Samenvatting Elektriciteit en elektronica

Samenvatting Elektriciteit
Deel 1
Hoofdstuk 1: Inleiding in de elektriciteit....................................................................................................... 1
Hoofdstuk 2: Opbouw van de stof................................................................................................................ 3
Hoofdstuk 3: verplaatsing van elektronen.................................................................................................... 5
Hoofdstuk 4: Elektrische spanning................................................................................................................ 6
Hoofdstuk 5: Elektrische stroom................................................................................................................... 8
Hoofdstuk 6: De elektrische weerstand........................................................................................................ 9
Hoofdstuk 7: Elektrische arbeid en vermogen............................................................................................12
Hoofdstuk 8 Herhalingsoefeningen............................................................................................................. 13
Hoofdstuk 9: Meten van spanning, stroom en weerstand..........................................................................13
Hoofdstuk 10: De condensator................................................................................................................... 14
Hoofdstuk 11: Magnetisme en elektromagnetisme.................................................................................... 16
Hoofdstuk 12: De spoel............................................................................................................................... 19
Hoofdstuk 13: Grafische voorstelling gelijk- en wisselstroom.....................................................................21
Hoofdstuk 14: Veel gebruikte benamingen in wisselstroom.......................................................................22
Hoofdstuk 15: Vergelijking eigenschappen van gelijkstroom en wisselstroom............................................23
Hoofdstuk 16  NIET KENNEN....................................................................................................................... 23
Hoofdstuk 17: Verbruikers op wisselspanning: ideale Ω weerstand, spoel of condensator.........................24
Hoofdstuk 18: Halfgeleiders en diode......................................................................................................... 25
Hoofdstuk 19: Analoog en digitaal.............................................................................................................. 28
Hoofdstuk 20: Datatransmissie................................................................................................................... 29
Hoofdstuk 21: Computerarchitectuur......................................................................................................... 30




Oefeningen:

Hoofdstuk 3/4/5: dia 5, 7

Hoofdstuk 6: cursus p 25, 30

Dia 18,19, 20, 24

Hoofdstuk 7: cursus p 35-36

Hoofdstuk 9: p 48 (zelf opgeschreven  foto 6/11)

Hoofdstuk 13: p 65

DEEL 1: Elektriciteit: gelijkstroomtheorie

Hoofdstuk 1: Inleiding in de elektriciteit

1

,Elektrische apparaten

- Bestaat uit 3 blokken
 Opnemer
 Signaal verwekkend gedeelte
 Weergever
- Blokschema thermometer
 Opnemer: thermistor
 weerstand die gevoelig is voor warmte  verandering van weerstand
 signaalverwerkendgedeelte: brugschakeling
 schakeling die op deze veranderingen reageert
 Weergever: LCD scherm (Liquid Crystal Display)

Voordelen elektrische energie:

- elektrische energie verplaatst zich snel  300.000 km/s
- gemakkelijk over grote afstanden transporteren (met eenvoudige middelen en kleine verliezen)
- gemakkelijk met eenvoudige apparatuur om te vormen tot andere energievormen
 onbegrensd werkgebied
- geen luchtvervuiling bij gebruik
- groot comfort
- veiligheid: op de weg, op het spoor, in de lucht, op zee


Nadelen elektrische energie:

- elektrische energie kan men niet in grote hoeveelheden opstapelen
 Wanneer ze geproduceerd is, moet ze onmiddellijk verbruikt worden
 Accumulatoren = uitzondering opstapelaars van elektrische energie in kleine
hoeveelheden
- bij aanraking gevaarlijk (onder 24 volt is het veilig)
 andere energievormen (scheikundige, thermische, mechanische) ook gevaarlijk
 veiligheidsvoorschriften


Opwekken elektrische energie

- Kleine hoeveelheden elektrische energie: galvanische elementen of cellen
 batterijen, accu’s (1,5 V, 9 V)
 DC
 statische bronnen: geen bewegende delen
- Grote hoeveelheden energie: centrales ( thermische-, kern-, hydro elektrische,…
 transport naar verbruikers via hoogspanningkabels
 energie vertrekt vanaf de centrale ( via transformatoren) met een zeer hoge spanning 
In omgeving van verbruikers wordt spanning naar omlaag getransformeerd .( 230
 AC
- thermische centrales, kerncentrales, windmolens, hydro-elektrische centrales
 Afhankelijk van primaire

- blokschema andere betekenis:
 Bron; elektrische centrale of lokale opwekker
 zet primaire energieom in elektrische energie

2

,  Transfo, omvorming en transport: gepaste energie overdracht
 Verbruiker: datgene dat de elektrische energie opneemt

Uitwerkingen van elektrische energie

- Thermische verschijnselen
 arbeid die door een elektrische stroom wordt verricht, wordt dikwijls omgezet in warmte
 joule-effect
 Praktische toepassingen: elektrische verwarming, strijkijzer, broodrooster, smeltstop,…
- Chemische verschijnselen
 elektrische stroomgeleiding kan chemische verschijnselen veroorzaken
 enkel bij vloeibare geleiders (elektrolyten)
 verschijnsel van elektrolyse wordt toegepast in de elektrochemie, in de
elektronmetallurgie voor metaalwinning, …
 opladen van elektrische accumulatoren is eveneens gebaseerd op de elektrochemische
werking van de elektronenstroom
 Altijd vaste + en vaste -
- Lichtverschijnselen
 Als snel bewegende elektronen (o.i.v. spanning) tegen atomen van gasvormige stoffen
botsen, kunnen elektronen hiervan in aangeslagen toestand komen
 Bij terugkeer naar de normale energietoestand wordt elektromagnetische
stralingsenergie uitgezonden, welke in vele gevallen waargenomen wordt als licht
 Praktische toepassingen: gasontladingsverlichtingsbuizen, led,…
 Wanneer een draad voldoende gloeit, dan straalt hij licht uit zoals bij gloeidraadlampen
- Magnetische verschijnselen
 Wanneer we een geïsoleerde koperen draad winden rond een stuk ijzer en de
koperdraad aansluiten op een elektrische bron, trekt het stuk ijzer ander ijzer aan
 praktische toepassingen: elektrische bel, relais en contactoren, elektromagnetische
beveiligingsschakelaars
- Mechanische verschijnselen
 Als een stroomvoerende geleider zich in een magnetisch veld bevindt zal deze een kracht
ondervinden
 Praktische toepassing: de elektromotor
- Fysiologische verschijnselen
 Een elektronenstroom kan gevaar opleveren voor personen elektrocutie
 stroomsterkte van 0,1 A in de hartstreek is levensgevaarlijk voor personen met normale
gezondheid
 Dodelijk elektrocutie bestaat reeds voor spanning van ongeveer 60 V
 De veiligheidsspanning is tot 24 V
 elektrische schokken kunnen ook genezende invloed hebben
 benut in de geneeskunde.
 bij weide afsluitingen wordt dit verschijnsel nuttig toegepast




Hoofdstuk 2: Opbouw van de stof




3

, - Moleculen bestaan uit atomen
 atomen hebben een kern met elektronen die in verschillende banen errond bewegen
 Beweegt volgens ellipsvormige banen rond de kern
 7 Elektronenschillen: K,L,M,N,O,P,Q




- Elektrische lading:
 kern:
 neutronen: geen elektrische lading
 protonen: positief elektrisch geladen: + 1,602.10-19 C
 elektronen: negatief elektrisch geladen: -1,602 .10-19C
 in normale toestand: elektrisch neutraal: protonen = elektronen

- Energie van elektron
 potentiële energie: energie van plaats
 positieve atoomkern trekt negatieve elektronen aan
 kinetische energie: energie van beweging
 grote snelheid waarmee elektronen rond de kern wentelen ontstaat kracht
op de elektronen  van de kern zouden worden weggeslingerd
 Elektronenschil met een grotere straal: hoger energieniveau
 Vrijmaken van een elektron  Toevoegen van energie

Vrije elektronen

- elektronen die zich vrij bewegen in de materie van het ene naar het andere atoom
- Zo verschillende materialen:
 Geleiders: bevatten veel vrije elektronen
 vb: zilver, goud, koper, aluminium,…
 Isolatoren: bevatten geen of zeer weinig vrije elektronen
 vb: mica, polyvinylchloride, polystyreen, porselein,…
 Halfgeleiders: een isolator (Silicium) doperen met een klein aantal vreemde atomen 
verbetert elektrische geleidbaarheid
 Supergeleiders: materialen met supergeleidende eigenschappen
 elektrische weerstand = 0 beneden een bepaalde temperatuur.
 vb: kwik bij 4,15 K, tin bij 7,2K
- Lichaam heeft elektrische lading:
 Negatief (-)  te veel elektronen
 Positief (+)  te weinig elektronen
- Negatief geladen lichamen  drang om elektronen af te staan.
- Positief geladen lichamen  een drang om elektronen op te nemen




- Elektrisering door wrijving
 Wrijven met stuk pels over uiteinde van een harsstaaf  - lading aan het uiteinde
 Wrijven met zijden doek over het uiteinde van een glasstaaf  + lading aan het uiteinde
 2 geëlektriseerde harsstaven of glasstaven in elkaars nabijheid  afstoting

4