PowerPoint-presentatie

De elektrische stroomkring
TV Elektriciteit
Bouw van een stof
De elektrische stroomkring
De bouw van een stof
• Link
Enkelvoudige en meervoudige lichamen
• Enkelvoudige lichamen:
opgebouwd uit 1 atoomsoort.
• vb: koper bestaat alleen uit
koperatomen.
• Meervoudige lichamen:
samengesteld uit moleculen die
opgebouwd zijn uit 2 of meerdere
atoomsoorten.
• vb: water bestaat uit 2 verschillende
soorten atomen, 1 atoom waterstof
en 1 atoom zuurstof.
De ladingstoestanden
De elektrische stroomkring
De elektrische ladingdragers in een atoom
• Ieder elektron, onafhankelijk van het atoom waar het bijhoort,
bevat eenzelfde zeer kleine hoeveelheid negatieve lading (-).
• Ieder proton, onafhankelijk van de kern waar het bijhoort, bevat
eenzelfde hoeveelheid positieve lading (+). De negatieve
lading van een elektron en de positieve lading van een proton is
even groot.
• Een neutron is elektrisch niet geladen, het is neutraal.
Een atoom bevat een kern die
positief geladen is met een lading
gelijk aan de som van de ladingen
van zijn protonen. Een atoom bevat
ook een negatieve lading gelijk aan
de som van de negatieve ladingen
van zijn elektronen.
Afstoten en aantrekken
Het vrije elektron
Er werken 2 krachten in op de elektronen van een atoom:
• De aantrekkingskracht tussen de atoomkern en de elektronen.
• Door de grote snelheid waarmee de elektronen rond de kern
draaien, ontstaat op de elektronen een middelpuntvliedende
kracht die de elektronen wil wegslingeren van de kern.
Het vrije elektron
• Als door een externe invloed (door verhitting, botsing met
andere vrije elektronen, bestraling, e.a.) een elektron los raakt
van de atoomkern en dus vrij kan bewegen, wordt het een
geleidingselektron of vrij elektron genoemd.
• Deze geleidingselektronen zijn de ladingsdragers van de
elektrische stroom.
Weetje
• In metalen zijn er alleen negatieve vrije ladingdragers,
namelijk vrije elektronen. De kernen zijn in metalen niet
verplaatsbaar.
• In elektrolyten en bij sommige gassen zijn er positieve en
negatieve vrije ladingdragers, namelijk de positieve en
negatieve ionen.
Geleiders
• In geleiders komen vrij
bewegende elektronen
voor.
• Wanneer de elektronen in
de geleider, bijvoorbeeld
een koperen draad,
gemiddeld gezien een
bepaalde richting
opgaan, spreekt men van
elektrische stroom in die
geleider.
Hoe kunnen we de elektrische stroom
meten?
• Proef: ampèremeter voor en na
• http://www.schooltv.nl/video/wat-is-elektriciteit-wat-iselektrische-energie-en-hoe-kun-je-hetmeten/#q=elektrische%20stroom
De elektrische stroom
De elektrische stroomkring
Evenwicht
Waar er in de natuur een elektrisch evenwicht verbroken is
ontstaat er een drang naar de neutrale toestand.
• Een positief lichaam zal daarom elektronen aantrekken.
• Een negatief lichaam zal daarom elektronen afstoten.
1. Door het verschil in lading 1. Door het verschil in
ontstaat een elektrische
waterniveau ontstaat een
stuwkracht op de
stuwkracht op de
elektronen. Het gevolg is
watermoleculen. Het gevolg
een elektronenverplaatsing
is een verplaatsing van
of elektrische stroom.
watermoleculen.
2. Bij een blijvende elektrische 2. Om een blijvende
stroom houdt een pomp het
waterstroom te behouden is
verschil in lading in stand.
een waterpomp nodig die
Die elektronenpomp is een
het verschil in waterniveau
elektrische bron
in stand houdt.
b.v. zakbatterij,
accumulator, generator.
Geleiders
• Goede geleiders bieden een grote geleidbaarheid of een
kleine weerstand aan de stroomgang. Goede geleiders noem je
gewoon geleiders.
• Geleiders zijn stoffen waarin een groot aantal vrije ladingdragers
voorkomen. Hierdoor verplaatsen elektronen in geleiders zich
gemakkelijk.
• Alle metalen(zilver, koper, aliminium, zink, lood, tin, ijzer, nikkel,
enz.) zijn geleiders. Zilver is de beste geleider want zijn
geleidbaarheid is het groots. Men gebruikt bij voorkeur koper
omdat die goedkoper zijn.
Stroom door goede geleiders
• http://www.schooltv.nl/video/stroomgeleiding-door-metalenwaarom-zijn-metalen-goede-stroomgeleiders/#q=elektronen
Extra geleiders
• Er bestaan ook geleidende vloeistoffen, het zijn zout- en
zuuroplossingen die men elektrolyten noemt. Ze worden
gebruikt in cellen en accumulatoren.
• Ook de aarde is door het vele water waarin zout opgelost is een
goede geleider.
• Goede geleiders worden gebruikt waar men de stroom bijna
ongehinderd wil doorlaten. b.v. om elektrische energie te
transporteren van de bron naar de verbruiker(s).
Supergeleidering
• Supergeleider betekent:
geen weerstand bieden
aan de elektrische stroom.
Een supergeleider is dus
een ideale geleider: men
kan elektrische energie
transporteren zonder
energieverlies.
Weetje
• De geschiedenis van de supergeleiding begon in 1911. De
Nederlander Kamerlingh Onnes ontdekte dat de weerstand van
kwik ontmeetbaar klein werd, als het kwik afgekoeld werd tot
dicht bij het absolute nulpunt(-273°C). Supergeleiding voor
dagelijks gebruik is echter nog niet voor vandaag. Geleerden over
de hele wereld zoeken nog steeds koortsachtig naar een
betaalbaar en gemakkelijk hanteerbaar materiaal dat bij
kamertemperatuur supergeleidend is. Als dit ooit wordt ontdekt,
zal het een ontvoorstelbare verandering veroorzaken in de
elektrotechniek en de elektronica.
Isolatoren
• Niet-geleiders noem je ook isolatoren, isolatiestoffen of
diëlektrische stoffen. Het zijn stoffen waarin bijna geen vrije
elektronen voorkomen.
• De isolatoren geleiden bijna niet of bieden een oneindig grote
weerstand. Bij aansluiten van een bron aan een isolator vloeit
toch een uiterst klein stroompje(lektroom).
• Vele materialen zijn isolatiestoffen: rubber,
PVC(polyvinylchloride), porselein, glas, olie, katoen, droge lucht,
enz.
Extra isolatoren
• Isolatiestoffen worden gebruikt om geleiders af te zonderen, te
ondersteunen of om af te schermen (b.v. schakelaars, contactdozen).
Dit heet isoleren.
• Een geleider is geïsoleerd als hij omgeven is door een isolatiestof. Is
hij niet geïsoleerd, dan spreken we van een blanke geleider (b.v.
koperdraden als luchtleiding). Door het isoleren worden de geleiders
van elkaar en van andere stoffen elektrisch gescheiden.
Hierdoor wordt:
• de mens beschermd tegen ongewenste aanraking (gevaar voor elektrocutie);
• belet dat de draden onderling contact zouden maken (kortsluiting).
Weerstandsmaterialen
• Weerstandsmaterialen hebben veel minder vrije elektronen dan
de goede geleiders. Ze geleiden de stroom slechter dan de
goede geleiders. Hun geleidbaarheid is kleiner, hun
weerstand groter.
Weerstandsmaterialen: Wolfram, chroomnikkel, constantaan,
nikkeline, enz. worden gebruikt om elektrische energie om te
vormen in warmte en ook de stroom te begrenzen.
Stroomzin
De elektrische stroomkring
Elektronenstroomzin
• P.24
Conventionele stroomzin
• P.26
Herhaling
De elektrische stroomkring
Stroom en spanning
• http://www.schooltv.nl/video/kernpunt-afl15-stroom-enspanning-scheiden-en-mengen/#q=elektronen
Te onthouden
• Elektrische schakelingen. Elektriciteit verplaatst zich door
geleiders en wordt tegengehouden door isolatoren. Geleiders
geven weerstand aan de elektriciteit, waardoor een deel van de
energie verloren gaat in de vorm van warmte. Om te voorkomen
dat er brand ontstaat maken installateurs schema's waardoor de
wasmachine, de droger, de stofzuiger, de magnetron en de
televisie tegelijkertijd aan kunnen staan. We bekijken
elektriciteit, stroomkringen, stroomschema's, elektronen,
isolatoren, geleiders, spanning en stroom.