Samenvatting Elektriciteit en elektronica

ELEKTRICITEIT EN ELEKTRONICA
DEEL 1: ELEKTRICITEIT: GELIJKSTROOMTHEORIE


HOOFDSTUK 1: INLEIDING IN DE ELEKTRICITEIT

1.1 ELEKTRISCH APPARATEN

 Bestaat uit drie blokken
o Opnemer, signaalverwerkend, gedeelte en een weergever
o Voorbeeld: audioverwerking
- microfoon, geluidsgolven in elektrisch signaal, spanning
- grote bak, signaal verwerken, groter maken
- boxen, elektrische spanning in geluidsgolven




1.2 EIGENSCHAPPEN EN OPWEKKING VAN ELEKTRISCHE ENERGIE


1.2.1 VOORDELEN
 Elektrische energie verplaatst zich snel
 Gemakkelijk, met eenvoudige middelen en kleine verliezen, over grote afstanden transporteren
 Makkelijk om te vormen naar andere energievorm, onbegrensd werkgebied
 Geen luchtvervuiling
 Zeer groot comfort
 Verzekert talrijke gevallen onze veiligheid op: op de weg, in lucht, op zee


1.2.2 NADELEN
 Niet in grote hoeveelheden opstapelen
 Onmiddellijk verbruikt worden een geproduceerd
 Bij aanraking gevaarlijk


1.2.3 OPWEKKING VAN ELEKTRISCHE ENERGIE
 Kleine hoeveelheden elektrische energie: galvanische cellen
o Batterijen, accu’s (1,5 V; 9 V) |

 Grote hoeveelheden: centrales (thermische-, kern-, hydro-elektrische, …)

o 230 V |
 Geen bewegende delen = statische bronnen


1.2.4 VAN CENTRALE TOT VERBRUIKER



1

, Energie gaat van de centrale, via transformatoren, met zeer hoge spanning naar hoogspanningskabels
 In de omgeving van de verbruiker wordt de spanning omlaag getransformeerd




1.3 UITWERKING VAN ELEKTRISCHE ENERGIE


THERMISCHE VERSCHIJNSELEN
 Arbeid door stroom geleverd -> omzetting in warmte
 Joule-effect
 Toepassingen: elektrische verwarming, strijkijzer, broodrooster


CHEMISCHE VERSCHIJNSELEN
 Vaak bij vloeibare geleiders, elektrolyten
 Elektrolyse = potentiaalverschil tussen twee metalen elektroden in een elektrolyt -> er komen stoffen vrij
aan de elektroden en gaan er metaaldeeltjes van de elektroden naar de elektrolyt
 Toepassingen: elektrochemie: elektronmetallurgie = winning van metalen


LICHTVERSCHIJNSELEN
 Toepassingen: ledlamp, gasontladingsverlichtingsbuizen


MAGNETISCHE VERSCHIJNSELEN
 Geïsoleerde koperen draad winden rond stuk ijzer en koperen draad aansluiten op elektrische bron -> dan
trekt het ene stuk ijzer aan het andere -> magnetisch
 Elektrische bel


MECHANISCHE VERSCHIJNSELEN
 Elektrische energie -> mechanische energie
 Vb. elektromotor


FYSIOLOGISCHE VERSCHIJNSELEN
 Gevaar voorpersonen -> elektrocutie
 Dodelijke elektrocutie = 60V
 Veiligheidsspanning = tot 24V
 Ook genezende invloed -> geneeskunde



HOOFDSTUK 2: OPBOUW VAN DE STOF


2

, 2.1 INLEIDING + 2.2 ELEKTRISCHE EIGENSCHAPPEN VAN HET ATOOM

 Alle stoffen opgebouwd uit moleculen -> atomen: elektrisch neutraal -> kern: neutronen: elektrisch
neutraal + protonen: elektrisch positief EN elektronen: elektrisch negatief
 Lading Q proton = lading Q elektron; enkel tegengesteld teken
 Q = 1.602*10^-19
 Aantal protonen in kern = aantal elektronen rond kern
 Atoom = elektrisch neutraal

2.3 ENERGIE VAN HET ELEKTRON

 Kinetische energie = energie van beweging
 Potentiële energie = energie van plaats
 Elektronenschil met een grotere schaal: hoger energieniveau
 Vrijmaken van een elektron -> toevoegen van energie

2.4 VRIJE ELEKTRONEN

 = elektronen die zich vrij bewegen in de materie van het ene naar het andere atoom

SOORTEN MATERIALEN
 Geleiders = bevatten veel vrije e per eenheid van volume (goud, zilver, koper)
 Isolatoren = bevatten geen of zeer weinig vrije e per eenheid van volume (mica, polystyreen)
 Halfgeleiders = zie elektronica
 Supergeleiders = materialen met supergeleidende eigenschappen
o Elektrische weerstand = 0
o Beneden een bepaalde temperatuur (kwik bij 4.15K, tin bij 7.2K)

2.5 NEGATIEF EN POSITIEF GELADEN LICHAMEN

 Een lichaam heeft een elektrische lading, wanneer het minder of meer elektronen heeft dan normaal
o Negatief -> te veel elektronen
o Positief -> te weinig elektronen
 Drang naar herstel van een verbroken evenwicht, drang naar neutrale toestand
o Negatief geladen lichaam -> drang om elektronen af te staan
o Positie geladen lichaam -> drang om elektronen op te nemen

2.6 ELEKTRISERING DOOR WRIJVING

 Elektrische ladingen met zelfde teken stoten elkaar af
o + en + | - en –
 Elektrische ladingen van tegengesteld teken trekken elkaar aan
o + en –


STATISCHE ELEKTRICITEIT
 Geladen lichamen bekomen door
o Wrijving tussen slecht geleidende voorwerpen, lucht, gas | warmte
o Mechanische druk | influentie

HOOFDSTUK 3: VERPLAATSING VAN ELEKTRONEN



3