Elektrische stroom en spanning

Elektrische stroom en spanning

• In huis gebruiken we elektrische apparaten.
• Apparaten werken door elektrische energie.
• Om een apparaat elektrische energie te geven, moet het in een stroomkring worden opgenomen.
• Elke stroomkring vereist ten minste een spanningsbron, geleidende draden en een apparaat dat energie omzet.

Lading en materie

• Een atoom bestaat uit een atoomkern en een elektronenwolk.
• Elektronen in de elektronenwolk hebben een negatieve lading, terwijl de atoomkern een positieve lading heeft.
• Een neutraal atoom heeft een nettolading van nul.
• Het symbool voor lading is Q, gemeten in coulomb (C).
• De elementaire lading e is 1,602.10-19 C.
• Een ion is een atoom dat elektronen heeft gewonnen of verloren en daardoor een positieve of negatieve lading heeft.

Elektrische stroom

• In metalen zijn er vrije elektronen die tussen de atomen bewegen.
• Elektrische stroom ontstaat wanneer elektronen in een stroomkring zich verplaatsen van de minpool naar de pluspool van de batterij, wat resulteert in een netto verplaatsing van lading.
• Stroomsterkte I wordt gemeten in ampère (A) en is de hoeveelheid lading die per tijdseenheid een dwarsdoorsnede passeert
• I = Q/t, waarbij Q de lading in coulomb is en t de tijd in seconden.
• Stroomsterkte is de hoeveelheid lading per seconde die door een dwarsdoorsnede gaat.

Richting van elektrische stroom

• De stroomrichting is per conventie van de positieve naar de negatieve pool van de spanningsbron.
• In werkelijkheid bewegen elektronen in tegengestelde richting.
• In schema's worden batterijen en lampen met elektrotechnische symbolen weergegeven.
• Apparaten met een "+" en "-" aansluitpunt moeten correct worden aangesloten op een spanningsbron.
• In metaaldraden komt de stroom door vrije elektronen; in vloeistoffen door ionen.

Spanning en energie

• Een spanningsbron is nodig om een stroom te laten lopen.
• Een spanningsbron 'dwingt' elektronen door een stroomkring en geeft er elektrische energie aan.
• De spanning (U) over de aansluitpunten van een spanningsbron definieert elektrische energie (ΔE) per lading (Q).
• U=ΔE/Q, gemeten in volt (V).

Spanningsbronnen

• Batterijen, zonnecellen en accu's zijn voorbeelden van spanningsbronnen.
• In huis wordt netspanning van meestal 230 V gebruikt, geleverd door bijvoorbeeld een elektriciteitscentrale.
• Netspanning is wisselspanning.

Meten van stroomsterkte en spanning

• Stroomsterkte meet je met een stroommeter (ampèremeter).
• Een stroommeter heeft meerdere meetbereiken.
• Spanning meet je met een spanningsmeter (voltmeter).
• Multimeters kunnen zowel spanning, stroomsterkte als weerstand meten.
• Een stroommeter sluit je in serie aan, een spanningsmeter parallel.

Weerstand en de wet van Ohm

• Elektrische weerstand (R) wordt gemeten in ohm (Ω).
• Geleiders laten lading makkelijk door, terwijl isolatoren lading moeilijk doorlaten.

Weerstand van materiaal

• Weerstand hangt af van het materiaal, de lengte en de dwarsdoorsnede van het voorwerp.
• Soortelijke weerstand (ρ) beschrijft de invloed van het materiaal.
• ρ=R⋅A/l

Wet van ohm

• De wet van Ohm: U = I · R.