Elektrische stroomsterkte
Van zodra je gelijke ladingen bij elkaar hebt gezet, willen ze bij elkaar weg. Geef de ladingen energie, zorg dat ze weg kunnen et voilà ... je hebt een elektrische stroom.
OPDRACHT
Wat moet je precies hebben om een elektrische stroom te krijgen?.
Dit heb je nodig om een elektrische stroom te krijgen:
een elektrische spanning.
een geleider die de plus- en de min-pool van je spanningsbron verbindt.
SIMULATIE
Gebruik de simulatie Circuit constructiedoos: gelijkstroom - Virtueel lab om een stroomkring te maken.
Doel: je moet een elektrische stroom creëren zodat een lamp brandt.
Kijk wat er gebeurt als je de spanning van de batterij in je stroomkring verandert.
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.
(Roel Hendriks legt het goed uit.)
Elektrische stroomsterkte
GROOTHEID - ELEKTRISCHE STROOMSTERKTE
De ELEKTRISCHE STROOMSTERKTE (I) zegt hoeveel lading (q) er per tijdseenheid (Δt) door een geleider stroomt.
EENHEID - AMPĖRE
De elekltrische stroomsterkte drukken we uit in ampère (A). De ampère is 1 van de 7 basiseenheden van ons eenhedensysteem.
Elektrische stroomsterkte meten we met een ampèremeter. Tegenwoordig zit een ampèremeter, samen met heel wat andere meters van elektrische grootheden, in 1 meetinstrument. Dat noemen we een multimeter. →
OEFENING
Als er 1 ampère stroomsterkte door een geleider loopt, met hoeveel elektronen per seconde komt dat dan overeen?
Bij batterijen vind je de aanduiding mAh, wat staat voor milliampère-uur. Of nog beter gezegd: milliampère MAAL uur. Dit is géén aanduiding van de stroomsterkte maar wél een aanduiding van de hoeveelheid lading die die batterij kan vrijmaken.
OEFENING
Volgens de specs kan deze powerbank 10000 mAh lading vrijmaken en geeft ze een spanning van 3,7 V.
Hoeveel coulomb lading is 10000 mAh?
OEFENING
Volgens de specs kan deze powerbank 10000 mAh lading vrijmaken en geeft ze een spanning van 3,7 V.
Je berekende al hoeveel coulomb lading ze kan vrijmaken.
Leid nu af uit de definitie van de volt hoeveel joule energie je kan halen uit deze batterij.
EXTRA OEFENING
Volgens de specs kan deze powerbank 10000 mAh lading vrijmaken en geeft ze een spanning van 3,7 V.
Je berekende al hoeveel coulomb lading ze kan vrijmaken en met hoeveel energie (in J) dat hier overeenkomt.
Kan je met deze powerbank je chromebook (Lenovo 300e gen 3) volledig opladen? Volgens de specs kan de batterij van de chromebook 47 Wh aan energie vrijmaken.
⌂ Elektriciteit thuis
De zekering
Om mensen en machines te beveiligen, plaatsen we zekeringen.
Een zekering is een elektrische component die de stroomsterkte beperkt als een bepaalde stroomsterkte overschreden wordt.
Deze zgn. zekeringautomaat ken je van thuis in de zekeringskast. Hij is eigenlijk een magnetische schakelaar die de stroomkring onderbreekt als de stroomsterkte groter dan 16 A wordt. Als het gevaar geweken is, kan je hem terug aanzetten.
Dit is een smeltzekering van 20 A zoals je die in een auto vindt. Het draadje dat er inzit smelt door als de stroomsterkte groter wordt dan 20 A en beschermt zo de andere toestellen in de stroomkring.
Zekeringskast thuis.
Zekeringskast in een auto.
De verliesstroomschakelaar
In de elektrische installatie thuis moet verplicht een verliesstroomschakelaar zitten.
Een verliesstroomschakelaar meet het verschil in stroomsterkte (ΔI) tussen de 2 polen van de installatie en kan zo detecteren of er stroomverlies is. De verliesstroomschakelaar schakelt de stroomkring uit als er te veel verlies is.
Deze verliesstroomschakelaar onderbreekt de stroom als het verschil in stroomsterkte tussen de 2 polen van de installatie groter is dan 30 mA.
Verliesstroom kan optreden als elektrische stroom via jou nar de grond loopt. Die stroom is vaak klein, waardoor de zekering niet zal afspringen maar de verliesstroomschakelaar wél.
De richtlijnen van het AREI moeten gevolgd worden. Dit houdt onder andere in dat een algemene aardlekschakelaar van maximaal 300 mA type A geïnstalleerd moet zijn. Voor vochtige ruimten zoals badkamers, of toestellen aanwezig in deze ruimten, is een 30 mA aardlekschakelaar voorgeschreven. Ook de volgende vaste toestellen, die waterdamp produceren of water gebruiken, horen achter een 30 mA aardlekschakelaar: wasmachine, droogkast en vaatwasser. Over centrale verwarming, boilers en ventilatie wordt niet gerept in het AREI, maar aangezien die ook met water(damp) in contact komen, kunnen deze het beste ook achter een 30 mA aardlekschakelaar worden geplaatst.
Elektrocutie
OPGELET! MISVATTING. Ze zeggen soms dat spanning gevaarlijk is. Maar het is de vooral de stroomsterkte en de tijd van blootstelling die bepalend is voor de schade. Een vonkje heb je bij spanningen van tientallen kV maar de hoeveelheid lading en de tijd van blotstelling is erg klein.
Onze elektrische weerstand is vrij groot (zie verder). Als we een spanningsbron aanraken vloeien er dus vrij kleine stromen door ons lijf. Toch kunnen die gevaarlijk zijn want ons lichaam wérkt met kleine stromen. Op die manier worden immers zenuwimpulsen doorgegeven.
0,5 mA tot 5 mA ➡ Geeft een licht prikkelend gevoel. Op zichzelf is dit niet gevaarlijk maar je kan er van schrikken waardoor je valt, ergens tegen stoot ...
5 mA tot 20 mA ➡ Pijnlijke spierkrampen in hand en arm. Bij blijvende contractie krijg je verstijving van de spieren. Daardoor kan je je niet meer losmaken van bijvoorbeeld een stroomdraad.
20 mA tot 40 mA ➡ De spiercontractie zal zich uitbreiden naar de borstspieren. Zo wordt de ademhaling belemmerd waardoor je kan stikken. Zenuwverlamming kan ook optreden.
40 mA tot 200 mA ➡ Hartfibrillatie: de hartspier gaat willekeurig trillen en klapperen i.p.v. netjes en ritmisch samen te trekken. De bloedsomloop valt stil, het slachtoffer bezwijkt na enkele minuten door gebrek aan zuurstof in het bloed.
200 mA tot 1 A ➡ Warmteontwikkeling veroorzaakt brandwonden waarbij weefsels, zenuwen en spieren beschadigd worden.
>1A ➡ Hoge warmteontwikkeling en dus brandwonden met stolling van de eiwitstoffen. Ook vrijkomen van myoglobine (= zuurstofbindend eiwit) uit spierweefsel, zodat vergiftiging van de nieren optreedt.
EXTRA OEFENINGEN
... VIND JE IN JE WERKBOEK.