Spanning en Stroom
1. Herhaling: Geleider en Isolator
- theorie WB Th6 H1.2 ↗219
- oefening WB Th6 H1.2 ↗222
2. Motivatie
- Als er een groot “verschil in lading” is, krijgen we fonk en bliksem.
- Dit duidt op een heel grote energie heen!
3. Van Veld naar Spanning
bekend:
- ladingen oefenen een kracht op elkaar uit (Coulomb-kracht \(F_C\))
- analoog zwaartekracht: hangt af van afstand, kracht = tegenkracht, …
- elektrisch veld: afbeelding van “kracht per lading”, \(\vec{E} = \frac{F_C}{Q}\)
nieuw:
- ook potentiele elektrische energie \(E_{el}\)
“probleem”/observatie:
- energie hangt ook af van de lading (richting, hoeveelheid)
oplossing:
- we delen de elektrische energie door de lading Q en krijgen de spanning!
4. Spanning (Th6 H2.1.2 ↗135)
4.1. definitie
Het verschil in elektrische potentiële energie per eenheid van lading tussen twee punten is de elektrische spanning (U) en wordt uitgedrukt in volt (V).
\[U = \frac{E_{el}}{Q}\]
- de eenheid is volt, maar volgens de formule: \(1V = 1\frac{J}{C}\)
5. Stroom (Th6 H2.2 ↗137)
5.1. definitie
Elektrische stroom (I) zijn ladingen (Q) in beweging (\(\Delta t\)). Hij wordt gemeten in Ampère (A).
(zit je op één punt om ladingen te tellen, dan verandert de lading met de tijd)
\[I = \frac{Q}{\Delta t}\]
- de eenheid is ampère, maar volgens de formule: \(1A = 1\frac{C}{s}\)
- bewegelijke (positieve) ladingen gaan altijd van hoge energie (+) naar lage energie (-). Dit noemen we de conventionele stroomzin.
5.2. oefening
- oefening WB Th6 H2.1 ↗226 oef. 7, 8
6. Verduidelijking
6.1. Metafoor 1: Skilift
- je staat op een snowboard (bewegelijke lading)
- je gaat met een lift naar boven (spanningsbron)
- je glijdt op de sneuw naar beneden (stroom)
6.2. Metafoor 2: Waterpomp
- oefening WB Th6 H2.1 ↗227 oef. 9, 10
Wat is in deze analogie de spanning, wat de stroom?
6.3. Metafoor 3: Leerlingen
(beweging in de klas)
7. Elektrotechniek en Elektronica
7.1. stroomzin
- conventioneel: (+) → (-)
- in werkelijkheid: elektronen als bwgl. ladingen → negatief teken → omgekeerde richting
7.2. gelijkspanning en wisselspanning
- LB Th6 H2.1.2 ↗135
- voorbeeld batterij (chemisch opslaan van el. energie): gelijkspanning (bv. 1,2V / 1,5V / 3.0V / 9V / 12V)
- voorbeeld stopcontact (geleider naar de stroomaanbieder): wisselspanning (230V, 50Hz)
8. Samenvatting
- er zit energie in elektriciteit! (bv. bliksem)
- Energie per lading noemen we spanning.
- ladingen bewegen volgens het energieverschil; dit noemen we stroom.
- elektronica: stroomzin, wisselspanning, el. schema
ken de definities, formules, en eenheden!
9. Huiswerk
- niet vergeten: toets vrijdag (geladen toestand, geleider/isolator, elektrisch veld)
vorige les \(\quad\) volgende les