7 - DeDS.nl

7.1
Elektrische energie is gemakkelijk te transporteren en om te zetten in andere energie
vormen. De oorzaak van stroom is het potentiaal verschil, ook wel spanning genoemd.
Spanning wordt aan geduid met een U en uitgedrukt in Volt (V). Als je spanningsbronnen in
serie schakelt is de som van de bronnen de totale spanning. Een voedingskastje is een
voorbeeld van een regelbare spanningsbron.
In een batterij treedt een chemische reactie op, er wordt chemische energie omgezet in
elektrische energie. Dan wordt het vervoerd naar het apparaat(bijvoorbeeld een lampje),
daar wordt de elektrische energie omgezet naar inwendige energie (bij de lamp wordt de
gloeidraad heet  licht). De stroom gaat terug naar de batterij terug en neemt opnieuw
elektrische energie op.
7.2
Staven van verschillende stoffen kun je elektrische geladen maken, een voorbeeld daarvan
is een ebonieten staaf. Je wrijft erover met een bonten velletje. Glas is een ander
voorbeeld, als erover wrijft met een zijden lapje.
Twee geladen staven eboniet stoten elkaar af(+ +) , net als twee galzen staven( - - ). Maar
een glazen en een eboniet staaf trekken elkaar aan ( - + ).
Stoffen kunnen elektrische energie tegenhouden of geleiden, als het geleid noem je de
stof een geleider zoals metaal, houdt de stof de elektrische energie tegen dan noem je het
een isolator.
De aarde kan in contact met geleiders, geleiders ontladen van elektrische energie.
Moleculen bestaan uit atomen, atomen bestaan weer uit een kern en schillen om de kern.
Deze kern bevat protonen(+) en neutronen. De schillen bestaan uit elektronen (-) en zijn
gegroepeerd in verschillende schillen: 1e schil= K: 2e schil= L 3e schil=M
De eerste schil kan twee elektronen bevatten, de 2e schil maximaal 8 enz.
De schillen samen vormen een negatief geladen scherm om de kern heen. De totale atoom
wordt dan elektrisch neutraal.
Als een elektron zo slap wordt aangetrokken dat het gemakkelijk naar een ander atoom
kan, wordt de atoom + geladen, er is immers een proton meer dan de elektronen. Het kan
ook andersom. Zo een geladen atoom noem je ion.
Ladingdragers zijn stukjes materie met een lading, zoals elektronen. Als je een staaf wrijft
staat deze elektronen af. De doek wordt plus geladen en de staaf negatief. Ook dit kan
andersom.
Lading wordt aangegeven met het symbool Q en uitgedrukt in (C) van Coulomb, de kleinste
hoeveelheid lading wordt ook wel de elementaire lading genoemd.
Deze bedraagt 1,60 . 10-9 (C) = 1 e
7.3
De loszittende elektronen kunnen bij metalen geleidingselektronen zijn, ze lopen dan van
de ene ion nar de andere. In de stroomkring gaan de geleidingselektronen altijd naar de +
pool toe. De afspraak van de schematische stroomkring tekening is echter naar de – pool
toe.
Een voorbeeld van een geleider in gas fase is de bliksem, en een in vloeibare fase is ons
lichaam of het grondwater.
De stroomsterkte ven een elektrische stroom wordt weergegeven met het symbool I en
uitgedrukt in (A) van ampère. 1A= een lading van 1 (C) per seconde.
Is er sprake van een vertakte stroom dan geld Itotaal=I1+I2+I3 enz.
Een stroommeter moet in serie geschakeld worden, deze wordt ook wel ampère meter
genoemd, deze meet de stroomsterkte DOOR het apparaat. Een voltmeter is voor de
spanning en moet parallel geschakeld worden. Deze meet de spanning OVER een apparaat.
7.4
Er is een verband tussen de spanning, de weerstand en de stroomsterkte.
Er zijn spanningsbronnen met altijd dezelfde spanning, zoals het netspanning van 230 (V)
Os over een geleider een spanning aangelegd, dan loopt er een stroom door. Als de
stroomsterkte rechtsevenredig is met de spanning, dan geld de wet van Ohm. In een
lampje gaat deze niet op omdat deze wordt beïnvloed door de toenemende temperatuur.
Het draadkokertje voldoet wel aan de wet van ohm, de weerstand blijft constant. Dit
draadkokertje wordt ook wel ohmse weerstand genoemd.
Feit: het lichaam wordt, tot 30 (V), beschermd door onze huid.
7.5
De weerstand van een metaaldraad is echtevenredig met de lengte van een draad, L tegen
R.
de weestand van een metaaldraad is ook echtevenredig me de doorsnede van de draad.
1/A tegen R
 R~L en R~  R=constante .
A= (dwars)doorsnede =
De weerstand van een draad hangt ook af van het soort materiaal waarvan het is gemaakt.
De constante is de soortelijke weestand. (BINAS tabel 7-10 )
Je hebt ook schuifweerstanden, deze zijn variabel. Net als draai weerstanden: rondom een
cilinder van isolerend materiaal is een metaaldraad gewikkeld. De lengte (stand van de
knop) bepaald de weerstand, dit wordt vaak gebruikt voor dimmers.
7.6
De temperatuur van een draad heeft ook nog invloed op de weerstand. De weerstand
neemt toe als de temperatuur van de metaaldraad stijgt. Een lamp bijvoorbeeld wordt
warm en geeft dus steeds meer weerstand.
Een wel constante draad is een legering van koper, nikkel en mangaan. Deze draad
veranderd niet met de temperatuur mee.
Metaaldraden waarvan de weerstand stijgt als de temperatuur stijgt noem je
positieve(weerstand)temperatuurcoëfficiënt = PTC weerstand.
Maar bij bijvoorbeeld graniet en silicium neemt de weerstand af als de temperatuur
toeneemt, dit zijn negatieve dus NTC weerstanden.
Je hebt ook weestanden die beïnvloed worden door de hoeveelheid licht die erop valt.
Deze noem je LDR weerstanden. Silicium is een halfgeleider(diode) Deze stof is een
weerstand en een geleider tegelijkertijd. De stroom kan maar een kant op. Als de diode in
de doorlatingrichting staat betekend dit dat de weerstand heel laag is. Staat hij in
sperrichting dan is de weerstand zo hoog dat er heelmaal geen stroom meer loopt. Er zijn
ook Diode die licht geven in doorlatingrichting, deze noem je LED.
7.7
Er wordt géén stroom(geleidingselektronen) verbruikt, zie batterij omloop 7.1
Energie wordt dus verbruikt, de stroom transporteert het slecht.
Elektrische energie die wordt omgezet in inwendige energie kan vele vormen betreffen.
Warmte echter ontstaat altijd!
De hoeveelheid elektrische energie die wordt omgezet hangt af van de stroomsterkte. Ee~I
Als de stroomsterktes gelijk zijn kan de spanning nog wel verschil maken. Ee~U
t= hoelang het apparaat aan staat. 
Elektrisch vermogen Pe is product van de spanning en stroomsterkte.
Pe wordt uitgedrukt in watt (W), 1 (W) = 1 volt x 1 ampère= 1 J/s
Deze kan ook in kilo watt per uur uitgedrukt worden: (kWh)
1 kWh = 1000 J/s x 3600 s = 3,6 . 10 J
Ee= (I x R)x I x t = I x R x t = Q als het om warmte ontwikkeling gaat.
7.8
Vrijwel alle apparaten in huis zijn parallel geschakeld, net als je fietslichten. Maar
bijvoorbeeld kerstboomlampjes zijn bijna altijd in serie geschakeld. Als er een
kerstboomverlichting lampje los komt te zitten of doorbrand, gaan alle lampjes uit.
Twee parallel geschakelde weestanden: De spanning U over elke weerstand is dan gelijk
aan de spanning tussen de punten A en B (voor de vertakking). Als de batterij bijvoorbeeld
6,0 (V) levert gaat er door elke weerstand een spanning van 6,0 (V). De meeste stroom
gaat echter door de weerstand met de kleinste weerstandswaarde.
Door weerstanden parallel te schakelen neemt de totale weerstandswaarde af! Dit is te
bewijzen met een proefje met een vervangingsweerstand Rv voor R1 en R2. zie blz. 312
Twee in serie geschakelde weerstanden: De stroomsterkte I door elke weerstand is
hetzelfde, als je de stroomsterkte en de weerstandswaarde van beide weestanden weet
kun je de batterijspanning berekenen. Deze is gelijk aan de som van de spanning over
weerstand A + B.
Oftewel, De meeste spanning staat over de weerstand met de grootste weerstandswaarde.
Door weerstanden in serie te schakelen neemt de totale weerstandswaarde toe.
1 1
1
Parallel: U is overal gelijk, I= I1 + I 2 enz. en Rv = R1 + R2 enz.
Serie: I is overal gelijk, U= U1 + U 2 enz. en Rv = R1 + R2 enz