Embedded Files
Om statische elektriciteit te krijgen moet je moeite doe. Je brengt immers ladingen naar waar ze normaal gezien niet zitten. Daarvoor heb je dus ENERGIE nodig!
Om elektrische ladingen in een elektroscoop te krijgen (of eraf) moet je ook moeite doen. Het kost moeite om elektronen bij elkaar te zetten want die stoten elkaar af! Daarvoor heb je dus ook weer ENERGIE nodig! Je duwt de ladingen bij elkaar, dus geef je de ladingen energie.
Elektrische ladingen willen altijd weg van plaats A waar er veel bij elkaar zitten naar plaats B waar er minder bij elkaar zitten. Zo gaan elektronen bewegen van een plaats A waar er een overschot is (de negatieve pool) naar een plaats B waar er minder (of te weinig) zijn (de positieve pool). We zeggen dat er een elektrische spanning is tussen A en B.
Elektrische spanning meet je steeds tussen 2 plaatsen.
Elektrische spanning - omschrijving 1 > met goesting
De elektrische spanning die heerst tussen plaats A en plaats B is een manier om aan te geven “hoe graag” ladingen van A naar B willen.
Elektrische spanning - omschrijving 2 > met druk
Elektrische spanning kan je vergelijken met de druk die je op water zet zodat het water door een buis gaat stromen en uit je kraan komt.
Om een elektrische stroom te maken, moet je er eerst voor zorgen dat je ergens een ladingsoverschot hebt. Je moet dus ladingen “tegen hun wil” samenzetten of ze op een plaats krijgen "waar ze niet willen zitten". Daarvoor moet je moeite doen. Je steekt dus energie in die ladingen.
Elektrische spanning - omschrijving 3 > met energie
De elektrische spanning is een manier om uit te drukken hoeveel energie elke lading meedraagt en dus kan afgeven.
Elektrische spanning
Elektrische spanning
GROOTHEID - ELEKTRISCHE SPANNING
De elektrische spanning (U) is een manier om uit te drukken hoeveel energie elke lading meedraagt en dus kan afgeven. De elektrische spanning is het verschil in potentiële elektrische energie tussen twee punten, per eenheid van lading.
EENHEID - VOLT
De elektrische spanning meten we in volt (V).
Elektrische spanning meten we met een voltmeter. Tegenwoordig zit een voltmeter, samen met heel wat andere meters van elektrische grootheden, in 1 meetinstrument. Dat noemen we een multimeter. →
OEFENING
Je kent wellicht de dingen hieronder. Er staat een elektrische spanning over waarmee je toestellen kunt aandrijven. Weet je ook hoe groot die elektrische spanning is?
AA batterij
stopcontact
autobatterij
E-blok
hoogspanningslijn
oplaadbare AA
smartphone batterij
hoogspanningscabine
⊕ Vonken maken
⊕ Vonken maken
Elektrische spanning heb je wanneer ladingen op een plaats zitten waar ze niet willen zitten. Soms stoten ze elkaar heel hard af omdat de elektrische spanning heel groot is. Dan krijg je bijvoorbeeld vonken in de lucht.
De Leidse fles
In de jaren 1700 was “wrijven” de enige manier om een elektrische spanning te krijgen. In 1745 vond Pieter van Musschenbroeck een manier om lading ook te bewaren onder spanning: de Leidse fles. Dit was de eerste “bruikbare” bron van elektrische spanning en je kon er al flinke vonken mee maken.
Een Leidse fles is een grote glazen pot die van buiten met metaalfolie is bekleed. De fles is gevuld met (geleidend) water. Het glas van de fles is een isolator. Aan de bovenkant van de fles zit een bolvormige elektrode. Die staat in verbinding met het water in de fles. Via de bol kan je lading toevoegen aan de fles. De Engelse natuurkundige William Watson verbeterde het ontwerp van de Leidse fles. Hij bekleedde ook de binnenkant van de pot met metaalfolie.
Een aantal parallel geschakelde Leidse flessen werd vroeger batterij genoemd. Zo'n batterij kan meer lading bevatten. Ze werd in shows gebruikt. Wie de batterij aanraakte, kreeg een flinke schok (Engels: battery).
De elektriseermachine
Een voorbeeld van een elektriseermachine is de elektriseermachine van Wimshurst. Daarmee kan je al hoge spanningen krijgen. De Britse uitvinder James Wimshurst (1832-1903) ontwikkelde het apparaat de tussen 1880 en 1883. Kenmerkend zijn de twee verticaal gemonteerde en in tegengestelde richting draaiende schijven, twee kruislings geplaatste staven met metalen borstels en een vonkbrug.
De vandegraaffgenerator
Een vandegraaffgenerator of bandgenerator is een apparaat waarmee hoge elektrische spanningen opgewekt kunnen worden.
⊕ Doorslag
⊕ Doorslag
TERMINOLOGIE
Als je er in slaagt om een heel grote elektrische spanning op te wekken, dan zal een isolator toch de elektrische lading doorlaten. Dat noemen we DOORSLAG.
In lucht is de doorslagspanning een flinke 3 miljoen volt per meter. Zet je de bollen van een elektriseermachine van Whimshurst 1 cm uit elkaar, dan krijg je een vonk bij een spanningsverschil van 30000 V.
⊕ BLIKSEM
⊕ BLIKSEM
Benjamin Franklin toonde aan dat bliksem een elektrisch verschijnsel is, een hele grote vonk. Hij slaagde er in om met bliksem een Leidse fles op te laden.
In wolken botsen ijskristallen op elkaar. Daardoor worden ze elektrisch geladen. De lichtere, positief geladen, deeltjes gaan naar boven. De zwaardere, negatief geladen, deeltjes blijven beneden in de wolk. Daardoor gaan ook op de grond de negatieve ladingen worden weggeduwd. Onder de onweerswolk is de grond dus positief geladen. Je krijgt deze situatie:
Zodra het spanningsverschil tussen de negatief geladen onderkant van de wolk en de positief geladen oppervlakte van de aarde groot genoeg is, begint de voorontlading omdat er ionisatie plaatsvindt in de lucht. De voorontlading is niet zichtbaar voor het menselijk oog. Ze loopt van de wolk naar de aarde.
Als de voorontlading laag genoeg komt, ontstaat nu de vangontlading. Die loopt van de aarde omhoog naar de wolk. Zodra de voorontlading en de vangontlading elkaar raken, is er als het ware een kanaal gevormd waarlangs de hoofdlading kan overspringen. Dat is het moment waarop de echte bliksemflits ontstaat, die zichtbaar én hoorbaar is.
⊕ De kooi van Faraday
⊕ De kooi van Faraday
Een metalen kooi is een goede geleider. En op een goede geleider gaan de elektrische ladingen op de buitenkant zitten want die willen zo ver mogelijk van elkaar zitten (ze stoten elkaar immers af).
Een metalen kooi is een goede geleider. En op een goede geleider gaan de elektrische ladingen op de buitenkant zitten want die willen zo ver mogelijk van elkaar zitten (ze stoten elkaar immers af).
In zo’n metalen kooi zijn jij en je elektrische toestellen dus beschermd tegen elektrische invloeden van buitenaf. Ook tegen de bliksem! Michael Faraday was de eerste die dit verschijnsel ontdekte (1836). Een kooi die elektrische invloeden buitensluit heet sindsdien een kooi van Faraday.
Omdat radiostraling ook een elektrisch verschijnsel is, heb je in een kooi van Faraday geen (of een slechte) ontvangst met je radio en je mobiele telefoon.
The Top Gear team wonders what it would be like if you were struck by lightning while in your car. Richard Hammond finds out!
⊕ Batterijen
⊕ Batterijen
TERMINOLOGIE
Een batterij is een toestel dat chemische energie omzet naar elektrische energie.
Rond 1750 beschikten onderzoekers al over spanningsbronnen, de Leidse flessen. Probleem: het was afgelopen van zodra je een vonk liet overspringen. Dan moest je je bron terug opladen.
La pile voltaïque (letterlijk: de stapel van Volta) is de eerste echte elektrische batterij. En daarmee is het meteen ook de eerste echte stabiele bron van elektrische spanning. Met een zuil van Volta beschik je gedurende een langere tijd over elektrische energie.
In 1800 bouwde de Italiaan Guiseppe Volta zijn eerste zuil. Die bestond uit een stapel Volta- cellen. Eén cel was een stuk koper en een stuk zink dat gescheiden was door een stuk karton dat doordrenkt was met héél zout water.
TERMINOLOGIE
Een batterij heeft een vaste plus-pool en een vaste min-pool. Elektrische stroom zal dus in 1 richting lopen. We noemen dit gelijkspanning.
Merk je op dat de zuil van Volta bestaat uit allemaal Cu-Zn-batterijen die ⊕ tegen ⊝ zijn gelegd? Dat noemen we een serieschakeling van batterijen.
EXPERIMENT
Als we wat AA-batterijen ⊕ tegen ⊝ leggen en we meten de spanning, dan zien we zelf wat er gebeurt met de spanning in een serieschakeling van batterijen.
De spanning van een serieschakeling van batterijen is gelijk aan de som van de spanningen van de batterijen in je schakeling.
OPDRACHT
Maak zelf een batterij. Dat kan heel eenvoudig met:
2 verschillende metalen (bv. een spijker en een geldstuk)
een elektrolyt (bv. een potje azijn, een citroen, een aardappel ...)
Laat je inspireren door wat je online vindt.
Misschien kan je zelfgemaakte batterij niet veel stroom leveren. Toch moet het lukken om een LED te laten branden door een aantal zelfgemaakte batterijen in serie te zetten.
⌂ Elektriciteit thuis
⌂ Elektriciteit thuis
Transport van elektrische energie
Transport van elektrische energie
In Vlaanderen wordt elektrische energie aan huis geleverd door Fluvius, de netbeheerder. Fluvius staat in voor de uitbating, het onderhoud, de uitbreiding en de verbetering van het distributienet (het lokale elektriciteits- of aardgasnet).
Zij zorgen er dus voor dat de elektrische energie via net hoogspanningsnet tot aan de woonkrnen komt.Dan wordt die hoogspanning afgetransformeerd tot zo'n 10000 V en in de woonkernen gestuurd. in de omvormingscabines wordt weer verder afgetransformeerd tot 230 V, de netspanning bij jou thuis.
TERMINOLOGIE
Met laagspanning worden wisselspanningen tot 1000 volt en gelijkspanningen tot 1500 volt bedoeld.Spanningen die groter zijn noemen we hoogspanning.
Netspanning
Netspanning
De (licht)netspanning is de elektrische spanning van de elektrische huisinstallatie. De netspanning bedraagt in Europa 230 V. (Het is een wisselspanning met een frequentie van 50 Hz.)
Niet overal in de wereld vind je dezelfde netspanning.
EXTRA OEFENINGEN
EXTRA OEFENINGEN
... VIND JE IN JE WERKBOEK.
Page updated
Report abuse