Hoofdstuk 5 Natuurkunde vwo 4
§5.1 Elektrische stroom en spanning
Apparaten en energie
Iedere stroomkring bevat in elk geval een spanningsbron, een of meerdere geleiders
waardoor stroom kan lopen en het energiegebruikende apparaat.
Lading en materie
Een atoom bestaat uit een atoomkern met daaromheen een elektronenwolk
(atoommodel van Rutherford). Ieder elektron in de elektronenwolk geeft een
negatieve lading. De atoomkern heeft een positieve lading. De netto lading van het
atoom is neutraal. Het symbool voor lading is Q met eenheid Coulomb
(C). Het elektron is het deeltje met de kleine lading die vrij in de natuur
voorkomt. Deze hoeveelheid lading noem je de elementaire lading (e)
(1,602 ⋅ 10-19 C).
Een atoom kan elektronen erbij krijgen of kwijtraken. Het atoom met meer of minder
elektronen is een ion. Raakt een atoom 1 of meerdere elektronen kwijt, dan ontstaat
een positief ion.
Lading en stroom
Onder invloed van een spanningsbron in een stroomkring bewegen meer elektronen
van de ene kant van de draad naar de andere kant dan andersom. Er wordt dan netto
lading verplaatst. Dit verplaatsen van lading noem je elektrische stroom. De sterkte
van de stroom geeft aan hoeveel lading per tijdseenheid een dwarsdoorsnede van de
draad passeert. De eenheid van stroomsterkte is ampère met symbool A. Formule:
𝑄
I= ∆𝑡
- I is de stroomsterkte in A.
- Q is de hoeveelheid verplaatste lading in C.
- ∆t is de tijd waarin de lading is verplaatst in s.
De richting van de stroom is gedefinieerd als de richting waarin positieve lading
beweegt. De stroom loopt altijd van de positieve pool van de spanningsbron naar de
negatieve pool. Stroom loopt dus altijd van plus naar min.
Lading en energie:
Er is een spanningsbron nodig om een stroom te laten lopen. De spanningsbron
'dwingt' de elektronen door de stroomkring en geeft daarbij elektrische energie aan de
elektronen. Bij het verplaatsen van de elektronen wordt dus ook de energie verplaatst.
, Je zegt dat de stroom de energie vervoert. Als de stroom door het apparaat gaat, wordt
de elektrische energie omgezet in warmte, licht of beweging.
De spanning over de aansluitpunten van een spanningsbron is gedefinieerd als de
hoeveelheid elektrische energie die wordt meegegeven aan een lading van 1 coulomb.
In formulevorm schrijf je:
∆𝐸
U= 𝑄
- U is de spanning in V.
- ∆E is de meegegeven elektrische energie in J.
- Q is de lading in C.
Meten van spanning en stroomsterkte:
Spanning meet je met een spanningsmeter/voltmeter. Stroomsterkte meet je met een
stroommeter/ampèremeter. Met een multimeter kun je spanning en stroomsterkte
meten. Met een keuzeknop stel je de grootheid en zijn bereik in.
Stroomsterkte meet je door de stroommeter in serie aan te sluiten met het voorwerp
waardoor de stroom loopt. Spanning meet je door de spanningsmeter parallel aan te
sluiten aan het voorwerp.
§5.2 Weerstand en geleiding:
Weerstand van het materiaal:
Materialen waardoor lading zich goed kan verplaatsen, noem je geleiders. Wanneer er
stroom loopt door een geleider, komen de bewegende elektronen positief geladen
ionen tegen. Die veranderen de snelheid en de richting van de elektronen. In welke
mate dit gebeurt, hangt af van de soort ionen en de spreiding over het materiaal. Het
materiaal is dus van invloed op de sterkte van de stroom. Dit verschijnsel noem je
weerstand met symbool R. De eenheid van weerstand is ohm met symbool Ω. De
weerstand die de stroom ondervindt in een geleider is niet alleen afhankelijk van het
soort materiaal, maar ook van de lengte en de dwarsdoorsnede van de geleider.
Is de dwarsdoorsnede van de geleider twee keer zo groot, dan passeren tegelijkertijd
twee keer zoveel elektronen. De weerstand van de geleider is dan ook twee keer zo
klein. Is het blok twee keer zo lang, dan zullen de elektronen twee keer zoveel ionen
tegenkomen. De weerstand van de geleider is dan ook twee keer zo groot.
Voor de weerstand van een geleider geldt:
ρ*𝑙
R= 𝐴
- R is de weerstand in Ω.
- ρ is de soortelijke weerstand in Ω m (Binas tabel 8 t/m 10).
A is de dwarsdoorsnede in m2 (A =
1
- 4
* π * d2).
§5.1 Elektrische stroom en spanning
Apparaten en energie
Iedere stroomkring bevat in elk geval een spanningsbron, een of meerdere geleiders
waardoor stroom kan lopen en het energiegebruikende apparaat.
Lading en materie
Een atoom bestaat uit een atoomkern met daaromheen een elektronenwolk
(atoommodel van Rutherford). Ieder elektron in de elektronenwolk geeft een
negatieve lading. De atoomkern heeft een positieve lading. De netto lading van het
atoom is neutraal. Het symbool voor lading is Q met eenheid Coulomb
(C). Het elektron is het deeltje met de kleine lading die vrij in de natuur
voorkomt. Deze hoeveelheid lading noem je de elementaire lading (e)
(1,602 ⋅ 10-19 C).
Een atoom kan elektronen erbij krijgen of kwijtraken. Het atoom met meer of minder
elektronen is een ion. Raakt een atoom 1 of meerdere elektronen kwijt, dan ontstaat
een positief ion.
Lading en stroom
Onder invloed van een spanningsbron in een stroomkring bewegen meer elektronen
van de ene kant van de draad naar de andere kant dan andersom. Er wordt dan netto
lading verplaatst. Dit verplaatsen van lading noem je elektrische stroom. De sterkte
van de stroom geeft aan hoeveel lading per tijdseenheid een dwarsdoorsnede van de
draad passeert. De eenheid van stroomsterkte is ampère met symbool A. Formule:
𝑄
I= ∆𝑡
- I is de stroomsterkte in A.
- Q is de hoeveelheid verplaatste lading in C.
- ∆t is de tijd waarin de lading is verplaatst in s.
De richting van de stroom is gedefinieerd als de richting waarin positieve lading
beweegt. De stroom loopt altijd van de positieve pool van de spanningsbron naar de
negatieve pool. Stroom loopt dus altijd van plus naar min.
Lading en energie:
Er is een spanningsbron nodig om een stroom te laten lopen. De spanningsbron
'dwingt' de elektronen door de stroomkring en geeft daarbij elektrische energie aan de
elektronen. Bij het verplaatsen van de elektronen wordt dus ook de energie verplaatst.
, Je zegt dat de stroom de energie vervoert. Als de stroom door het apparaat gaat, wordt
de elektrische energie omgezet in warmte, licht of beweging.
De spanning over de aansluitpunten van een spanningsbron is gedefinieerd als de
hoeveelheid elektrische energie die wordt meegegeven aan een lading van 1 coulomb.
In formulevorm schrijf je:
∆𝐸
U= 𝑄
- U is de spanning in V.
- ∆E is de meegegeven elektrische energie in J.
- Q is de lading in C.
Meten van spanning en stroomsterkte:
Spanning meet je met een spanningsmeter/voltmeter. Stroomsterkte meet je met een
stroommeter/ampèremeter. Met een multimeter kun je spanning en stroomsterkte
meten. Met een keuzeknop stel je de grootheid en zijn bereik in.
Stroomsterkte meet je door de stroommeter in serie aan te sluiten met het voorwerp
waardoor de stroom loopt. Spanning meet je door de spanningsmeter parallel aan te
sluiten aan het voorwerp.
§5.2 Weerstand en geleiding:
Weerstand van het materiaal:
Materialen waardoor lading zich goed kan verplaatsen, noem je geleiders. Wanneer er
stroom loopt door een geleider, komen de bewegende elektronen positief geladen
ionen tegen. Die veranderen de snelheid en de richting van de elektronen. In welke
mate dit gebeurt, hangt af van de soort ionen en de spreiding over het materiaal. Het
materiaal is dus van invloed op de sterkte van de stroom. Dit verschijnsel noem je
weerstand met symbool R. De eenheid van weerstand is ohm met symbool Ω. De
weerstand die de stroom ondervindt in een geleider is niet alleen afhankelijk van het
soort materiaal, maar ook van de lengte en de dwarsdoorsnede van de geleider.
Is de dwarsdoorsnede van de geleider twee keer zo groot, dan passeren tegelijkertijd
twee keer zoveel elektronen. De weerstand van de geleider is dan ook twee keer zo
klein. Is het blok twee keer zo lang, dan zullen de elektronen twee keer zoveel ionen
tegenkomen. De weerstand van de geleider is dan ook twee keer zo groot.
Voor de weerstand van een geleider geldt:
ρ*𝑙
R= 𝐴
- R is de weerstand in Ω.
- ρ is de soortelijke weerstand in Ω m (Binas tabel 8 t/m 10).
A is de dwarsdoorsnede in m2 (A =
1
- 4
* π * d2).
