Hoofdstuk 4, Elektriciteit

Samenvatting hoofdstuk 4 – Elektriciteit

Par. 1 – Lading en spanning
Dat een voorwerp (elektrisch) geladen is, kun je op 2 manieren merken:
• Het trekt andere voorwerpen / stoffen aan.
• Er springen vonkjes (elektronen) over die je kunt horen, zien en/of voelen.

2 soorten ladingen: positief en negatief.

Positief geladen voorwerp positief geladen voorwerp
Negatief geladen voorwerp negatief geladen voorwerp
Positief geladen voorwerp negatief geladen voorwerp

Niet geladen voorwerp - evenveel positieve als negatieve lading - neutraal

Alleen negatieve deeltjes (= elektronen) kunnen overspringen, geen positieve deeltjes.

Tussen een negatief en een positief voorwerp bestaat spanning (U). Wanneer er van voorwerp naar voorwerp elektronen gaan ‘lopen’, is er spraken van een elektrische stroom. Die stroom loopt maar even, want er bestaat al heel snel geen spanning (U) meer tussen de 2 voorwerpen. Daarom gebruikt men in het dagelijks leven geen door wrijving geladen voorwerpen, maar dynamo’s, accu’s en batterijen.

De spanning (U) meet je met een spanningsmeter die je parallel aansluit op de spanningsbron of het apparaat. De grootte van de spanning (U) geef je aan in volt (V).

Par. 2 – Elektrische stroom
De stroomsterkte (I) meet je met een stroommeter en geef je aan in (milli-)ampère ((m)A).
Een model is een vergelijkbare situatie waardoor je een principe beter zou kunnen begrijpen.

Serieschakeling: schakeling zonder vertakkingen waar de stroomsterkte overal even groot is
Parallelschakeling: schakeling met paralleltakken - stroomsterkte van alle takken (I1 + I2 + I3) = totale stroomsterkte (It)

Par. 3 – Weerstand
Hoe groter de weerstand hoe moeilijker het voor elektronen is om door de draad te komen.
Des te feller een lamp brandt,, des te kleiner is de weerstand.

Weerstand (R in ohm (Ω)) = spanning (U in volt (V)) : stroomsterkte (I in ampère (A))

Je meet de spanning en stroomsterkte met een bepaalde opstelling: deze is vermeld in het NOVA-boek (klas 3)

Een (I,U)-diagram is een grafgiek waarin de stroomsterkte is uitgezet tegen de spanning.
Een constantaandraad (gemaakt van constantaan) heeft een constante weerstand. Dus in zo’n (I,U)-diagram is de lijn recht.

De weerstand van de meeste soorten draden wordt groter wanneer de temperatuur toeneemt. Bij constantaandraad is dit niet het geval; de weerstand blijft hetzelfde.

Par. 4 – Weerstanden in serie en parallel
Weerstanden in serie: Rt = R1 + R2 + R3 +…….
Weerstanden in parallel: 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +………
Wanneer 1/Rt = x, dan Rt = x‾ ¹ (op je rekenmachine)

Par. 5 – Vermogen
Vermogen van een apparaat = hoeveelheid elektrische energie die het per seconde verbruikt
Vermogen (P in watt (W)) = spanning (U in volt (V)) x stroomsterkte (I in ampère (A))

x W = (x : 1000) kW DUS: x kW = (x • 1000) W

Energieverbruik (E in kilowattuur (kWh)) = vermogen (P in kilowatt (kW)) • tijd (t in uren (h))

Par. 6 – Soortelijke weerstand
De weerstand van een metalen draad hangt af van 4 factoren:
1. de temperatuur; hoe hoger hoe groter de weerstand.
2. de lengte; is recht evenredig met de weerstand.
3. de doorsnede; hoe groter hoe kleiner de weerstand. Wanneer de doorsnede 3 maal zo groot wordt, wordt de weerstand 3 maal zo klein. De doorsnede is dus omgekeerd evenredig met de weerstand.
4. het materiaal (ofwel het soort metaal); elk metaal heeft een soortelijke weerstand (ρ in Ω • mm²/m). Zo heeft ijzer een soortelijke weerstand van 0,105 Ω • mm²/m. Dat betekent dat een ijzeren draad met een lengte van 1 m en een doorsnede van 1 mm² een weerstand heeft van 0,105 Ω.

De weerstand van een draad kan je met de volgende formule berekenen:
R = ρ • l/A
In woorden: weerstand = soortelijke weerstand • lengte/doorsnede
In eenheden: Ω = Ω • mm²/m • m (meters)/ mm²

Alle formules van dit hoofdstuk op een rijtje:
• It = I1 + I2 + I3 (alleen bij parallelschakeling!)
• R = U : I
• Rt = R1 + R2 + R3 +……. (alleen bij serieschakeling!)
• 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +……… (alleen bij parallelschakeling!)
• P = U / I
• E = P (in kilowatt!) • t (in uren!)
• R (van een draad) = ρ • l / A