INTERIEURTECHNIEKEN: ELEKTRICITEIT
1. INLEIDENDE BEGRIPPEN
1.1 BASISBEGRIPPEN
Elektrische stroom vergelijken met vloeistof die door leiding stroomt onder invloed van een niveauverschil (=
een drukverschil)
• Van A naar B
• Snelheid afhankelijk van volgende facetten:
o Hoogteverschil H van vloeistofniveaus
o Weerstand van de leiding
=> Onder invloed van potentiaalverschil gaan er elektronen stromen door een geleider
• Stroomsterkte (snelheid) afhankelijk van volgende factoren
o Potentiaalverschil
o Weerstand geleider
1.1.1 STROOMSTERKTE
Symbool: I
Eenheid: Ampère (A) of MilliAmpère (mA) -> 1A = 1000 mA
“Stroomsterkte” is hetzelfde als “debiet” voor water -> bij bepaalde druk laat fijn buisje weinig water door, buis
met grotere diameter en zelfde druk laat meer water door
=> Elektrische leiding onder bepaalde spanning laat meer stroom (Ampères) door naarmate diameter groter is
1.1.2 SPANNING (= POTENTIAALVERSCHIL)
Symbool: U
Eenheid: Volt (V) of kiloVolt (kV) -> 1kV = 1000V
Spanning elektriciteitsmeter: 230V of 230/400V
“spanning” is hetzelfde als “druk” voor water -> in buis met bepaalde diameter stroomt meer water naarmate
druk hoger is
=> groter vermogen kan door zelfde leiding geleverd worden naarmate spanning hoger is
Eigenschap elektriciteit: potentiaal verschil vereffenen (terug brengen naar 0V) -> stroom van elektronen
bewegen van het ene punt naar het andere
Geleider = een stof die gemakkelijk deze elektronen door laat, Zie p. 7 voor opdeling
elektriciteitsnet volgens
• Vb. goede geleider: koperdraad
wisselspanning
• Vb. slechte geleider: hout, aarde, lucht
Potentiaal = eigenschap om elektronen af te staan of aan te nemen
1
,Potentiaalverschil opwekken op verschillende manieren
• Galvanische methode
o Principe galvanisch element: als 2 verschillende materialen
(meestal metalen) ondergedompeld in een zuur zal elk
metaal afzonderlijk een verschillen potentiaal bezitten
o De 2 metalen verbinden met goed geleidend materiaal -> elektronen stromen van hoogste (+)
naar laagste (-) potentiaal
o Kathode = het negatief geladen metaal (vb. zink)
o Anode = positief gelade, metaal (vb. koper)
o Vaste polariteit: zink blijft steeds negatief geladen en koper steeds positief geladen (=
gelijkspanning
o Toegepast bij een batterij
1.1.3 WEERSTAND
Symbool: R
Eenheid: Ohm (0)
Weerstand elektrische geleider heeft eigenschap om zich te verzetten tegen doorstromen van elektriciteit ->
bepaald door materiaal geleider en afmetingen.
• Leidingen met lage weerstand nodig om elektriciteit naar elektrische toestellen te transporteren ->
leidingen bestaande uit een materiaal dat elektriciteit goed geleidt (vb. koper)
• I Ohm is de weerstand van een kolom kwik van 106,3cm lengte, 1mm² doorsnede en bij 0°C
1.2 DE WET VAN OHM
Weerstand die stroom ondervindt in een geleider is recht evenredig met de spanning en omgekeerd evenredig
met de stroomsterkte
Formule: R = U/I OF I = U/R OF U=IxR
Eenheden:
• Spanning (U): Volt (V) of kiloVolt (kV)
• Stroomsterkte (I): Ampère (A) of milliAmpère (mA)
• Weerstand R: Ohm (Ω)
1.3 DE WET VAN POUILLET
Weerstand die een stromende vloeistof zal ondervinden in een leiding is in functie van:
• Lengte leiding
• Sectie (= diameter) leiding
• Aard materiaal (gladheid, bochten,…)
=> weerstand elektrische stroom in geleider is recht evenredig met lengte en soortgelijke weerstand van
geleider en omgekeerd evenredig met oppervlakte van doorsnede geleider
Formule: R = Ჹ x (L/S)
Zie p.9 voor tabel
soortgelijke weerstand
van enkele materialen
2
,Eenheden:
• Weerstand (R): Ohm (Ω)
• Lengte (L): meter (m)
Soortgelijke weerstand eigen aan materiaal -> rho (Ჹ) = Ω x mm²/m
Oppervlakte loodrechte doorsnede geleider (S) in mm²
Voorbeeld: een elektriciteitskabel in koper met diameter 1,5mm² en lengte 30m heeft een weerstand van
0,0175 x (30 x 2) / 1,5 = 0,70 Ω -> lengte kabel x2 want kabel gaat heen en terug
1.4 HET VERMOGEN
Het vermogen = het product van de spanning en de stroomsterkte
Symbool: P
Eenheid: Watt (W) of kiloWatt (kW) of VoltAmpère (VA)
• 1 kW = 1000 W • 1 W = 0239 calorie per seconde
• 1VA = IW • 1 pk = 735 W
Formule: P = U x I OF I = P/U OF U = P/I
=> aangezien U = I x R dan is P = I² x R
Eenheden:
Zie p.10 voor voorbeeld
• Vermogen (P): Watt (W) en oefening
• Spanning (U): Volt (V)
• Stroomsterkte (I): Ampère (A)
1.5 ARBEID OF ENERGIE
Arbeid/energie = het product van het vermogen en de tij -> geleverde elektrische energie
Symbool: W
Eenheid: Joule (J) of Wattseconde (Ws) of Wattuur (Wh) of kiloWattuur (kWh)
• 1 kWh = 1000 Wh • 1 Wh = 3600 J
• 1 Ws = 1 J • 1 kWh = 3 600 000 J
• 1 Wh = 60 x 60 Ws
Formule: W = P x T
Eenheden:
• Arbeid (W): Wattseconde (Ws)
Zie p.11 voor voorbeeld
• Tijd (t): seconde (s)
en oefening
• Vermogen (P): Watt (W)
Elektriciteitsmeter geeft verbruik aan in kWh.
Verbruik toestel komt overeen met bepaalde hoeveelheid verrichte arbeid -> hoeveelheid killoWatturen is het
product van het aantal kiloWatt met aantal verbuiksuren (kWh = kW x verbruiksuren)
3
, 1.6 GELIJKSTROOM – WISSELSTROOM (DC OF AC)
Gelijkstroom = elektronen stromen onder een constante spanning, met een constante snelheid
(stroomsterkte), in dezelfde richting, door een geleider
• Veel elektronische componenten werken op lage
gelijkstroom (DC) spanning -> aan/in het toestel AC
spanning van elektriciteitsnet omvormen naar lagere (DC)
spanning door uitwendige spanningsadapter of
ingebouwde voeding
• Spanningsadapter naast gelijkrichter ook transformator
• In tegenstelling tot AC netspanning voor woning (gestandaardiseerd op 230V of 400V) bestaat er een
grote variatie in DC spanningen -> elk hun eigen specifieke spanningsadapter of ingebouwde voeding
Wisselstroom = steeds wisselende spanning en elektronenstroom afwisselend van richting veranderen en
wisselen van 0 naar max positief over 0 naar max negatief en terug naar 0
• Principe sinusoïdale kurve
o Bij f = 50 Hz zijn er 50 perioden/s, elke periode duurt dus 1/50 s -> 50 x 1/50 = 1 OF f x T = 1
waaruit f = 1/T en T = 1/f
o Frequentie (f) is het omgekeerde van tijd in
seconden (T) en wordt uitgedrukt in Hertz
(Hz) -> f = 1/T
o Amplitude geeft de maximum spanning of
stroomsterkte -> eenvormige frequentie in
openbare netten gebracht op 50 Hertz dwz
dat de spanning van het net 50 maal per
seconde wisselt
o Volledige wisseling noemt men een periode -> 1 periode is 1/50 seconde
• Frequentie wisselstroom = aantal perioden per seconden uitgedrukt in Hertz (Hz) of 1 Hertz = 1 trilling
per seconde -> f = 50 Hz; 1 kHz = 1000 Hz
Symbool wisselstroom &
gelijkstroom
Waarom werkt men met wisselspanning?
• Beter rendement -> vb. bij gloeilampen minder energie, praktisch hetzelfde resultaat
• Meeste elektrische motoren werken met principe wisselende spanning
• Productie elektriciteit in centrales is eenvoudiger
o Opslaan elektriciteit in batterijen gebeurt steeds met gelijkstroom -> enkel gebruik
gelijkstroom als men werkt met batterijen
o Andere gevallen steeds wisselstroom
o Via gelijkrichter overgaan van wisselstroom naar gelijkstroom -> indien wisselstroom wordt
onderbroken tijdens halve periode dat stroom in tegenovergestelde richting zou vloeien
verkrijgt men gelijkstroom
4
1. INLEIDENDE BEGRIPPEN
1.1 BASISBEGRIPPEN
Elektrische stroom vergelijken met vloeistof die door leiding stroomt onder invloed van een niveauverschil (=
een drukverschil)
• Van A naar B
• Snelheid afhankelijk van volgende facetten:
o Hoogteverschil H van vloeistofniveaus
o Weerstand van de leiding
=> Onder invloed van potentiaalverschil gaan er elektronen stromen door een geleider
• Stroomsterkte (snelheid) afhankelijk van volgende factoren
o Potentiaalverschil
o Weerstand geleider
1.1.1 STROOMSTERKTE
Symbool: I
Eenheid: Ampère (A) of MilliAmpère (mA) -> 1A = 1000 mA
“Stroomsterkte” is hetzelfde als “debiet” voor water -> bij bepaalde druk laat fijn buisje weinig water door, buis
met grotere diameter en zelfde druk laat meer water door
=> Elektrische leiding onder bepaalde spanning laat meer stroom (Ampères) door naarmate diameter groter is
1.1.2 SPANNING (= POTENTIAALVERSCHIL)
Symbool: U
Eenheid: Volt (V) of kiloVolt (kV) -> 1kV = 1000V
Spanning elektriciteitsmeter: 230V of 230/400V
“spanning” is hetzelfde als “druk” voor water -> in buis met bepaalde diameter stroomt meer water naarmate
druk hoger is
=> groter vermogen kan door zelfde leiding geleverd worden naarmate spanning hoger is
Eigenschap elektriciteit: potentiaal verschil vereffenen (terug brengen naar 0V) -> stroom van elektronen
bewegen van het ene punt naar het andere
Geleider = een stof die gemakkelijk deze elektronen door laat, Zie p. 7 voor opdeling
elektriciteitsnet volgens
• Vb. goede geleider: koperdraad
wisselspanning
• Vb. slechte geleider: hout, aarde, lucht
Potentiaal = eigenschap om elektronen af te staan of aan te nemen
1
,Potentiaalverschil opwekken op verschillende manieren
• Galvanische methode
o Principe galvanisch element: als 2 verschillende materialen
(meestal metalen) ondergedompeld in een zuur zal elk
metaal afzonderlijk een verschillen potentiaal bezitten
o De 2 metalen verbinden met goed geleidend materiaal -> elektronen stromen van hoogste (+)
naar laagste (-) potentiaal
o Kathode = het negatief geladen metaal (vb. zink)
o Anode = positief gelade, metaal (vb. koper)
o Vaste polariteit: zink blijft steeds negatief geladen en koper steeds positief geladen (=
gelijkspanning
o Toegepast bij een batterij
1.1.3 WEERSTAND
Symbool: R
Eenheid: Ohm (0)
Weerstand elektrische geleider heeft eigenschap om zich te verzetten tegen doorstromen van elektriciteit ->
bepaald door materiaal geleider en afmetingen.
• Leidingen met lage weerstand nodig om elektriciteit naar elektrische toestellen te transporteren ->
leidingen bestaande uit een materiaal dat elektriciteit goed geleidt (vb. koper)
• I Ohm is de weerstand van een kolom kwik van 106,3cm lengte, 1mm² doorsnede en bij 0°C
1.2 DE WET VAN OHM
Weerstand die stroom ondervindt in een geleider is recht evenredig met de spanning en omgekeerd evenredig
met de stroomsterkte
Formule: R = U/I OF I = U/R OF U=IxR
Eenheden:
• Spanning (U): Volt (V) of kiloVolt (kV)
• Stroomsterkte (I): Ampère (A) of milliAmpère (mA)
• Weerstand R: Ohm (Ω)
1.3 DE WET VAN POUILLET
Weerstand die een stromende vloeistof zal ondervinden in een leiding is in functie van:
• Lengte leiding
• Sectie (= diameter) leiding
• Aard materiaal (gladheid, bochten,…)
=> weerstand elektrische stroom in geleider is recht evenredig met lengte en soortgelijke weerstand van
geleider en omgekeerd evenredig met oppervlakte van doorsnede geleider
Formule: R = Ჹ x (L/S)
Zie p.9 voor tabel
soortgelijke weerstand
van enkele materialen
2
,Eenheden:
• Weerstand (R): Ohm (Ω)
• Lengte (L): meter (m)
Soortgelijke weerstand eigen aan materiaal -> rho (Ჹ) = Ω x mm²/m
Oppervlakte loodrechte doorsnede geleider (S) in mm²
Voorbeeld: een elektriciteitskabel in koper met diameter 1,5mm² en lengte 30m heeft een weerstand van
0,0175 x (30 x 2) / 1,5 = 0,70 Ω -> lengte kabel x2 want kabel gaat heen en terug
1.4 HET VERMOGEN
Het vermogen = het product van de spanning en de stroomsterkte
Symbool: P
Eenheid: Watt (W) of kiloWatt (kW) of VoltAmpère (VA)
• 1 kW = 1000 W • 1 W = 0239 calorie per seconde
• 1VA = IW • 1 pk = 735 W
Formule: P = U x I OF I = P/U OF U = P/I
=> aangezien U = I x R dan is P = I² x R
Eenheden:
Zie p.10 voor voorbeeld
• Vermogen (P): Watt (W) en oefening
• Spanning (U): Volt (V)
• Stroomsterkte (I): Ampère (A)
1.5 ARBEID OF ENERGIE
Arbeid/energie = het product van het vermogen en de tij -> geleverde elektrische energie
Symbool: W
Eenheid: Joule (J) of Wattseconde (Ws) of Wattuur (Wh) of kiloWattuur (kWh)
• 1 kWh = 1000 Wh • 1 Wh = 3600 J
• 1 Ws = 1 J • 1 kWh = 3 600 000 J
• 1 Wh = 60 x 60 Ws
Formule: W = P x T
Eenheden:
• Arbeid (W): Wattseconde (Ws)
Zie p.11 voor voorbeeld
• Tijd (t): seconde (s)
en oefening
• Vermogen (P): Watt (W)
Elektriciteitsmeter geeft verbruik aan in kWh.
Verbruik toestel komt overeen met bepaalde hoeveelheid verrichte arbeid -> hoeveelheid killoWatturen is het
product van het aantal kiloWatt met aantal verbuiksuren (kWh = kW x verbruiksuren)
3
, 1.6 GELIJKSTROOM – WISSELSTROOM (DC OF AC)
Gelijkstroom = elektronen stromen onder een constante spanning, met een constante snelheid
(stroomsterkte), in dezelfde richting, door een geleider
• Veel elektronische componenten werken op lage
gelijkstroom (DC) spanning -> aan/in het toestel AC
spanning van elektriciteitsnet omvormen naar lagere (DC)
spanning door uitwendige spanningsadapter of
ingebouwde voeding
• Spanningsadapter naast gelijkrichter ook transformator
• In tegenstelling tot AC netspanning voor woning (gestandaardiseerd op 230V of 400V) bestaat er een
grote variatie in DC spanningen -> elk hun eigen specifieke spanningsadapter of ingebouwde voeding
Wisselstroom = steeds wisselende spanning en elektronenstroom afwisselend van richting veranderen en
wisselen van 0 naar max positief over 0 naar max negatief en terug naar 0
• Principe sinusoïdale kurve
o Bij f = 50 Hz zijn er 50 perioden/s, elke periode duurt dus 1/50 s -> 50 x 1/50 = 1 OF f x T = 1
waaruit f = 1/T en T = 1/f
o Frequentie (f) is het omgekeerde van tijd in
seconden (T) en wordt uitgedrukt in Hertz
(Hz) -> f = 1/T
o Amplitude geeft de maximum spanning of
stroomsterkte -> eenvormige frequentie in
openbare netten gebracht op 50 Hertz dwz
dat de spanning van het net 50 maal per
seconde wisselt
o Volledige wisseling noemt men een periode -> 1 periode is 1/50 seconde
• Frequentie wisselstroom = aantal perioden per seconden uitgedrukt in Hertz (Hz) of 1 Hertz = 1 trilling
per seconde -> f = 50 Hz; 1 kHz = 1000 Hz
Symbool wisselstroom &
gelijkstroom
Waarom werkt men met wisselspanning?
• Beter rendement -> vb. bij gloeilampen minder energie, praktisch hetzelfde resultaat
• Meeste elektrische motoren werken met principe wisselende spanning
• Productie elektriciteit in centrales is eenvoudiger
o Opslaan elektriciteit in batterijen gebeurt steeds met gelijkstroom -> enkel gebruik
gelijkstroom als men werkt met batterijen
o Andere gevallen steeds wisselstroom
o Via gelijkrichter overgaan van wisselstroom naar gelijkstroom -> indien wisselstroom wordt
onderbroken tijdens halve periode dat stroom in tegenovergestelde richting zou vloeien
verkrijgt men gelijkstroom
4
