Natuurkunde H3 Elektriciteit
3.1 Lading, spanning en stroom
Er bestaat positieve en negatieve elektrische lading. Gelijke ladingen stoten elkaar af; tegenovergestelde ladingen
trekken elkaar aan. Een atoom bestaat uit een positieve kern met daar omheen negatieve elektronen. Een atoom als
geheel is neutraal: het bevat evenveel positieve als negatieve lading. Een statisch geladen voorwerp heeft een
overschot of een tekort aan negatieve lading. Het staat onder spanning. De lading stroomt pas weg naar de aarde als
je het voorwerp aanraakt.
Metalen zijn geleiders. Ze bevatten vrije elektronen, die niet gebonden zijn aan een bepaald atoom. Deze vrij
bewegende elektronen maken een elektrische stroom mogelijk. In een isolator kunnen elektronen niet vrij bewegen.
De stroomsterkte (I, Ampère) is de hoeveelheid lading (Q, Coulomb) die per seconde (t, seconde) passeert:
I = Q/t
Eén Ampère is één Coulomb per seconde:
A = C/s
De spanning (U, Volt) is de energie (E, Joule) van de lading (Q, Coulomb):
U = ∆E/Q
Volt is het aantal Joule per Coulomb:
V = J/C
Een ampèremeter staat in de stroomkring en een voltmeter staat over een deel van de stroomkring.
3.2 Weerstand en geleidbaarheid 𝟏
Geleidbaarheid (G, Siemens) geeft aan hoe gemakkelijk een gebruiker de stroom doorlaat, dus: 𝑮=
G = I/U 𝐑
De weerstand (R, Ohm) is het omgekeerde van de geleidbaarheid: 𝟏
𝑹=
R = U/I 𝐆
Als een geleider voldoet aan de wet van Ohm, dan zijn stroomsterkte en spanning recht evenredig.
De geleidbaarheid en de weerstand hebben dan een constante waarde. De weerstand van een draad kun je
uitrekenen met de formule:
𝝆 × 𝒍
𝑹=
𝐀
Een ohmse weerstand is een weerstand waarvan de waarde constant is. Er zijn speciale weerstanden waarvan de
waarde afhangt van de temperatuur (NTC- en PTC-weerstand) of de hoeveelheid licht (LDR). Een diode laat maar
in één richting stroom door. Een led is een lichtgevende diode.
3.3 Serie en parallel
Een serieschakeling heeft de volgende eigenschappen:
- De stroomsterkte is overal in de kring gelijk.
- De totale spanning wordt verdeeld over de onderdelen:
Utot = U1 + U2 + U3 + …
- De deelspanningen over de onderdelen zijn recht evenredig met de weerstandswaarden:
U1 : U2 : U3 : … = R1 : R2 : R3 : …
- De vervangingsweerstand is de som van de weerstanden van alle onderdelen:
Rtot = R1 + R2 + R3 + …
3.1 Lading, spanning en stroom
Er bestaat positieve en negatieve elektrische lading. Gelijke ladingen stoten elkaar af; tegenovergestelde ladingen
trekken elkaar aan. Een atoom bestaat uit een positieve kern met daar omheen negatieve elektronen. Een atoom als
geheel is neutraal: het bevat evenveel positieve als negatieve lading. Een statisch geladen voorwerp heeft een
overschot of een tekort aan negatieve lading. Het staat onder spanning. De lading stroomt pas weg naar de aarde als
je het voorwerp aanraakt.
Metalen zijn geleiders. Ze bevatten vrije elektronen, die niet gebonden zijn aan een bepaald atoom. Deze vrij
bewegende elektronen maken een elektrische stroom mogelijk. In een isolator kunnen elektronen niet vrij bewegen.
De stroomsterkte (I, Ampère) is de hoeveelheid lading (Q, Coulomb) die per seconde (t, seconde) passeert:
I = Q/t
Eén Ampère is één Coulomb per seconde:
A = C/s
De spanning (U, Volt) is de energie (E, Joule) van de lading (Q, Coulomb):
U = ∆E/Q
Volt is het aantal Joule per Coulomb:
V = J/C
Een ampèremeter staat in de stroomkring en een voltmeter staat over een deel van de stroomkring.
3.2 Weerstand en geleidbaarheid 𝟏
Geleidbaarheid (G, Siemens) geeft aan hoe gemakkelijk een gebruiker de stroom doorlaat, dus: 𝑮=
G = I/U 𝐑
De weerstand (R, Ohm) is het omgekeerde van de geleidbaarheid: 𝟏
𝑹=
R = U/I 𝐆
Als een geleider voldoet aan de wet van Ohm, dan zijn stroomsterkte en spanning recht evenredig.
De geleidbaarheid en de weerstand hebben dan een constante waarde. De weerstand van een draad kun je
uitrekenen met de formule:
𝝆 × 𝒍
𝑹=
𝐀
Een ohmse weerstand is een weerstand waarvan de waarde constant is. Er zijn speciale weerstanden waarvan de
waarde afhangt van de temperatuur (NTC- en PTC-weerstand) of de hoeveelheid licht (LDR). Een diode laat maar
in één richting stroom door. Een led is een lichtgevende diode.
3.3 Serie en parallel
Een serieschakeling heeft de volgende eigenschappen:
- De stroomsterkte is overal in de kring gelijk.
- De totale spanning wordt verdeeld over de onderdelen:
Utot = U1 + U2 + U3 + …
- De deelspanningen over de onderdelen zijn recht evenredig met de weerstandswaarden:
U1 : U2 : U3 : … = R1 : R2 : R3 : …
- De vervangingsweerstand is de som van de weerstanden van alle onderdelen:
Rtot = R1 + R2 + R3 + …
