Hoofdstuk 4

Natuurkunde samenvatting hoofdstuk 4

§4.1 Magnetisme en elektriciteit.

- isolatoren: stoffen met een hoge weerstand.

§4.2 Magneten en elektromagneten.

- permanente magneten: voorwerpen die lange tijd hun magnetische eigenschappen behouden.

- polen: zo worden de uiteinden van een magneet genoemd en daar is de magnetische kracht op andere voorwerpen het grootst.

- Magneten trekken alleens stoffen aan waar ijzer of nikkel in zit.

- Spoel: bestaat uit een lange koperdraad die om een klos gewonden is.

- elektromagneet: als een spoel dezelfde eigenschappen heeft als een permanente magneet.

Een elektromagneet is een spoel waar stroom doorheen gaat. Deze kun je:

- In- en uitschakelen;

- ompolen: de noord- en zuidpool wisselen als je de aansluitingen van de spoel verwisselt;

- sterker maken door de stroomsterkte te vergroten of er een ijzeren kern in te doen.

§4.3 Wisselspanning

- Inductiestroom: de stroom die er is als er een spanningsbron aanwezig is.

- Inductiespanning: spanning tussen de uiteinden van een spoel, door een magneet.

Een spoel en een magneet die ten opzichte van elkaar bewegen, veroorzaken een inductiespanning over de spoel. De eventuele stroom is een inductiestroom.

- Hoe groot de inductiespanning is hang af van de magneet en de spoel, hoe sterker de magneet en hoe meer windingen, hoe groter de spanning is.

De inductiespanning neemt toe als je:

- een sterkere magneet gebruikt;

- de magneet sneller heen en weer beweegt;

- een spoel met een groter aantal windingen neemt.

- Inductiespanning: is een wisselspanning en heeft dus geen vaste pluspool of minpool.

- Wisselspanning: een elektrische trilling.

- Periode: precies na één van hiervan herhaalt de spanning zich.

- Amplitudo: maximale wisselspanning en is altijd een positief getal.

- Stopcontact/lichtnet: belangrijke wisselstroom en geeft een wisselspanning van 230 V.

Spoelen en magneten die ten opzichte van elkaar bewegen, vormen een wisselspanningsbron. De polen wisselen steeds om, net als de richting van de stoom. De grootste waarde van de wisselspanning heet de amplitudo. Voorbeelden van wisselspanningsbronnen zijn de dynamo, de toongenerator en het lichtnet.

§4.5 De spanning stijgt…

- Weekijzer: wordt snel magnetisch, maar verliest magnetisme direct als je de elektromagneet uitzet.

- Primaire spoel: zorgt bij wisselspanning voor een steeds wisselend noord- en zuidpool.

- Secundaire spoel: wordt een inductiespanning in opgewekt.

- Transformator: de weekijzer, primaire spoel en secundaire spoel bij elkaar.

Als in een transformator de secundaire spoel N x zo veel windingen heeft als de primaire spoel, wordt de spanning ook N x omhoog getransformeerd.

De verhouding van de windingen is ook de verhouding van de spanningen.

In een formule:

met Usecundair: de spanning over de secundaire spoel in V.

met Uprimair: de spanning over de primaire spoel in V.

met Nsecundair: het aantal windingen van de secundaire spoel.

met Nprimair: het aantal windingen van de primaire spoel.

- Transformatoren aan de rand van een stad en in transformatoorhuisjes zorgen ervoor dat er een lagere spanning in huizen komt.

Met een transformator kun je spanningen groter of kleiner maken door het juiste aantal primaire en secundaire windingen te kiezen.

Vervoer van elektrische energie gaat het beste onder hoogspanning. De bijbehorende stroomsterkte kan dan klein zijn. Daardoor treden er minder verliezen op.

§4,7 Serieschakelingen

- leds: kleine lampjes die weinig energie nodig hebben en waar geen gloeidraad in zit.

- led  light emitting diode (lichtgevende diode)

- halfgeleidermateriaal: heeft een elektrische weerstand waarvan de orde van grootte tussen die van geleiders en isolatoren in ligt.

De weerstand van halfgeleiders ligt tussen die van geleiders en isolatoren in.

Je kunt er kleine elektronische componenten mee maken met veel toepassingen.

- Serieschakeling: is nodig om te onderzoeken hoe een diode (led) zich in een stroomkring gedraagt.

Bij een serieschakeling:

- is de stroom door alle componenten even groot: I tot = I₁ = I₂ = I₃ …

- verdeelt de spanning van de bron zich over de componeneten. De grootste spanning staat over de component met grootste weerstand: U tot = U₁ + U₂ + U₃…

- geldt voor de totale weerstand van de kring: R tot = R₁ + R₂ + R₃…

- De hoofdstroom I tot berekenen met de wet van Ohm:

I tot =  geld alleen in serieschakeling

Een diode laat de stroom in één richting door, in de doorlaatrichting heeft hij een heel kleine weerstand. In de andere richting is de weerstand heel groot. Een led is een diode die in doorlaatrichting licht geeft.

§4.8 sensoren

- Sensor: schakeling waarmee je grootheden (temperatuur, lichtsterkte, afstand) kunt meten.

- Ohmse weerstand: weerstand die aan de wet van Ohm voldoet.

- Sensorspanning: spanning over de weerstand (ohmse weerstand).

Een sensor zet de waarde van een natuurkundige grootheid om in een spanning. Die spanning kan voor automatische acties zorgen.

- LDR en NTC zijn componenten waarvan de weerstand afhangt van een natuurkunde grootheid.

- LDR: Light Dependent Resistor

- NTC: Negatieve Temperatuur Coëfficiënt.

- Bij een LDR komen er bij licht meer elektronen bij de elektrische stroom, dit betekent een kleinere weerstand. (weerstand in het donker het grootst)

- Als een NTC warmer is, is de elektronenstroom groter en bij een hogere temperatuur neemt de weerstand af.

Bij halfgeleidermateriaal kunnen veranderingen in temperatuur en lichtsterkte de weerstand veranderen.

Een NTC-weerstand krijgt een kleinere weerstand bij een hogere temperatuur. Een LDR krijgt een kleinere weerstand bij een grotere lichtsterkte. In het donker is de weerstand van de LDR heel groot.

- Een LDR reageert op licht en op ir-straling

- Ijkkromme: de grafieklijn in een diagram van de waarnemingen van het ijken van een temperatuursensor.

De ijkkromme van een sensor geeft het verband tussen de sensorspanning en de natuurkundige grootheid.

- De spanning van een sensor kun je gebruiken als spanningsbron voor een zoemer.