ELE - S1 - Herhaling1

• Electronica
• MBO
• Studiejaar 1

Semester 1

Over spanning, stroom en lading

Doel van de les

Het ophalen en opfrissen van de weggezakte superbelangrijke basisbegrippen van de elektrotechniek

Atomen

Materiaal zoals koper, water of goud bestaat meestal uit moleculen. Moleculen zijn één van de kleinste deeltje van een stof. Moleculen zijn opgebouwd uit atomen. Een atoom is een  basiselementen. Elke stof heeft zijn eigen atoomnummer en naam. Bijvoorbeeld de stof met atoomnummer 29 heet kopen.

Atomen bestaan uit grofweg 3 verschillende deeltjes. Noem de deeltjes.

Het atoomnummer van koper is 29. Waar staat dit nummer voor?

1. Dit zijn het aantal neutronen die in de schil zweven.
2. Dit zijn het aantal protonen en neutronen bij elkaar opgeteld.
3. Dit zijn het aantal protonen in de kern.
4. Dit zijn het aantal elektronen die in de schil zweven.

Atomen

Atomen bestaan uit een kern en daar omheen een schil. Het lijkt een beetje op ons zonnestelsel. De zon is de kern en de planeten er omheen de schil. In de kern bevinden zich protonen (positief geladen deeltjes) en neutronen

(neutrale deeltjes). In de schil bevinden zich de

elektronen (negatief geladen deeltjes).

Als we het over elektriciteit hebben, hebben we het over het verplaatsen van elektrische lading. Maar wat is dat nu, elektrische lading? 

Lading

Wanneer we over ladingverplaatsing praten gebeurt dat via vrije elektronen die uit de buitenste elektronenschil (valentie elektronen) van een atoom ontsnappen en vrij door het materiaal bewegen. Het atoom wat achter blijft

is uit balans. We noemen het atoom dan ook

wel een ion.

Als we het over elektriciteit hebben, hebben we het over het verplaatsen van elektrische lading. Maar wat is dat nu, elektrische lading? 

Hoe worden elektronen in de buitenste schil ook wel genoemd?

1. ionen
2. geladen-elektronen
3. valentie-elektronen
4. supplementaire-elektronen

Het materiaal koper heeft altijd vrije ladingdragers die zich door het materiaal bewegen.

1. Juist
2. Onjuist

Vrije ladingdragers

Koper heeft ALTIJD vrije ladingdragers in het materiaal. Toch wordt er niet effectief lading verplaatst door het materiaal. 

Verplaatsen van lading

Wanneer we de ladingdragers effectief gaan sturen dan wordt er een elektronenstroom gecreëerd.

Elektronenstroom

Verplaatsen van lading

Echter de ladingverplaatsing op zich  noemen we nog geen stroom. Bij het bepalen van de stroom kijken we op een bepaald punt op het materiaal. Wanneer op dit punt                           elektronen zijn gepasseerd is er een lading verplaatst van 1 Coulomb.

6,2⋅10​18​​

Elektrische stroom

Wanneer we over elektrische stroom praten willen we echter niet de totale verplaatste lading weten. We willen weten hoeveel lading er per seconde verplaatst wordt.

Elektrische stroom

Wanneer er 1 Coulomb gemeten over 1 seconden gepasseerd is dan is de grootte van de elektrische stroom 1 Ampère.

Q=I⋅t

De formule voor het berekenen van de elektrische stroom is dan:

1. I=​t​​Q​​
2. I=Q⋅t
3. I=​Q​​t​​
4. I=Q⋅t​2​​

Een accu heeft een lading van 2000C. De aangesloten belasting zorgt voor een stroom van 10A. Hoelang houdt de accu dit vol? (berekenen)

Alternatieve eenheid van lading

Volgens de internationale standaard is de Coulomb de eenheid van lading. In de elektrotechniek gebruiken we vaak ampère-uur als eenheid van lading. Als je op

accu's kijkt kun je dat terugzien.

mAh of Ah

Stroom op gang

De effectieve verplaatsing van lading komt niet vanzelf op gang. We moeten de elektronen een richting op forceren. Dit doen we door een elektrische spanning over het materiaal te zetten. Elektrische spanning moet je zien als een elektronenpomp die druk uitoefent op de vrije elektronen in het materiaal.

Spanning

Als we over spanning praten dan praten we eigenlijk over een potentiaalverschil. Spanning is het verschil in elektrische energie tussen punt A en punt B. Als punt A meer elektrische energie bevat dan punt B dan is er een potentiaalverschil. Punt A is dan positief t.o.v. punt B. Er is een elektrische spanning tussen de 2 punten aanwezig.

Stroom vs stroom

Rond 1800 hebben Faraday en Maxwell bepaald dat de elektrische stroom van + naar - loopt. De elektrische stroom die ten gevolge van de spanning op gang komt loopt dus van

punt A (+) naar punt B (-). Maar is dit in werkelijkheid zo?

De deeltjes die verplaatst worden zijn de elektronen. Wat voor lading heeft dit deeltje?

1. Neutraal
2. Positief
3. Negatief
4. Relatief

Stroom vs stroom

In 1800 was elektriciteit nog relatief onbekend. Negatief geladen deeltjes (elektronen) worden door de positieve zijde van de spanning aangetrokken. Dit principe

werkt net als bij magneten. Zelfde lading

duwen elkaar weg, verschillende lading

trekken elkaar aan.

Stroom vs stroom

Dit werd rond 1900 pas ontdekt. Omdat veel theorieën op de elektrische stroom gebaseerd zijn is dit "foutje" geaccepteerd in de natuurkunde en zo gelaten.

Elektrische stroom van + naar -

Elektronen stroom van - naar +

De zelftest

Beantwoord de volgende vragen

Hoe wordt een atoom, waar een elektron van ontsnapt is, ook wel genoemd?

1. Atoom uit balans
2. ion
3. Proton
4. Station

Kern

Schil

Sleep het betreffende deeltje naar de juiste plek in het atoom.

Proton

Neutron

Elektron

Welke eenheid wordt volgens internationale standaarden gebruikt voor lading?

1. Ampère-seconden
2. Coulomb
3. Ampère-uur
4. milleAmpère-uur

Welke eenheid voor lading staat op een accu vermeld?

1. Ampère-seconden
2. Coulomb
3. Ampère-uur
4. milleAmpère-uur

Door een draad loopt gedurende een halve minuut een stroom van 5A. Hoeveel lading is er verplaatst?

1. 6 Coulomb
2. 0,167 Coulomb
3. 150 Coulomb
4. 2,5 Coulomb

Elektrische stroom loopt van:

1. + naar -
2. - naar +

De evaluatie

Beantwoord de volgende vragen

Wat vonden jullie van deze manier van les?

Leuk maar niet weer.

Graag toepassen in de fysieke les.

Gaaaaaaaap!