Samenvatting Elektriciteit
OPO: Elektriciteit ZA0147 (College ZA5219, Oefensessie ZA5220 (4,25 SP))
Docent: Geert Van Ham
Gebaseerd op: lessen AJ25-26 SEM2, PPT’s, cursus Elektrodynamica
© Viktor Raeymaekers –
D1 - Elektrodynamica
• Wanneer er ladingen in beweging zijn (stroom)
• Bestuderen van elektrische gelijkstroomketens
D1 H1 - Inleiding
Elektrische lading !
• Elektrische lading is een eigenschap van deeltjes die elektrische krachten
veroorzaakt
• Eenheid coulomb [" ]
o Definitie: 1" = de hoeveelheid lading dat in 1% bij 1& door een geleider
gaat
!" $
o '= → 1A = 1 ≈ 6,2. 10&' elektronen/s
!# %
o Elementaire lading e: de lading van 1 elektron (; ≈ 1,6. 10(&) C)
o (1 Faraday [F] = lading van 1 mol e-, niet te verwarren met Farad)
• Zelfde teken stoot af, tegengesteld teken trekt aan
Geleiders & isolatoren
• Geleiders (aangebrachte lading verdeelt zich)
o Vaste stof: kernen zitten vast, e- bewegen à elektronengeleiding
o Vloeistof: geleiding als er ionen aan de vloeistof toegevoegd worden à
ionengeleiding
o Gassen: enkel mogelijk als gas zo warm wordt dat atomen uit elkaar
gaan à elektronen en ionengeleiding (= doorslag)
• Isolatoren (aangebrachte lading blijft lokaal vastzitten)
o Als de methoden van de geleiders niet werken en de ladingsdragers
dus vastzitten
1
, Samenvatting Elektriciteit
(P2) Elektrische stroom
• Als de ladingen door een gesloten circuit van
geleiders met een bron bewegen
*+ $
• Berekenen stroomsterkte: > = *,
? % @ of [A]
• Stroomzin
o Conventioneel: alsof de ladingsdragers
positief zijn: + à -
o Werkelijk: de ladingsdragers zijn negatief: - à +
o De conventionele stroomzin wordt gebruikt in alle berekeningen
• Stroomreferentiepijl: de verwachte richting van de stroom, zin vrij te kiezen,
uiteindelijk moet deze de richting van de conventionele stroomzin volgen (op
voorwaarde dat ' > 0)
(P2) Driftsnelheid
• Als er een spanning is, dan worden elektronen aangetrokken en zouden ze
blijven versnellen (C = DE), maar dit wordt tegengehouden
door de botsingen met kernen
-
• Driftsnelheid F* ? . @: de gemiddelde snelheid waarmee de
elektronen bewegen, standaard is dit ongeveer 0,2 à
0,5 mm/s
• Stroom berekenen met driftsnelheid
1. Stel: I = # vrije ladingen/m3, een vrije lading van een elektron of een
ion zijn
2. Stel: J = de lading van één vrije lading, als de vrije
lading een elektron is, dan is J = ;
3. KJ = J. I. &. KL
!"
4. Met ' = !#
en KL = KM. N! : > = O. P. Q. F*
/ !0 0
• Stroomdichtheid R ?-!@ = !/ = J. I. N! = / (in rechte
geleider kan je S als een scalar zien (meestal), maar als de geleider niet
draadvormig is, dan gaat de stroom in verschillende richtingen en wordt de
stroomdichtheid in een punt een vector) (of dus ' = ∬ S⃗. K&⃗)
(P3) Elektrische spanning
• Definitie: de arbeid die nodig is om een ladingseenheid (1") te verplaatsen
tussen de twee punten
• Hoogste potentiaal krijgt een +, de laagste een -
• Spanning is het potentiaalverschil tussen twee punten
• Spanningsreferentiepijl wijst naar de kant met de hoogste potentiaal
2
, Samenvatting Elektriciteit
(P4) Elektrische ketens
• Generatorpijlsysteem: ' en V in dezelfde richting
• Verbruikerpijlsysteem: ' en V in tegengestelde richting
• ' met groene pijl, V met rode pijl
(P5) Weerstand
• Over verbruikers en geleiders staat een spanningsval
• Te berekenen volgens de wet van Ohm: V = W. '
1.3
• Weerstand door een geleider: wet van Pouillet: W = /
(met X de soortelijke
weerstand bij een bepaalde temperatuur)
!6
• Omdat X afh. van de temperatuur is, verandert je weerstand: W!45 = !0
• Rekenen met verschillende temperaturen
o Onder normale omstandigheden: ∆W = Z7 . W7 . ∆[
o Normaal gezien is Z bij 0°C gegeven
o Of dus: W589:; = W<:! . (1 + Z<:! . ([589:; − [<:! )) à belangrijk dat Z bij
de oude temperatuur is
o Als je dus BVB Z bij 0°C en R bij 40°C kent en je wilt R bij 100°C
berekenen, dan moet je eerst de formule invullen met Z op 0°C en
W589:; op 40°C en zo W<:! (0°C) berekenen. Daarna kan je de formule
met 0 en 100 °C invullen
• Soorten weerstand
o PTC: positief, R stijgt als T stijgt
o NTC: negatief, R daalt als T stijgt
o LDR: licht
o VDR: spanning
o MDR: magnetische velden
(P6) Soorten bronnen
• Spanningsbron: spanning constant, met W8 (klein) in serie
• Stroombron: stroom constant, met W8 (groot) in parallel
(P7) Energie en vermogen
=
• We leerden dat 1` de arbeid is om 1" te verplaatsen (1V = 1 $), als je weet
$
dat 1A = 1 % is, dan is V. ' de arbeid in 1s geleverd (of later het vermogen in
Watt)
#
• Formeel zeg je: Kb = V. KJ = V. '. KM of b = ∫7 V. '. KM
!>
• Vermogen: d = = V. '
!#
3
OPO: Elektriciteit ZA0147 (College ZA5219, Oefensessie ZA5220 (4,25 SP))
Docent: Geert Van Ham
Gebaseerd op: lessen AJ25-26 SEM2, PPT’s, cursus Elektrodynamica
© Viktor Raeymaekers –
D1 - Elektrodynamica
• Wanneer er ladingen in beweging zijn (stroom)
• Bestuderen van elektrische gelijkstroomketens
D1 H1 - Inleiding
Elektrische lading !
• Elektrische lading is een eigenschap van deeltjes die elektrische krachten
veroorzaakt
• Eenheid coulomb [" ]
o Definitie: 1" = de hoeveelheid lading dat in 1% bij 1& door een geleider
gaat
!" $
o '= → 1A = 1 ≈ 6,2. 10&' elektronen/s
!# %
o Elementaire lading e: de lading van 1 elektron (; ≈ 1,6. 10(&) C)
o (1 Faraday [F] = lading van 1 mol e-, niet te verwarren met Farad)
• Zelfde teken stoot af, tegengesteld teken trekt aan
Geleiders & isolatoren
• Geleiders (aangebrachte lading verdeelt zich)
o Vaste stof: kernen zitten vast, e- bewegen à elektronengeleiding
o Vloeistof: geleiding als er ionen aan de vloeistof toegevoegd worden à
ionengeleiding
o Gassen: enkel mogelijk als gas zo warm wordt dat atomen uit elkaar
gaan à elektronen en ionengeleiding (= doorslag)
• Isolatoren (aangebrachte lading blijft lokaal vastzitten)
o Als de methoden van de geleiders niet werken en de ladingsdragers
dus vastzitten
1
, Samenvatting Elektriciteit
(P2) Elektrische stroom
• Als de ladingen door een gesloten circuit van
geleiders met een bron bewegen
*+ $
• Berekenen stroomsterkte: > = *,
? % @ of [A]
• Stroomzin
o Conventioneel: alsof de ladingsdragers
positief zijn: + à -
o Werkelijk: de ladingsdragers zijn negatief: - à +
o De conventionele stroomzin wordt gebruikt in alle berekeningen
• Stroomreferentiepijl: de verwachte richting van de stroom, zin vrij te kiezen,
uiteindelijk moet deze de richting van de conventionele stroomzin volgen (op
voorwaarde dat ' > 0)
(P2) Driftsnelheid
• Als er een spanning is, dan worden elektronen aangetrokken en zouden ze
blijven versnellen (C = DE), maar dit wordt tegengehouden
door de botsingen met kernen
-
• Driftsnelheid F* ? . @: de gemiddelde snelheid waarmee de
elektronen bewegen, standaard is dit ongeveer 0,2 à
0,5 mm/s
• Stroom berekenen met driftsnelheid
1. Stel: I = # vrije ladingen/m3, een vrije lading van een elektron of een
ion zijn
2. Stel: J = de lading van één vrije lading, als de vrije
lading een elektron is, dan is J = ;
3. KJ = J. I. &. KL
!"
4. Met ' = !#
en KL = KM. N! : > = O. P. Q. F*
/ !0 0
• Stroomdichtheid R ?-!@ = !/ = J. I. N! = / (in rechte
geleider kan je S als een scalar zien (meestal), maar als de geleider niet
draadvormig is, dan gaat de stroom in verschillende richtingen en wordt de
stroomdichtheid in een punt een vector) (of dus ' = ∬ S⃗. K&⃗)
(P3) Elektrische spanning
• Definitie: de arbeid die nodig is om een ladingseenheid (1") te verplaatsen
tussen de twee punten
• Hoogste potentiaal krijgt een +, de laagste een -
• Spanning is het potentiaalverschil tussen twee punten
• Spanningsreferentiepijl wijst naar de kant met de hoogste potentiaal
2
, Samenvatting Elektriciteit
(P4) Elektrische ketens
• Generatorpijlsysteem: ' en V in dezelfde richting
• Verbruikerpijlsysteem: ' en V in tegengestelde richting
• ' met groene pijl, V met rode pijl
(P5) Weerstand
• Over verbruikers en geleiders staat een spanningsval
• Te berekenen volgens de wet van Ohm: V = W. '
1.3
• Weerstand door een geleider: wet van Pouillet: W = /
(met X de soortelijke
weerstand bij een bepaalde temperatuur)
!6
• Omdat X afh. van de temperatuur is, verandert je weerstand: W!45 = !0
• Rekenen met verschillende temperaturen
o Onder normale omstandigheden: ∆W = Z7 . W7 . ∆[
o Normaal gezien is Z bij 0°C gegeven
o Of dus: W589:; = W<:! . (1 + Z<:! . ([589:; − [<:! )) à belangrijk dat Z bij
de oude temperatuur is
o Als je dus BVB Z bij 0°C en R bij 40°C kent en je wilt R bij 100°C
berekenen, dan moet je eerst de formule invullen met Z op 0°C en
W589:; op 40°C en zo W<:! (0°C) berekenen. Daarna kan je de formule
met 0 en 100 °C invullen
• Soorten weerstand
o PTC: positief, R stijgt als T stijgt
o NTC: negatief, R daalt als T stijgt
o LDR: licht
o VDR: spanning
o MDR: magnetische velden
(P6) Soorten bronnen
• Spanningsbron: spanning constant, met W8 (klein) in serie
• Stroombron: stroom constant, met W8 (groot) in parallel
(P7) Energie en vermogen
=
• We leerden dat 1` de arbeid is om 1" te verplaatsen (1V = 1 $), als je weet
$
dat 1A = 1 % is, dan is V. ' de arbeid in 1s geleverd (of later het vermogen in
Watt)
#
• Formeel zeg je: Kb = V. KJ = V. '. KM of b = ∫7 V. '. KM
!>
• Vermogen: d = = V. '
!#
3
