Samenvatting Natuurkunde: H5 Elektrische systemen; VWO 4; Systematische natuurkunde

H5 ELEKTRISCHE SYSTEMEN
5.1 ELEKTRISCHE STROOM EN SPANNING


APPARATEN EN ENERGIE
 Stroomkring:
- Spanningsbron
- Geleiders
- Apparaat dat elektrische energie omzet in andere vormen energie


LADING EN MATERIE
 Atoommodel van Rutherford: positieve kern, met daaromheen
een negatieve elektronenwolk
 Nettolading van atoom = 0: atoom = neutraal
 Lading (Q) in coulomb (C)
 Elementaire lading / elementair ladingskwantum =
−19
1,602⋅ 10 (BINAS 7): kleinste lading die vrij in de natuur voorkomt
 Ion: atoom met een lading: meer of minder elektronen


LADING EN STROOM
 Model van een metaal: atomen gerangschikt in een rooster: losgeraakte
elektronen bewegen vrij tussen de positieve metaalionen: maar er is
netto geen verplaatsing van lading
 In vloeistoffen zorgen ionen voor het verplaatsen van lading
 Onder invloed van spanningsbron lopen meer elektronen van min naar plus  verplaatsing
nettolading  elektrische stroom
 Stroomsterkte (I in A): hoeveel lading per tijdseenheid een dwarsdoorsnede van de draad passeert
Q
 I=
t
- I = elektrische stroomsterkte in A
- Q = hoeveelheid lading die de dwarsdoorsnede van de draad passeert in C
- t = tijd waarin dat gebeurt in s
 Richting van elektrische stroom: van plus naar min (=richting positieve lading)
 BINAS 17B: elektrotechnische symbolen


LADING EN ENERGIE
 Spanningsbron (accu, batterij, enz.) ‘dwingt’ elektronen door stroomkring & geeft daarbij elektrische
energie aan de elektronen
 Spanning (over de aansluitpunten van een spanningsbron)= de hoeveelheid elektrische energie die
wordt meegegeven aan een lading van 1 coulomb, die de spanningsbron verlaat
∆E
 U=
Q
- U = spanning in V
- ∆ E = meegegeven elektrische energie in J
- Q = lading in C

, METEN VAN SPANNING EN STROOMSTERKTE
 Spanningsmeter (=voltmeter): meet spanning (3-30 V) parallel(schakeling)
 Stroommeter (=ampèremeter): meet stroomsterkte (0,05-5 A) in serie(schakeling)
 Multimeter: spanning en stroomsterkte meten




5.2 WEERSTAND, GELEIDBAARHEID EN DE WET VAN OHM


WEERSTAND EN GELEIDBAARHEID
 Elektronen ondervinden een elektrische weerstand (R in Ω)
 Grote weerstand (: elektronen moeilijk door draad)  kleine geleidbaarheid (G in S)
Kleine weerstand (:elektronen makkelijk door draad)  grote geleidbaarheid
1
 G=
R
- G = geleidbaarheid in s
- R = weerstand in Ω
 Geleiders: materialen waardoor lading zich goed kan verplaatsen (veel metalen en zoutoplossingen)
 Isolatoren: materialen waardoor lading zich nauwelijks kan verplaatsen (rubber, plastic, hout en glas)


WEERSTAND VAN HET MATERIAAL
 Bewegende elektronen komen positieve ionen tegen  snelheid en richting van de elektronen
verandert: in welke mate wordt bepaald door materiaal (soort ionen en spreiding van ionen)
 Weerstand van voorwerp hangt af van materiaal, de lengte en de dwarsdoorsnede
 Soortelijke weerstand (BINAS 8-10): weerstand van een voorwerp van dat materiaal met een lengte
van 1 meter en een dwarsdoorsnede van 1 m2
R⋅ A
 ρ=
l
- ρ = soortelijke weerstand in Ω m
- R = weerstand in Ω
- A = dwarsdoorsnede in m2
- l = lengte in m

 A 2× zo groot (2× meer elektronen per tijdseenheid passeren het voorwerp)  weerstand 2× zo klein
& geleidbaarheid 2× zo groot
 l 2× zo groot (2× zo lang: 2× zo veel positieve ionen tegen) weerstand 2× zo groot & geleidbaarheid
2× zo klein