Spanning en Stroom

• we delen de elektrische energie door de lading Q en krijgen de spanning!

Het verschil in elektrische potentiële energie per eenheid van lading tussen twee punten is de elektrische spanning (U) en wordt uitgedrukt in volt (V).

• de eenheid is volt, maar volgens de formule: \(1V = 1\frac{J}{C}\)

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)

• De eenheid van stroomsterkte is ampère, en volgens de formule: \(1A = 1\frac{C}{s}\).
• Bewegelijke (positieve) ladingen zouden van hoge energie (+) naar lage energie (-) bewegen. Dit noemen we de conventionele stroomzin.
• In werkelijkheid bewegen meestal negatieve ladingen (elektronen), van lage energie (-) naar hoge energie (+). Dit noemen we de werkelijke stroomzin.

• oefening WB Th6 H2.1 ↗226 oef. 7, 8

• In een elektrische snoer beweegt binnen een tijd van \(10 s\) een totale hoeveelheid lading van \(0,05 C\). Bereken de stroomsterkte!
• Een ampèremeter (metinstrument van de stroomsterkte, zie beneden) toont een stroom van \(8 mA\). Welke hoeveelheid lading beweegt om de \(4 s\) door de snoer?

(beweging in de klas)

• je staat op een snowboard (bewegelijke lading)
• je gaat met een lift naar boven (spanningsbron)
• je glijdt op de sneuw naar beneden (stroom)

[bron]

[1]

• oefening WB Th6 H2.1 ↗227 oef. 9, 10

Wat is in deze analogie de spanning, wat de stroom?

observaties:

• ladingen ervaren aantrekkende of afstotende krachten
• protonen bewegen minder dan elektronen (grotere massa!)

observaties:

• bewegelijke elektronen verplaatsen zich naar de buitenkant van het voorwerp
• sommige interne elektronen in evenwichtspositie

observaties:

• elektronen blijven tijdelijk bij protonen,
• maar kunnen ook heen en weer “schieten”.

Noot: een deel van deze observaties is bepaald door de simulatie-parameters; het dient ter illustratie.

observaties:

• Elektronen bewegen alle kanten op.
• Maar: “netto-beweging” langs het elektrisch veld (werkelijke stroomzin).
• Werkbereik van el. veld is klein (Coulomb-kracht: \(\sim \frac{1}{r^2}\))

Noot:

• We kunnen de stroomsterkte meten door ladingen te tellen die rechts aankomen. (\(1430 \pm 50\) ladingen)
• De spanning is bepaald door het aantal vaste ladingen links en rechts.

• In een echte geleider zijn er botsingen met de protonen; daardoor is er minder stroom (hier: \(1130 \pm 50\) ladingen; hangt sterk af van de gekozen settings).

(Wet van Ohm; volgende week)