Elektronica en elektriciteit
DEEL 1: elektriciteit: gelijkstroomtheorie
HS 1. Inleiding in de elektriciteit
1.1 elektrische apparaten
- we spreken ve elek apparaat als h voldoet ah onderstaande schema:
1.1.1 blokschema van een thermometer
-
- id opnemer zit weerstand gevoelig vr warmte = Thermistor -> waarde vd weerstand veranderd als temp veranderd
- in signaal verwerkend deel zit schakeling opgenomen die op deze verandering reageert. Dergelijke schakeling is brugschakeling. Deze
levert elektrisch signaal ad weergever (hier LED-scherm) (LED = Liquid Crystal Display)
1.1.2 blokschema audioverwerking
1.2 eigenschappen & opwekking van elektrische energie
1.2.1 voordelen
- elek E verplaatst zich snel ( = snelheid vh licht = 300.000 km/s)
- elek E kan je gemakkelijk over grote afstanden transporteren
- elek E is makkelijk om te vormen nr andere E-vorm
- elek E veroorzaakt gn luchtvervuiling bij gebruik
- elek E geeft ons zeer groot comfort
- elek E verzekert in vele gevallen onze veiligheid: od weg, oh spoor, od zee, id lucht
1.2.2 nadelen
- elek E kan men nt in grote hvlhdn opstapelen. Moet onmiddellijk gebruikt w na productie (accumulatoren zijn uitzondering)
- elek E is bij aanraking gevaarlijk; ook andere E-vormen
1.2.3 opwekking v elektrische energie
- kleine hvlhd elek E: galvanische elementen of cellen. Batterijen, accu’s (1,5 V ; 9V) DC
- grote hvlhdn elek E: centralen. Het transport nr verbruikers gebeurt via hoogspanningskabels, waar E vertrekt vanaf centrale (via
transformatoren) met zeer hoge spanning. Id omgeving vd verbruikers w de spanning nr omlaag getransformeerd (230 V) ~ AC
,1.2.4 van centrale tot verbruiker
1.3 uitwerking van elektrische energie
1.3.1 thermische verschijnselen
- de arbeid die door elek stroom w verricht, w vaak omgezet in warmte. Thermisch effect dat samengaat met elek stroom noemt men
Joule-effect. Bv; elek verwarming, stijltang, strijkijzer, broodrooster…
1.3.2 chemische verschijnselen
- elek stroom kan ook chem verschijnselen veroorzaken; geval bij vloeibare geleiders, elektrolyten. Indien potentiaalvss w toegepast tss de
2 elektroden die in elektrolyten zitten, zullen stoffen uit elektrolyt vrijgemaakt w en ad elektroden verschijnen
1.3.3 lichtverschijnselen
- als snelbewegende e- (oiv spanning) tgn atomen v gasvormige stoffen botsen, knn e- hiervan in aangeslagen toest komen. Bij terugkeren
nr normale toest, w elektromagnetische stalings-E uitgezonden -> w waargenomen als licht
1.3.4 magnetische verschijnselen
- wnr we geïsoleerde Cu-draad winden rond stuk Fe en Cu-draad aansluiten op elek bron, trekt stuk Fe een ander Fe aan -> magnetisch
- bv: elek bel, relais & contactoren…
1.3.5 mechanische verschijnselen
- als stroom voerende geleider in magnetisch veld bevindt zal deze kracht ondervinden, bv elektromotor…
1.3.6 fysiologische verschijnselen
- e—stroom kan gevaar opleveren vr pers (elektrocutie). Stroomsterkte v 0,1 A id hartstreek is levensgevaarlijk vr pers met normale
gezondheid. Dodelijke elektrocutie vr spanning v 60V
- veiligheidsspanning is 24 V
HS 2. Opbouw van een stof
2.2 elektrische eigenschappen van een atoom
- kern: n° : geen elek lading
p+ : positief elek geladen: + 1,602 * 10-19 C
- elektronen: e- : negatief elek geladen: - 1,602 * 10-19 C
2.3 energie van een elektron
- op e- werken 2 krachten:
1) de + atoomkern trekt – e- aan: potentiële E
2) dr grote snelheid vd e- ontstaat kracht op de e-, wrdr ze vd kern w weggeslingerd, kinetische E
- kracht die e- wil verwijderen vd kern, w in evenwicht gehouden dr aantrekkingskrachten vd kern
2.4 vrij elektronen
- e- knn v buitenste baan verspringen nr buitenste baan ve ander atoom. Na korte tijd zijn deze e - los & behoren ze tot geen enkel atoom
-> het zijn vrije e- -> zo bekomt men vss soorten materialen
, - geleiders: goede geleiders vr e-stroom zijn materialen die veel vrije e- / Volume-eenheid hbn; Ag, Au, Cu, Al…
- isolatoren of slechte geleiders: vr e-stroom hbn gn/weinig vrije e-, bv mica, pertinax, porselein, polysytreen…
- halfgeleiders: bekomt men dr isolator (silicum) te doperen met klein # vreemde atomen, om zo de elek geleidbaarheid te verbeteren
- supergeleiders: materialen die supergeleidende eig vertonen. Supergeleiding is verschijnselen wrbij elek weerstand 0 wordt
2.5 negatief en positief geladen lichamen
- negatief -> te veel elektronen
- positief -> te weinig elektronen
- negatief geladen lich hbn drang om elektronen af te staan
- positief geladen lich hbn drang om elektronen op te nemen
HS 3. Verplaatsing van elektronen
3.1 elektronen in beweging (elektrodynamica)
- wnr we 2 vss geladen lich met metaaldraad verbinden, ontstaat ladingsvss tss de lich en drdr verplaatsing ve e -. deze verplaatsing ver-
trekt vh lich met te veel e- nr lich met te weinig e-
- als e- zich ie bep richting bewegen spreken we v elek stroom
- de verplaatsing v elek ladingsdragers, dr draden en toestellen, noemt men elek stroom
- om blijvende e-verplaatsing te bekomen, moet ladings- onevenwicht tss 2 lich blijven bestaan, ondanks het feit dat er e- verplaats w
-> dit gebeurt in bronnen. Batterij heeft + en – pool. Elke pool is voorzien v aansluitklem. Deze polen zijn lich met vss lading.
id batterij w dr inwendige chem werking, de e- die op + klem toekomen , dr inwendige vd batterij nr – pool gestuurd
3.2 voorstelling v spanningsbronnen
- batterij, accu
- voedingsapparaat --------------------------->
- roterende bron ------------------------------------------------------->
- vss polen bij een cel: zink is negatieve klem, het dopje uit messing is de positieve klem
- vss polen bij platte zaklampbatterij: lange Cu-strookje is negatieve klem, korte Cu-strookje is positieve klem
- rood = positieve klem (warme klem)
- zwart = negatieve klem (koude klem)
HS 4 elektrische spanning
4.1 spanning en eenheid van spanning
- spanning = kracht op de e- om de lading te verplaatsen
- spanning is + als de e- w aangetrokken
- spanning is – als de e- w afgestoten
- eenheid = Volt (V)
- symbool: U
- spanning w aangeduid met pijl v – klem nr + klem
- UAB : A(-) B(+)
DEEL 1: elektriciteit: gelijkstroomtheorie
HS 1. Inleiding in de elektriciteit
1.1 elektrische apparaten
- we spreken ve elek apparaat als h voldoet ah onderstaande schema:
1.1.1 blokschema van een thermometer
-
- id opnemer zit weerstand gevoelig vr warmte = Thermistor -> waarde vd weerstand veranderd als temp veranderd
- in signaal verwerkend deel zit schakeling opgenomen die op deze verandering reageert. Dergelijke schakeling is brugschakeling. Deze
levert elektrisch signaal ad weergever (hier LED-scherm) (LED = Liquid Crystal Display)
1.1.2 blokschema audioverwerking
1.2 eigenschappen & opwekking van elektrische energie
1.2.1 voordelen
- elek E verplaatst zich snel ( = snelheid vh licht = 300.000 km/s)
- elek E kan je gemakkelijk over grote afstanden transporteren
- elek E is makkelijk om te vormen nr andere E-vorm
- elek E veroorzaakt gn luchtvervuiling bij gebruik
- elek E geeft ons zeer groot comfort
- elek E verzekert in vele gevallen onze veiligheid: od weg, oh spoor, od zee, id lucht
1.2.2 nadelen
- elek E kan men nt in grote hvlhdn opstapelen. Moet onmiddellijk gebruikt w na productie (accumulatoren zijn uitzondering)
- elek E is bij aanraking gevaarlijk; ook andere E-vormen
1.2.3 opwekking v elektrische energie
- kleine hvlhd elek E: galvanische elementen of cellen. Batterijen, accu’s (1,5 V ; 9V) DC
- grote hvlhdn elek E: centralen. Het transport nr verbruikers gebeurt via hoogspanningskabels, waar E vertrekt vanaf centrale (via
transformatoren) met zeer hoge spanning. Id omgeving vd verbruikers w de spanning nr omlaag getransformeerd (230 V) ~ AC
,1.2.4 van centrale tot verbruiker
1.3 uitwerking van elektrische energie
1.3.1 thermische verschijnselen
- de arbeid die door elek stroom w verricht, w vaak omgezet in warmte. Thermisch effect dat samengaat met elek stroom noemt men
Joule-effect. Bv; elek verwarming, stijltang, strijkijzer, broodrooster…
1.3.2 chemische verschijnselen
- elek stroom kan ook chem verschijnselen veroorzaken; geval bij vloeibare geleiders, elektrolyten. Indien potentiaalvss w toegepast tss de
2 elektroden die in elektrolyten zitten, zullen stoffen uit elektrolyt vrijgemaakt w en ad elektroden verschijnen
1.3.3 lichtverschijnselen
- als snelbewegende e- (oiv spanning) tgn atomen v gasvormige stoffen botsen, knn e- hiervan in aangeslagen toest komen. Bij terugkeren
nr normale toest, w elektromagnetische stalings-E uitgezonden -> w waargenomen als licht
1.3.4 magnetische verschijnselen
- wnr we geïsoleerde Cu-draad winden rond stuk Fe en Cu-draad aansluiten op elek bron, trekt stuk Fe een ander Fe aan -> magnetisch
- bv: elek bel, relais & contactoren…
1.3.5 mechanische verschijnselen
- als stroom voerende geleider in magnetisch veld bevindt zal deze kracht ondervinden, bv elektromotor…
1.3.6 fysiologische verschijnselen
- e—stroom kan gevaar opleveren vr pers (elektrocutie). Stroomsterkte v 0,1 A id hartstreek is levensgevaarlijk vr pers met normale
gezondheid. Dodelijke elektrocutie vr spanning v 60V
- veiligheidsspanning is 24 V
HS 2. Opbouw van een stof
2.2 elektrische eigenschappen van een atoom
- kern: n° : geen elek lading
p+ : positief elek geladen: + 1,602 * 10-19 C
- elektronen: e- : negatief elek geladen: - 1,602 * 10-19 C
2.3 energie van een elektron
- op e- werken 2 krachten:
1) de + atoomkern trekt – e- aan: potentiële E
2) dr grote snelheid vd e- ontstaat kracht op de e-, wrdr ze vd kern w weggeslingerd, kinetische E
- kracht die e- wil verwijderen vd kern, w in evenwicht gehouden dr aantrekkingskrachten vd kern
2.4 vrij elektronen
- e- knn v buitenste baan verspringen nr buitenste baan ve ander atoom. Na korte tijd zijn deze e - los & behoren ze tot geen enkel atoom
-> het zijn vrije e- -> zo bekomt men vss soorten materialen
, - geleiders: goede geleiders vr e-stroom zijn materialen die veel vrije e- / Volume-eenheid hbn; Ag, Au, Cu, Al…
- isolatoren of slechte geleiders: vr e-stroom hbn gn/weinig vrije e-, bv mica, pertinax, porselein, polysytreen…
- halfgeleiders: bekomt men dr isolator (silicum) te doperen met klein # vreemde atomen, om zo de elek geleidbaarheid te verbeteren
- supergeleiders: materialen die supergeleidende eig vertonen. Supergeleiding is verschijnselen wrbij elek weerstand 0 wordt
2.5 negatief en positief geladen lichamen
- negatief -> te veel elektronen
- positief -> te weinig elektronen
- negatief geladen lich hbn drang om elektronen af te staan
- positief geladen lich hbn drang om elektronen op te nemen
HS 3. Verplaatsing van elektronen
3.1 elektronen in beweging (elektrodynamica)
- wnr we 2 vss geladen lich met metaaldraad verbinden, ontstaat ladingsvss tss de lich en drdr verplaatsing ve e -. deze verplaatsing ver-
trekt vh lich met te veel e- nr lich met te weinig e-
- als e- zich ie bep richting bewegen spreken we v elek stroom
- de verplaatsing v elek ladingsdragers, dr draden en toestellen, noemt men elek stroom
- om blijvende e-verplaatsing te bekomen, moet ladings- onevenwicht tss 2 lich blijven bestaan, ondanks het feit dat er e- verplaats w
-> dit gebeurt in bronnen. Batterij heeft + en – pool. Elke pool is voorzien v aansluitklem. Deze polen zijn lich met vss lading.
id batterij w dr inwendige chem werking, de e- die op + klem toekomen , dr inwendige vd batterij nr – pool gestuurd
3.2 voorstelling v spanningsbronnen
- batterij, accu
- voedingsapparaat --------------------------->
- roterende bron ------------------------------------------------------->
- vss polen bij een cel: zink is negatieve klem, het dopje uit messing is de positieve klem
- vss polen bij platte zaklampbatterij: lange Cu-strookje is negatieve klem, korte Cu-strookje is positieve klem
- rood = positieve klem (warme klem)
- zwart = negatieve klem (koude klem)
HS 4 elektrische spanning
4.1 spanning en eenheid van spanning
- spanning = kracht op de e- om de lading te verplaatsen
- spanning is + als de e- w aangetrokken
- spanning is – als de e- w afgestoten
- eenheid = Volt (V)
- symbool: U
- spanning w aangeduid met pijl v – klem nr + klem
- UAB : A(-) B(+)
