool. Bij
wisselspanningsbronnen wisselen plus- en minpool voortdurend.
Een spanningbron houdt de elektrische stroom in stand en levert
zo elektrische energie aan een apparaat. Het apparaat zet deze
elektrische energie vervolgens om in andere energiesoorten.
De spanning U (in volt) van de bron geeft aan hoeveel joule
elektrische energie de bron meegeeft aan 1 coulomb lading.
Het aantal ampère-uren (Ah) geeft aan hoelang een accu of
batterij in staat is een bepaalde stroomsterkte te leveren.
Serieschakeling van batterijen geeft een hogere spanning.
© Noordhoff Uitgevers Overal Natuurkunde 4 havo
I=Q/t
1 V = 1 J/C
Samenvatting hoofdstuk 2 Elektriciteit
Spanning en stroom
Als je de spanning over een geleider groter maakt, neemt de
stroomsterkte door die geleider toe. De evenredigheidsconstante
G is de geleidbaarheid.
Constantaan en koolstof:
I = G · U en U = I · R
De geleidbaarheid van een component is een maat voor het
gemak waarmee de lading door die component kan stromen en
dus het omgekeerde van de weerstand.
Hoe groter de geleidbaarheid G of hoe kleiner de weerstand R,
hoe groter de steilheid van de (I,U)-grafiek.
 Als de weerstand van een component niet van de spanning
afhangt, zoals bij koolweerstanden, geldt de wet van Ohm.
 Bij een PTC neemt de weerstand toe als de temperatuur stijgt.
 Bij een NTC neemt de weerstand af als de temperatuur stijgt.
 Bij een LDR neemt de weerstand af als er meer licht op valt.
 Een diode is een halfgeleider die de stroom in slechts één
richting doorlaat (als de spanning hoger is dan de
drempelspanning), dit is de doorlaatrichting. In de sperrichting
is de geleidbaarheid vrijwel nul.
Serieschakelingen
In een serieschakeling is de stroomsterkte overal even groot. De
spanning van de spanningsbron verdeelt zich over de
componenten.
De totale weerstand van een serieschakeling is gelijk aan de som
van de afzonderlijke weerstanden. De spanningen verhouden
zich zoals de weerstanden zich verhouden.
Met een zekering in serie voorkom je beschadiging door
overbelasting. Als je een apparaat wilt aansluiten op een te sterke
spanningsbron, kun je met een geschikte serieweerstand
overbelasting voorkomen. Sensorschakelingen zijn vaak
serieschakelingen.
Parallelschakelingen
In een parallelschakeling verdeelt de stroom zich. De spanning
over elke parallel geschakelde component is gelijk.
Bij parallel schakelen neemt de totale geleidbaarheid toe; de
totale weerstand neemt dan juist af. De stromen verhouden zich
zoals de geleidbaarheden zich verhouden.
© Noordhoff Uitgevers Overal Natuurkunde 4 havo
G=1/R
of
R=1/G
Itot = I1 = I2 = I3 = ...
Utot = U1 + U2 + U3 + ……
Rtot = R1 + R2 + R3 +...
Gtot = 1 / Rtot
U1 : U2 : U3 : ... = R1 : R2 : R3
Utot = U1 = U2 = U3 = ...
Itot = I1 + I2 + I3 + ...
Gtot = G1 + G2 + ... = 1 / Rtot
I1 : I2 : I3 : ... = G1 : G2 : G3 : …..
Samenvatting hoofdstuk 2 Elektriciteit
Het lichtnet
 De elektriciteitsvoorziening thuis is verdeeld in groepen. Elke
groep is apart beveiligd met een zekering, die beveiligt tegen
overbelasting en kortsluiting.
 Randaarde zorgt ervoor dat iemand geen gevaar loopt als hij
de metalen buitenkant aanraakt van een apparaat, dat door
een defect onder spanning staat.
 Op de kWh-meter kun je aflezen hoeveel elektrische energie
je hebt gebruikt.
 De aardlekschakelaar voorkomt dat er te lang door iemand
een elektrische stroom loopt.
 Overbelasting is een situatie waarbij er een te grote
stroomsterkte loopt en er brand kan ontstaan.
 Kortsluiting is een situatie waarbij de polen van de
spanningsbron door een (vrijwel) weerstandsloze geleider zijn
verbonden  zeer grote stroom met brandgevaar.
Energie, vermogen en rendement
Het elektrische vermogen is de elektrische energie die een
apparaat gebruikt/levert/omzet in een seconde.
Het rendement is het deel (of het percentage) van de gebruikte
energie dat een apparaat omzet in nuttige energie.
grootheid
naam
stroomsterkte
lading
spanning
weerstand
geleidbaarheid
weerstand van alle componenten samen
geleidbaarheid van alle componenten samen
elektrisch vermogen
omgezette of geleverde energie
rendement
© Noordhoff Uitgevers Overal Natuurkunde 4 havo
symbool
I
Q
U
R
G
Rtot
Gtot
Pel
E
η
P = E / t of E = P · t
1 kWh = 3,6 MJ.
Pel = U · I
η = Pnut / Pin
η = Enut / Ein
eenheid
naam
ampère
coulomb
volt
ohm
siemens
ohm
siemens
watt
joule of kilowattuur
symbool
A = C/s
C
V
V/A = Ω
A/V = S
Ω
S
W = J/s
J of kWh
Samenvatting hoofdstuk 2 Elektriciteit