hoofdstuk 2 Elektriciteit

Samenvatting Hoofdstuk 2 Elektriciteit

2.1 Lading
Negatieve lading die overspringt bestaan uit kleine deeltjes: elektronen. Elektronen bezitten elk de allerkleinste hoeveelheid lading die in de natuur kan voorkomen, de elementaire lading e. Door het toenemend aantal elektronen op het voorwerp wordt de onderlinge afstotingskracht steeds groter. Hierdoor kunnen volgende elektronen steeds moeilijker overspringen en stopt uiteindelijk het opladen. Als de elektronen het voorwerp verlaten wordt het voorwerp ontladen.

Neutraal voorwerp → positief geladen als elektronen het voorwerp verlaten.

Er bestaan geen vergelijkbare kleine en beweeglijke positieve deeltjes.

In het atoommodel is te zien dat een atoom bijna helemaal leeg is. Alleen de kern en een aantal elektronen die om de kern heen bewegen hebben massa. Het atoom zelf is neutraal geladen, maar zowel de kern als de elektronen hebben elektrische eigenschappen. Elektronen negatief, kern positief. Omdat elektronen en kern tegengesteld geladen zijn, worden de elektronen in het atoom vastgehouden. In een vaste stof zijn de atomen regelmatig gerangschikt en trillen daar op hun plaats. In een metaal verlaten de buitenste elektronen soms hun atoom en gaan door de stof zwerven. Het atoom zonder dat zonder buitenste elektron achterblijft, is nu positief geladen. Je noemt het dan een (positief) ion. Als zo’n zwervend elektron in een ander atoom komt, heeft dat atoom een elektron teveel en is het dus negatief geladen. Zo’n atoom heet nu een (negatief) ion. Soms ontsnapt zo’n zwervend atoom uit het rooster en verlaat de stof. Materialen waardoor lading zich gemakkelijk kan verplaatsen heten geleiders
Als lading zich niet gemakkelijk kan verplaatsen heet de stof een isolator. Bij een isolator kunnen de buitenste elektronen niet overstappen.

Lading Q wordt uitgedrukt in coulomb C.

Grootte lading elektron: (-) 1.6•10-19.

2.2 Stroom en spanning

Elektrische apparaten in Nederland die op het lichtnet aangesloten zijn werken op een spanning van 230 V.

Elektronen stromen van de negatief geladen kant naar de positief geladen kant via een verbonden metaaldraad. De elektronenstroom stopt als allebei de kanten neutraal zijn. Als er een elektronenstroom loopt, is er sprake van een elektrische stroom. Elektrische stroom is lading die zich verplaatst.

Elektronen stromen van min via het draad naar het lampje door het tweede draad naar plus. Minpool het korte dikke streepje. Pluspool het lange dunne streepje.

De richting van de elektrische stroom is van positief naar negatief. De geladen elektronen gaan van negatief naar positief.

De stroomsterkte is I, de hoeveelheid lading die per seconde door een dwarsdoorsnede van de draad stroomt.

De stroomsterkte wordt gemeten met een ampèremeter. Je moet de ampèremeter in serie met de schakeling zetten. Het maakt niet uit of de ampèremeter voor of na het lampje zit, want een lampje verbruikt geen stroom. Dus is de stroomsterkte voor het lampje hetzelfde als na het lampje.

Er kan in een schakeling pas een stroom lopen als:

• Er in de schakeling een spanningsbron is opgenomen
• De stroomkring gesloten is
• De stroomkring is opgebouwd uit geleidende materialen.

Elektronen moeten rondgepompt worden. Het rondpompen van de lading gebeurt door de spanningsbron. Als je in een stroomkring een spanningsbron met een hogere spanning aansluit, gaat er een grotere stroom lopen. De spanning is de hoeveelheid energie die 1 coulomb lading meekrijgt. Deze energie wordt in de schakeling afgegeven aan lampjes, weerstanden of andere aansluitingsapparatuur.

Spanning U wordt aangegeven met Volt V

Spanning wordt gemeten met een voltmeter. Een voltmeter moet je parallel schakelen zodat de voltmeter het verschil van voor en na het lampje kan ‘zien’.

Een multimeter meet zowel spanning als stroomsterkte. Zelfs nog meer. Op de multimeter zit een knop waarmee je kunt instellen wat je met die meter wilt gaan meten

Als er 2 spanningsbronnen van 1.5 V zijn geschakeld in een schakeling, dan is de totale spanning 2•1.5

2.3 Weerstand

Een elektrisch component is een voorwerp waar een stroom doorheen gestuurd wordt. De stroomsterkte is niet alleen afhankelijk van de spanning. De elektronen worden bij verplaatsing in de vaste stof min of meer gehinderd door de bouw van de stof, eventuele verontreinigingen in het materiaal en de beweging van de atomen ten gevolge van de temperatuur van de stof. De weerstand R geeft aan hoeveel hinder de stroom ondervindt.

De weerstand is de spanning die nodig is om een stroom van 1 ampère door de component te laten lopen. De formule om R te berekenen is:

R = U/I

Schakel symbool van Weerstand:

In plaats van te kijken naar de weerstand, kun je ook kijken naar de mate waarin stroom doorgelaten wordt. Dan spreek je over geleiding G. De formule om de geleiding te berekenen is:
G = 1/R

De eenheid van geleiding is siemens S.

2.4 De weerstand van een draad

Weerstand van bijv. een draad wordt groter als:

• De opening van de draad kleiner wordt
• De draad langer wordt
• Als de draad gevuld is met water
• Als de temperatuur groter wordt

Doorsnede A is de oppervlakte waar je tegenaan kijkt als je de draad doorsnijdt.

De doorsnede kun je berekenen als je de diameter d of de straal r  van de draad weet.

A = pi • r2   of    A = ¼ • pi • r2       wordt uitgedrukt in m2

De mate waarin het ene metaal beter geleidt dan het andere wordt bepaald door de soortelijke weerstand p. De soortelijke weerstand is afhankelijk van de temperatuur.