Er zijn twee soorten lading: positieve en negatieve lading. Gelijknamige ladingen stoten elkaar af, ongelijknamige trekken elkaar aan. De grootheid lading heeft als symbool Q en als eenheid de C (coulomb).
Moleculen en atomen zijn elektrisch neutraal. Een atoom bestaat uit een positief geladen kern en negatief geladen elektronen. Een elektrische stroom in een geleider bestaat uit bewegende elektronen.
Er zijn circa 100 atoomsoorten, elk met een eigen symbool en een eigen atoomnummer. De 10 belangrijkste zijn: H, C, N, O, Na, Cl, Fe, Cu, Ag en Au.
Met een molecuulformule geef je de atoomsoort en het aantal atomen aan in een molecuul.
In een gesloten elektrische stroomkring vervoert de stroom energie. Een schakeling kun je schematisch tekenen door symbolen te gebruiken.
Elektrische apparaten in huis zijn parallel geschakeld op het lichtnet. Voor elk extra apparaat zijn twee snoeren nodig. Elk apparaat kun je met een schakelaar afzonderlijk aan- en uitschakelen. De elektrische energie wordt opgewekt in elektriciteitscentrales. Via grondstations en transformatorhuisjes komt de elektrische energie de huizen binnen. In de meterkast houdt een kilowattuurmeter bij hoeveel energie wordt omgezet. Via de energierekening wordt de elektrische energie afgerekend.
De elektrische stroomsterkte I is de lading die per seconde op een bepaalde plaats in een draad passeert. De SI-eenheid is de ampère (A). De negatief geladen elektronen stromen de andere kant op als de richting van de stroomsterkte.
Met een stroommeter in serie geschakeld kun je de stroomsterkte door een bron of component meten.
Voor de stroomsterkte geldt:
I = Q / t
met I: de stroomsterkte in A (1 A = 1 C/s)
Q: de lading in C
t: de tijdsduur in s
De stroomsterkte door een constantaandraad is bij constante spanning omgekeerd evenredig met de lengte van die draad. Dat betekent dat een 2× zo grote draad een 2× zo kleine weerstand heeft. De grafiek in het I,ℓ-diagram is een kromme, dalende lijn.
De spanning U van een elektrische energiebron geeft de energie in J aan die deze bron per seconde aan een stroom van 1 A kan geven. De eenheid van spanning is volt (V). Met een spanningsmeter (parallel geschakeld) meet je de spanning over een bron of een component.
Apparaten die parallel zijn aangesloten op een spanningsbron, hebben een spanning die gelijk is aan de spanning van de bron.
Bij zo’n parallelschakeling kun je de stroomsterktes optellen:
I1 + I2 + . . . = Ibron
Spanningsbronnen hebben twee functies: ze geven energie aan de stroom mee en ze 'pompen' de stroom door de kring. Spanningbronnen zoals batterijen kun je in serie schakelen (hogere spanning) of parallel (langere levensduur).
Spanningsbronnen verschillen in grootte van de spanning (laagspanning en hoogspanning) of in richting van de spanning (gelijkspanning of wisselspanning). De spanning van het stopcontact is een wisselspanning van 230 V.
De tegenwerking van de elektrische stroom heet weerstand. Stoffen met weinig weerstand noemen we geleiders (bijvoorbeeld metalen). Stoffen met veel weerstand noemen we isolatoren (bijvoorbeeld rubber en plastic). Hoe kleiner de stroom die door een voorwerp gaat, des te groter zijn weerstand (bij dezelfde spanning over het voorwerp).
De weerstand R van een apparaat bepaalt de stroomsterkte door dit apparaat. Een constantaandraad en een weerstandje hebben een constante weerstand. Daarvoor geldt de wet van Ohm:
U / I = constante = R
met U: de spanning in V
I: de stroomsterkte in A
R: de weerstand in Ω
Spanning en stroomsterkte zijn bij deze componenten recht evenredig.
De weerstand van een gloeidraad hangt af van de temperatuur. Een hogere temperatuur betekent een grotere weerstand. Met de formule R = U / I is deze weerstand wel altijd uit te rekenen.
Het vermogen P van een apparaat is de elektrische energie die per seconde door dit apparaat wordt omgezet. Het vermogen P van een spanningsbron is de elektrische energie die per seconde wordt afgegeven. De SI-eenheid van vermogen is de watt (W).
De elektrische energie kun je uitrekenen met de formule:
E = P · t
met E: de energie in J (of in kWh).
P: het vermogen in W (of in kW)
t: de tijdsduur in s (of in uur)
Je kunt het vermogen ook berekenen met de spanning en de stroomsterkte:
P = U · I
met U: de spanning in V
I: de stroomsterkte in A
Pel: het elektrische vermogen in W
De apparaten in huis hebben een verschillend vermogen omdat hun weerstand verschilt.
De elektrische energie die een spanningsbron afgeeft, hangt af van het aantal aangesloten apparaten, de tijdsduur dat ze aanstaan en hun vermogen.
Er geldt: E1 + E2 + .... = Etotaal
Het vermogen dat een spanningsbron afgeeft, is gelijk aan het totale vermogen van de gelijktijdig ingeschakelde apparaten: P1 + P2 + .... = Ptotaal
Om veilig te kunnen omgaan met elektriciteit in huis bestaan er enkele veiligheidsmaatregelen:
- afdekplaatjes bij stopcontacten;
- dubbele isolatie door rubber of kunststof;
- zekering die de stroomkring verbreekt;
- aardleiding die metalen omhulsels verbindt met de aarde;
- aardlekschakelaar die de ingaande en uitgaande stroom vergelijkt.
Bliksem is een elektrische stroom door de lucht. Bliksemafleiders zorgen voor veiligheid. Het is gevaarlijk onder hoge bomen te schuilen of je in of op een open vlakte (een meer bijvoorbeeld) te bevinden. Binnen een metalen omhulsel kan de bliksem niet komen.

REACTIES

Log in om een reactie te plaatsen of maak een profiel aan.