Embedded Files
UIt een vorige simulatie leerde je dat dat je de stroomsterkte kan veranderen door de spanning aan te passen. Dat is net zoals je het debiet van een waterstroom kan aanpassen door de druk te veranderen. Maar je kan het debiet ook regelen met je kraan! Hoe zit dat dan met elektriciteit?
Metingen: spanning en stroomsterkte
Metingen: spanning en stroomsterkte
EXPERIMENT
We beschikken over een spanningsbron met regelbare spanning. We verbinden de polen van de bron met een “toestel”.
We meten hoe de stroomsterkte verandert wanneer we de spanning laten toenemen. Dan herhalen we de proef met andere “toestellen”.
Onze metingen laten zien dat
hoe groter de spanning is, hoe groter de stroomsterkte is.
de spanning en de stroomsterkte recht evenredig zijn met elkaar: U ~ I
de evenredigheidsconstante U/I afhangt van het toestel dat je in de stroomkring zet.
SIMULATIE
Gebruik de simulatie Wet van Ohm.
Doel: experimenteer met verschillende spanningen en verschillende weerstanden. "Voorspel" wat de stroomsterkte gaat zijn en doe dan ook de "meting".
SIMULATIE
Gebruik de simulatie Circuit constructiedoos: gelijkstroom - Virtueel lab om een stroomkring te maken.
Doel: experimenteer met verschillende spanningen en verschillende weerstanden. "Voorspel" wat de stroomsterkte gaat zijn en doe dan ook de "meting".
De wet van Ohm
De wet van Ohm
Als de spanning over onze "toestellen" een twee keer, drie keer, ... zo groot wordt, dan is de stroomsterkte ook twee keer, drie keer, ... zo groot.
Als je bij deze toestellen de spanning en de stroomsterkte deelt, krijg je een constante waarde.
Spanning en stroomsterkte zijn hier dus recht evenredige grootheden. Dit is de wet van Ohm.
De wet van Ohm
De elektrische stroomsterkte door een geleider is recht evenredig met de elektrische spanning die over de uiteinden van die geleider staat.
Opgelet! Niet alle geleiders gedragen zich zoals beschreven in de wet van Ohm. Die geleiders noemen we niet-ohmse geleiders.
Weerstand en de formule van Ohm
Weerstand en de formule van Ohm
Onze metingen laten zien dat de spanning en de stroomsterkte recht evenredig zijn met elkaar: U ~ I
De verhouding U / I heeft een constante waarde die afhankelijk is van het gebruikte toestel. U / I is de evenredigheidsconstante, de richtingscoëfficiënt van de rechte door de oorsprong.
Deze constante waarde U / I noemen we de elektrische weerstand (R) van dit “toestel”.
Bij sommige toestellen is het gemakkelijk om er stroom door te sturen (bijvoorbeeld bij een koperdraad). Je hebt er weinig spanning voor nodig. Een koperdraad heeft een kleine elektrische weerstand.
Bij andere dingen is het moeilijk om een stroom door te sturen (bijvoorbeeld door een mens). Daar heb je veel spanning voor nodig. Een mens heeft een grote elektrische weerstand.
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.
Op dezelfde manier kan je elektrische stroomsterkte vergelijken met het debiet van het water dat uit de kraan stroomt.
De elektrische weerstand kan je dan vergelijken met je kraan, of beter, met hoeveel je de kraan hebt opengedraaid.
OEFENING
Je meet dat er een stroom van 0,3 A door een geleider loopt als je hem verbindt met een batterijtje van 9 V. Bereken hoe groot de weerstand van die geleider is!
OPLOSSING
R = 30 V/A
Met deze oefening vind je meteen wat de S.I.-eenheid van elektrische weerstand is: volt per ampère, V/A. Deze eenheid krijgt de naam ohm (Ω).
GROOTHEID - ELEKTRISCHE WEERSTAND
De ELEKTRISCHE WEERSTAND (R) van een component, is een maat voor hoe moeilijk het is om een stroom door die component te sturen. Elektrische weerstand wordt gedefineerd als
S.I.-EENHEID - Ohm
Een elektrische weerstand drukken we uit in ohm (Ω) :
OEFENING
In een van onze metingen hebben we een component gebruikt die een weerstand van 50 Ω heeft. Wat wil dat precies zeggen, "een weerstand van 50 Ω hebben"?
Als R = 50 Ω, dan is dat precies hetzelfde als R = 50 V/A, 50 "volt per ampère". Dus als je 1 ampère stroomsterkte door deze component wil sturen, heb je 50 volt spanning nodig.
OEFENING
Mijn haardroger heeft een weerstand van 29 Ω. Ik sluit hem aan op het elektriciteitsnet (U = 230 V) en ik zet hem aan. Hoe groot is nu de stroomsterkte doorheen de haardroger? Gaat mijn zekering van 16 A afspringen?
OPLOSSING
I = 7,9 A
TERMINOLOGIE
OPGELET! Het woord WEERSTAND wordt in de praktijk gebruikt in 2 betekenissen.
Je zegt: "Die haardroger heeft een weerstand van 29 Ω.". "Weerstand" betekent hier de grootheid weerstand (R) die je meet in ohm.
Je zegt: "In die stroomkring zet ik een weerstand van 29 Ω." "Weerstand" betekent hier het toestel zelf (die haardroger) dat een weerstand van 29 Ω heeft.
EXPERIMENT
Hoe groot is je eigen weerstand?
Neem met droge handen de meetsnoeren van de multimeter vast tussen de tippen van je vingers en knijp hard. Meet de weerstand.
Herhaal de procedure met natte handen.
Wat merk je op?
Met droge handen meet je een weerstand van enkele honderden kΩ. Met natte handen meet je een weerstand die makkelijk 10 keer kleiner is.
OEFENING
Je staat op de grond en raakt thuis een stroomvoerende geleider aan. De netspanning in je huis is 230 V. Tussen de draad en de grond zit dus een spanningsverschil van 230 V.
Als je eigen weerstand op dat moment 23 kΩ is, hoe groot is dan de stroomsterkte door je lichaam? (En is dat gevaarlijk?)
OPLOSSING
I = 10 mA
⌂ Elektriciteit thuis
⌂ Elektriciteit thuis
Kortsluiting
Kortsluiting
EXPERIMENT
We nemen een koperdraad. Die heeft een KLEINE / GROTE (?) elektrische weerstand.
We gebruiken de koperdraad om de ⊕ en de ⊝ van onze regelbare stroombron rechtstreeks met elkaar te verbinden, zonder extra toestel erbij. We observeren de koperdraad met een IR-camera.
Dan voeren we de spanning langzaam (!!) op en meten ook de stroomsterkte.
Wat zien we?
Als we de spanning over de koperdraad groter maken, dan wordt de stroomsterkte groter. Logisch!
Omdat de koperdraad een KLEINE WEERSTAND heeft, is niet veel elektrische spanning nodig om al een GROTE STROOMSTERKTE te krijgen.
Hoe groter de stroomsterkte door de draad, warmer de draad wordt. De draad begint zelfs te roken en de isolatie begint te smelten.
TERMINOLOGIE
Een KORTSLUITING is een situatie waar er een héél KLEINE WEERSTAND in de stroomkring opgenomen is. Daardoor krijg je een héél GROTE STROOMSTERKTE en dus VEEL WARMTE-ONTWIKKELING. Er is dus BRANDGEVAAR.
Het voorkomen van brand is de reden waarom volgens het AREI ZEKERINGEN VERPLICHT zijn in de elektrische installatie. Die beperken immers de stroomsterkte en dus de warmte-ontwikkeling.
De aarding
De aarding
De aardingsdraad of kortweg aarding is een elektrische draad die een toestel rechtstreeks verbindt met een koperen staaf. Die staaf zit buitenshuis in de grond. De elektrische weerstand tussen je toestel en de koperen staaf mag niet meer dan 8 Ω zijn. Als de buitenkant van je toestel dan onder spanning komt te staan (bijvoorbeeld door een draad met beschadigde isolatie), kan de stroom langs de aarding weglekken (kleine weerstand) i.p.v. langs jouw lijf (grote weerstand)!
Net als leerlingen, kiezen elektrische ladingen de weg van de minste weerstand. Daarom zijn veel toestellen voorzien van een AARDING. Ze zijn geaard.
TERMINOLOGIE
Een AARDING is een elektrisch geleidende verbinding tussen een toestel en de aarde.
EXTRA OEFENINGEN
EXTRA OEFENINGEN
... VIND JE IN JE WERKBOEK.
Page updated
Report abuse