Samenvatting elektriciteit - deel dynamica: 1ba IIW UHasselt

H1: ELEKTRISCHE GROOTHEDEN

ELEKTRISCHE STROOMKRING
= een verplaatsing van elektrische ladingen, meestal vrije elektronen

Spanningsbron: elektronenpomp —> moet ervoor zorgen dat e- rondgepompt worden
+ creëert elektrisch veld E volgens richting van de stroomkring —> kracht op vrije e-

• Elektronenstroomzin
= ladingstransport van neg. ladingen (+ naar -)
• Conventionele stroomzin
= ladingstransport van pos. ladingen (- naar +)

Verbruiker: neemt energie die door e- in de bron werd opgenomen over en zet die om in een nieuwe energievorm
Verbindingsdraden: verbinding bron – verbruiker —> e- leveren energie af aan verbruiker

Elektronen e-: energietransportmiddel

• een elektrische stroomkring verbruikt geen elektronen, dus er gaan er ook geen verloren
• over volledige kring verspreidt

Schakelaar: alleen in een gesloten kring kan elektrische stroom vloeien
—> e- ondervinden elektrische kracht wanneer gesloten —> bewegen in welbepaalde richting

• open: ophoping van ladingen aan contacten —> ontstaan elektrisch veld dat het veld van de bron
tegenwerkt
—> ophoping stopt wanneer velden gelijk zijn aan elkaar —> geen ladingstransport meer

• gesloten: geleidende verbinding tussen contacten —> stroom kan vloeien




+
-

,ELEKTRISCHE SPANNING EN STROOM

BRONSPANNING EN VERBRUIKERSSPANNING
Bronspanning:
= de arbeid nodig om een pos. eenheidslading van de -klem naar de +klem te transporteren via de bron
(arbeid geleverd door bron)
= energie die een pos. eenheidslading opneemt wanneer ze de bron passeert

Verbruikersspanning/spanningsval:
= de arbeid nodig om een pos. eenheidslading van de +klem naar de -klem van de verbruiker te transporteren
(arbeid geleverd door elektrisch veld dat in stand wordt gehouden door bron)
= energie die een pos. eenheidslading afgeeft wanneer ze de verbruiker passeert


Ubron Uverbruiker




𝑎
Formule: U = ∫𝑏 𝐸⃗ . 𝑑 𝑠 (kracht . verplaatsing)
Eenheid: volt (V) 1 V = 1 joule/coulomb

Een spanning (potentiaalverschil) staat tussen 2 punten, een elektrische potentiaal staat op een punt
—> het verschil tussen de potentialen is de elektrische spanning

HOEVEELHEID ELEKTRICITEIT
Hoeveelheid elektriciteit Q:
= de hoeveelheid lading die door een willekeurige doorsnede van een geleider vloeit

Formule: /
Eenheid: coulomb (C)

Hoeveelheid elektriciteit bepaald door het aantal elektronen dat verplaatst wordt
—> 1 C = 6,242 . 1018 elektronen (Qe = -1,602 . 10-19 C)

STROOM EN STROOMDICHTHEID
Stroom
= de hoeveelheid lading die per tijdseenheid door een willekeurige doorsnede van een geleider vloeit


Stroom wordt aangegeven met een referentiepijl en een
stroomgetal.

I > 0: stroomzin volgens referentiepijl
I < 0: stroomzin tegengesteld aan referentiepijl



𝑑𝑄
Formule: I = 𝑑𝑡
Eenheid: ampère (A) 1 A = 1 coulomb per seconde

𝑡
 Formule: Q = ∫0 𝐼 . 𝑑𝑡 (Q = I . t)
 Eenheid: ampère-uur (Ah) (1 Ah = 3600 As = 3600 C)

, • Door een geleider vloeit een stroom van 1 ampère als iedere seconde een lading van 1 coulomb passeert
door een willekeurige doorsnede
• Op ieder moment zal de hoeveelheid lading die een bepaald gebied van de geleider binnenstroomt gelijk
moeten zijn aan de hoeveelheid lading die dat gebied verlaat = wet van behoud van lading
—> stroomsterkte overal gelijk

Stroomdichtheid
= stroom per oppervlakte-eenheid
(beschouwde oppervlak ⊥ weg die ladingen volgen)

𝑑𝐼
Formule: J = 𝑑𝐴
Eenheid: A/m2

ELEKTRISCHE WEERSTAND

De elektrische weerstandswaarde
= een maat voor de tegenstand die een elektrische component biedt tegen de stroomdoorgang
= de verhouding van de spanning over een elektrische component en de stroom door deze elektrische component

𝑈
Formule: R= 𝐼 (wet van Ohm)
Eenheid: ohm () 1  = 1 V/A

WET VAN OHM
Bij metalen geleiders is de stroom recht evenredig met de aangelegde spanning. Voor deze weerstanden is de
weerstandswaarde een constante, ze is onafhankelijk van de aangelegde spanning of stroom en wordt uitsluitend
bepaal door de geometrie, het materiaal en de temperatuur.

—> de recht evenredigheid tussen spanning en stroom is niet algemeen geldig


Weerstandkarakteristiek: naarmate de weerstand groter is zal de
weerstandskarakteristiek naar de verticale as gaan hellen
—> groter wordende U, zelfde I

𝑈
Formule: tan  = 𝐼




WET VAN POUILLET
De weerstandswaarde van een vaste metalen geleider is recht evenredig met de lengte van de geleidere en
omgekeerd evenredig met de doorsnede van de geleider.

𝑙
Formule: R=.𝐴

—> de evenredigheidscoëfficiënt is afhankelijk van het materiaal en de temperatuur = soortelijke weerstand

Soortelijke weerstand van een materiaal
= de weerstandswaarde per meter lengte en per vierkante meter dwarsdoorsnede bij een bepaalde temperatuur

Eenheid: Ohm meter (m)