Natuurkunde H5
5.1
In een gesloten stroomkring wordt elektrische energie door toegevoerd en bevat in elk geval
een spanningsbron, geleiders en het energiegebruikende apparaat. Het atoommodel van
Rutherford illustreert de kern van een atoom die positief geladen is en omringt is door een
elektronenwolk. Het symbool voor lading is Q met Coulomb als eenheid. De elementaire lading,
e, heeft een grootte van 1,602 x 10-19 C.
De stroomsterkte heeft als eenheid Ampère en geeft aan hoeveel lading per tijdseenheid een
dwarsdoorsnede van een draad passeert. De formule hiervoor is: I = Q / Δt. Hierin is I de
stroomsterkte in Ampère, Q de hoeveelheid verplaatste lading in Coulomb en Δt de tijd
waarin de lading is verplaatst in seconden. De richting van stroom is altijd van een positieve
pool naar de negatieve pool.
De spanningsbron dwingt elektronen door de stroomkring en geeft daarbij elektrische energie
aan de elektronen. De spanning over de aansluitpunten van een spanningsbron is gedefinieerd
als de hoeveelheid elektrische energie die wordt meegegeven aan een lading van 1 Coulomb.
Hiervoor is de formule: U = ΔE / Q. Hierin is U de spanning in volt, ΔE de meegegeven
elektrische energie in joule en Q de lading in Coulomb.
5.2
Geleiders zijn materialen waarin ladingen zich goed kunnen verplaatsen. De positief geladen
ionen veranderen de snelheid en richting van elektronen als deze elkaar tegenkomen. De mate
hiervan hangt af van de soort ionen, de spreiding ervan over het materiaal en de lengte en
doorsnede van de geleider. De lengte komt overeen met de richting waarin de stroom loopt. Dit
verschijnsel van elektronen tegenhouden heet een weerstand met symbool R en Ω als eenheid.
Als de dwarsdoorsnede van de geleider 2x zo groot is, dan gaan er 2x zoveel elektronen
doorheen en is de weerstand 2x zo klein. Als het blok 2x zo lang is, dan komen de elektronen
2x zoveel positief geladen ionen tegen, de weerstand is dus 2x zo groot. Formule van
weerstand is:
R = ρ x ( L / A ). Hierin is R de weerstand in ohm, p de soortelijke weerstand in ohm per
meter, L de lengte in meter en A is de dwarsdoorsnede in m^2.
De soortelijke weerstand van een materiaal is gedefinieerd als de weerstand van een geleider
van dat materiaal met een lengte van 1 meter en een dwarsdoorsnede van 1 m^2. De
soortelijke weerstand kan worden uitgerekend door: p = R x ( A / L ).
De dwarsdoorsnede is A = 0.25 x ℼ x d^2.
Als de weerstand van een geleider laag is, is de geleidbaarheid hoog.
Hoe goed een voorwerp geleid, geef je aan met de geleidbaarheid met symbool G, uitgedrukt in
siemens. G = 1 / R. G is de geleidbaarheid in siemens en R is de weerstand in ohm.
, Isolatoren zijn materialen waardoor ladingen zich nauwelijks kunnen verplaatsen. We kunnen
de stroomsterkte uitrekenen door I = G x U of I = U / R. In deze formules is I de
stroomsterkte in Ampère, G de geleidbaarheid in siemens, U de spanning in volt en R de
weerstand in ohm. Ohmse weerstanden zijn voorwerpen die een vaste waarde weerstand en
geleidbaarheid hebben.
5.3
De plaats waar twee componenten contact maken noem je een knooppunt. Hier wordt geen
lading opgeslagen waardoor er evenveel lading naar het knooppunt toegaat als er vanaf gaat
per tijdseenheid. Hieruit volgt de stroomwet van Kirchhoff: . Stroom die naar een
knooppunt toe gaat noem je positief, en de stroom die er vanaf gaat negatief.
Als je lampjes in je schakeling hebt, houd je geen energie over als je de kring rondgaat. Omdat
spanning gelijk is aan energie per lading, leidt dit tot de spanningswet van Kirchhoff: .
Je begint in een knooppunt en doorloopt de stroomkring totdat je weer terug bent in hetzelfde
punt. De spanning die je doorloopt van + naar - neem je positief en de spanning van - naar +
neem je negatief.
Een cilindervormige component in een elektrische schakeling heet een weerstand. De
component is gemaakt om een vaste weerstandswaarde te
hebben. De gekleurde ringen geven aan wat die waarde is.
Een parallelschakeling heeft een vertakking als kenmerk.
Stroomsterkten die meerdere paden hebben om overheen te
stromen heten takstromen.
Hier zie je drie stroomkringen. Uit de spanningswet van Kirchhoff
volgt:
Utot = U1 = U2 = U3.
Omdat de spanning over iedere weerstand gelijk is aan Utot , leidt dit
tot:
Itot = I1 + I2 + I3. Of: Itot = ( G1 + G2 + G3 ) x Utot .
Je kunt de parallelschakeling van linksboven herschrijven tot die van links
onder. Hierbij vervang je alle weerstanden met alleen één zonder de
spanning en stroomsterkte bij de bron te veranderen.
De nieuwe geleidbaarheid van deze weerstand is nu Gtot = G1 + G2 + G3 .
In een serieschakeling komen er geen vertakking voor. Hier is er sprake van één stroomkring
waarin alle componenten zijn opgenomen. Uit de stroomwet van Kirchhoff volgt dat de
5.1
In een gesloten stroomkring wordt elektrische energie door toegevoerd en bevat in elk geval
een spanningsbron, geleiders en het energiegebruikende apparaat. Het atoommodel van
Rutherford illustreert de kern van een atoom die positief geladen is en omringt is door een
elektronenwolk. Het symbool voor lading is Q met Coulomb als eenheid. De elementaire lading,
e, heeft een grootte van 1,602 x 10-19 C.
De stroomsterkte heeft als eenheid Ampère en geeft aan hoeveel lading per tijdseenheid een
dwarsdoorsnede van een draad passeert. De formule hiervoor is: I = Q / Δt. Hierin is I de
stroomsterkte in Ampère, Q de hoeveelheid verplaatste lading in Coulomb en Δt de tijd
waarin de lading is verplaatst in seconden. De richting van stroom is altijd van een positieve
pool naar de negatieve pool.
De spanningsbron dwingt elektronen door de stroomkring en geeft daarbij elektrische energie
aan de elektronen. De spanning over de aansluitpunten van een spanningsbron is gedefinieerd
als de hoeveelheid elektrische energie die wordt meegegeven aan een lading van 1 Coulomb.
Hiervoor is de formule: U = ΔE / Q. Hierin is U de spanning in volt, ΔE de meegegeven
elektrische energie in joule en Q de lading in Coulomb.
5.2
Geleiders zijn materialen waarin ladingen zich goed kunnen verplaatsen. De positief geladen
ionen veranderen de snelheid en richting van elektronen als deze elkaar tegenkomen. De mate
hiervan hangt af van de soort ionen, de spreiding ervan over het materiaal en de lengte en
doorsnede van de geleider. De lengte komt overeen met de richting waarin de stroom loopt. Dit
verschijnsel van elektronen tegenhouden heet een weerstand met symbool R en Ω als eenheid.
Als de dwarsdoorsnede van de geleider 2x zo groot is, dan gaan er 2x zoveel elektronen
doorheen en is de weerstand 2x zo klein. Als het blok 2x zo lang is, dan komen de elektronen
2x zoveel positief geladen ionen tegen, de weerstand is dus 2x zo groot. Formule van
weerstand is:
R = ρ x ( L / A ). Hierin is R de weerstand in ohm, p de soortelijke weerstand in ohm per
meter, L de lengte in meter en A is de dwarsdoorsnede in m^2.
De soortelijke weerstand van een materiaal is gedefinieerd als de weerstand van een geleider
van dat materiaal met een lengte van 1 meter en een dwarsdoorsnede van 1 m^2. De
soortelijke weerstand kan worden uitgerekend door: p = R x ( A / L ).
De dwarsdoorsnede is A = 0.25 x ℼ x d^2.
Als de weerstand van een geleider laag is, is de geleidbaarheid hoog.
Hoe goed een voorwerp geleid, geef je aan met de geleidbaarheid met symbool G, uitgedrukt in
siemens. G = 1 / R. G is de geleidbaarheid in siemens en R is de weerstand in ohm.
, Isolatoren zijn materialen waardoor ladingen zich nauwelijks kunnen verplaatsen. We kunnen
de stroomsterkte uitrekenen door I = G x U of I = U / R. In deze formules is I de
stroomsterkte in Ampère, G de geleidbaarheid in siemens, U de spanning in volt en R de
weerstand in ohm. Ohmse weerstanden zijn voorwerpen die een vaste waarde weerstand en
geleidbaarheid hebben.
5.3
De plaats waar twee componenten contact maken noem je een knooppunt. Hier wordt geen
lading opgeslagen waardoor er evenveel lading naar het knooppunt toegaat als er vanaf gaat
per tijdseenheid. Hieruit volgt de stroomwet van Kirchhoff: . Stroom die naar een
knooppunt toe gaat noem je positief, en de stroom die er vanaf gaat negatief.
Als je lampjes in je schakeling hebt, houd je geen energie over als je de kring rondgaat. Omdat
spanning gelijk is aan energie per lading, leidt dit tot de spanningswet van Kirchhoff: .
Je begint in een knooppunt en doorloopt de stroomkring totdat je weer terug bent in hetzelfde
punt. De spanning die je doorloopt van + naar - neem je positief en de spanning van - naar +
neem je negatief.
Een cilindervormige component in een elektrische schakeling heet een weerstand. De
component is gemaakt om een vaste weerstandswaarde te
hebben. De gekleurde ringen geven aan wat die waarde is.
Een parallelschakeling heeft een vertakking als kenmerk.
Stroomsterkten die meerdere paden hebben om overheen te
stromen heten takstromen.
Hier zie je drie stroomkringen. Uit de spanningswet van Kirchhoff
volgt:
Utot = U1 = U2 = U3.
Omdat de spanning over iedere weerstand gelijk is aan Utot , leidt dit
tot:
Itot = I1 + I2 + I3. Of: Itot = ( G1 + G2 + G3 ) x Utot .
Je kunt de parallelschakeling van linksboven herschrijven tot die van links
onder. Hierbij vervang je alle weerstanden met alleen één zonder de
spanning en stroomsterkte bij de bron te veranderen.
De nieuwe geleidbaarheid van deze weerstand is nu Gtot = G1 + G2 + G3 .
In een serieschakeling komen er geen vertakking voor. Hier is er sprake van één stroomkring
waarin alle componenten zijn opgenomen. Uit de stroomwet van Kirchhoff volgt dat de
