Stroom
Metaal
Bij metaalatomen bevat de buitenste laag ("schil") 1, 2 of 3 elektronen. Deze zitten ver van de kern, die bovendien nog afgeschermd wordt door de meer naar binnen gelegen elektronen.
Gevolg: de buitenste elektronen zijn zeer slapjes gebonden aan de kern
Geleiding: elektronen in een metaal kunnen door de geringe binding gemakkelijk overstappen naar buuratomen: ze kunnen zich gemakkelijk verplaatsen.
Een metaal kunnen we opgebouwd denken uit een ionenrooster bijeenge-houden door de daar tussendoor bewegende elektronen. (Een ion is een atoom waaraan één of meer elektronen ontbreken: het is dus een geladen atoom).
Coulomb (C): eenheid van lading die vrij vroeg is afgesproken (voordat men wist dat er elektronen bestonden)
stroommeter
spanning
Een elektrisch geladen voorwerp verplaatst zich van een punt met grotere elektrische energie naar een punt met kleinere elektrische energie.
Het energieverschil hangt af van de grootte van de lading.
De spanning of het potentiaalverschil is het verschil in elektrische energie per eenheid positieve
lading: U = E/Q (E=energie; Q=lading)
Eenheden: 1 volt spanning = 1 joule energiever-schil per coulomb:
1 V = 1J/1C
spanningsmeter
Stroming van lading kan slechts optreden als er een potentiaalverschil is tussen de punten waartussen de stroming optreedt.
Tussen twee punten van één geleider bestaat geen potentiaal verschil (tenzij er stroming optreedt).
Potentiaalverschillen kunnen (dus) gemeten worden met een stroommeter (met een zeer hoge weerstand, zodat er niet teveel energie verloren gaat).
Schema:
Vergelijking:
Tijdens de stroming door een water-buis wordt de waterdruk geleidelijk kleiner.
Tijdens de stroming door een draad wordt de elektrische spanning geleidelijk kleiner.
Als er geen stroming is, is er ook geen spanningsverande-ring in een normale geleider. Om de stroming in stand te houden is een spanning (potentiaalverschil) nodig, die gehandhaafd wordt door een "elektriciteitspomp" (batterij, dynamo).
Je kunt dus de spanning opvatten als de druk die er achter de stroom zit.
Een spanningsbron zorgt er dus voor dat de druk (elektrisch!) constant blijft. En die druk meet je met een spannings- of voltmeter
Afspraak: de elektriciteit stroomt van + naar - (ook al bewegen in sommige gevallen de elektronen van - naar +)
stroomsterkte =
. lading .
tijdsduur
eenheid: ampère -> 1 A = 1C/1s
Bij een draadvertakking is de stroomsterkte (I) vóór de vertakking even groot als de totale stroomsterkte na de vertakking
(I = I1 + I2 + I3 + ...)
Net als bij de kraan (waar de druk in de waterleiding constant is!) kun je meer of minder stroming doorlaten door de "weerstand" van de kraan te regelen, kun je in een elektrische kring de elektrische stoom regelen door een andere weerstand.
weerstand
De weerstand van een draad is als het ware hoeveel energie het kost voor een stroom om door de draad te stromen. Je geeft dat op in het aantal volt wat per ampère nodig is: 1 ohm = 1 Ω = 1V/1A.
Formule: spanning U, stroom I, weerstand R -> R = U/I.
Bij de gewone waterleiding zul je nooit vragen (behalve misschien de brandweer !) hoeveel stroom kan er uit de kraan komen (dan spuit je alles overhoop). Ook elektrisch kun je dat niet vragen of meten: dan maak je kortsluiting: alle draden smelten door. Je kunt wel vragen: hoeveel stroom kan een bron leveren, terwijl de spanning in orde blijft en de bron niet kapot gaat. Dat moet dus heel zorgvuldig gebeuren! Daarom mag je nooit een stroommeter zomaar op een span-ningsbron aanslui-ten. Wees dus erg voorzichtig als je een stroommeter gebruikt!
weerstandsmeting: Met een (kleine) spanning kijk je hoeveel stroom er loopt -> R = U/I. Als je bijvoorbeeld een spanning van 1,5 V hebt (één batterijtje) en je hebt een stroommeter die maximaal 100 µA (= 100*10-6 A) aan kan wijzen, dan heb je een weerstand nodig van R = 1,5/(100*10-6) = 15.000 Ω = 15 kΩ.
Onderbreek je die kring en zet je er nòg eens 15 kΩ in, dan is de stroom I = U/I = 1,5/30000 = 50*10-6 = 50 µA: de meter wijst de helft aan van zopas! Zo kun je heel eenvoudig een weerstandsmeter maken. En als die eerste 15 kΩ er altijd is, kun je de snoertjes kortsluiten (weerstand nul!) en staat de meter precies op zijn maximale stand.
Een weerstand is een onderdeeltje dat weerstand heeft, maar dat ook weerstand heet.
Je kunt zo kopen met waarden van 0,1 Ω tot 10 miljoen Ω= 10 MΩ.
| Transistor: een transistor heeft 3 aansluitingen en hij kan versterken en ook schakelen. De stroom kan lopen van de "collector" naar de "emitter". Maar daartussenin zit de "basis". Die maakt de dienst uit: met een klein spanninkje kan hij alles tegenhouden of alles doorlaten. Daar zit het schakelen in, maar ook het versterken. Want met een kleine verandering op de basis, ontstaat een grote verandering in de stroom tussen collector en emitter.
De vorm van een transistor kan anders zijn; de aansluitingen kunnen in een andere volgorde zitten. Daar zijn tabellen voor beschikbaar! Verder zijn er transistors voor kleine, grotere en zeer grote stromen. Maar ook voor langzame veranderingen en zeer snelle veranderingen. Voor lage en zeer hoge spanningen. Een gewone (kleine) transistor kan spanningen van 20 volt verdragen, stromen van 100 tot 300 mA (= 0,1 tot 0,3 A) en versterken van 200 tot 500 keer. Een transistor gaat "open" als er een spanning van ongeveer 0,6 v tussen basis en emitter staat. Een algemeen schakelschema staat hiernaast. Hierin vormen R1 en R2 een zogenaamde spanningsdeler. De spanning van +V naar -V wordt verdeeld, zodat een deel van die spanning (nl 0,6 V !) op het knooppunt overblijft en de transistor openstaat. Door de condensator ervoor en erachter wordt dan een veranderende spanning toegevoerd en afgevoerd, terwijl een grote constante spanning de transistor niet kan bereiken. Zie daarvoor bij "condensator". |
 |
Condensator
Een condensator bestaat in principe uit twee metalen platen op korte afstand van elkaar.
Vandaar het symbool: --||--
Als de ene plaat op de plus-pool en de andere op de min-pool van de spanningsbron wordt aangesloten, dan zullen die ladingen tegenover elkaar zitten, elkaar aantrekken, maar niet bij elkaar kunnen komen. Daardoor kun je op een condensator elektrische lading 'opslaan'.
De toepassing is ook in een voedingsapparaat om lading op te slaan voor een later moment als er uit de gelijkgerichte wisselspanning even geen stroom (lading) komt: er is dan een 'nuldoorgang'.
Maar omdat er lading naar de platen kan stromen (en ook weer terug !) lijkt het of een veranderlijke stroom wel door de condensator loopt, maar een vaste spanning niet.
Tenslotte zit er geen verbinding tussen beide platen !
Vandaar de toepassing in schakelingen om gelijk- en wisselspanningen met een condensator van elkaar te scheiden.