Elektrische spanning, stroom en weerstand
Deze animatie is ontworpen door Inno van Dijk uit Zevenaar
Als deze groene toetsen in beeld komen gebruik je……
…….deze toetsen op je toetsenbord.
Verder gebruik je alléén de linkermuistoets om ergens op te klikken.
Bijvoorbeeld: VERDER of MAAK EEN KEUZE
Ga je gang
VERDER
Uitleg gebruik animatie.
Spanning en stroom horen bij elkaar.
Geen spanning dan ook geen stroom.
Wel spanning dan is er een stroom mogelijk het hoeft dus niet.
Bijvoorbeeld bij een kraan. In de kraan en de waterleiding staat het water onder druk = spanning.
Geen waterdruk dan ook geen waterstroom of de kraan nu open of dicht is.
Is er wel spanning (= waterdruk) dan zal er water gaan stromen zodra de kraan wordt open gedraaid.
De klep in de kraan werkt als een weerstand en werkt de stroom tegen. Hoe verder je de kraan open draait hoe groter de waterstroom wordt.
Spanning
Bij een elektrische spanningsbron gebeurt hetzelfde maar natuurlijk niet met water.
Om iets van een elektrische spanning te begrijpen moet je weten dat alle materialen bestaan uit atomen.
Elk atoom bestaat weer uit een kern met daar omheen elektronen.
Bij geleiders zijn die elektronen voor een deel verplaatsbaar.
Je noemt deze elektronen vrije elektronen.
Elektrische spanning
+
-
Deze plus en min doen hetzelfde wat een noordpool en een zuidpool doen, ze trekken elkaar aan.
De plus lading wil naar de negatieve kant maar is NIET verplaatsbaar
De min lading wil naar de positieve kant en is wel verplaatsbaar
Het verschil tussen de PLUS-lading en de MIN-lading noem je potentiaalverschil ofwel gewoon een elektrische spanning kortweg SPANNING.
Bij een spanningsbron worden vrije elektronen één kant op gestuurd waardoor die kant NEGATIEF wordt. Elektronen zijn namelijk negatief geladen.
Op de plaats waar een elektron verdwijnt ontstaat een positieve lading. Hierdoor zorgt elke spanningsbron voor een positieve lading aan de + pool en een negatieve lading aan de – pool.
spanning
Elektrische spanning
Een spanningbron is te vergelijken met een waterpomp bij water. Een waterpomp pompt het water rond waardoor een schoepenwiel kan gaan draaien dat ergens in de waterstroomkring is opgenomen.
Bij een spanningbron (batterij bijvoorbeeld) zorgt deze dat er een stroom door een stroomkring gaat waarbij een motortje (modeltrein bijvoorbeeld) kan gaan draaien.
Elektrische spanning
Stroom
Klik op deze link.
In dit filmpje wordt uitgelegd hoe stroom werkt.
In een geleider, bijvoorbeeld koper, zitten vrije elektronen, te vergelijken met de autootjes..
Omdat het juiste aantal elektronen in de geleider zitten is de geleider niet positief of negatief geladen hij is NEUTRAAL. Vergelijk aantal autootjes = aantal parkeerplaatsen.
Elektrische stroom
Bij een spanningsbron zijn aan de ene kant teveel elektronen (negatieve lading) en aan de andere kant te weinig elektronen (positieve lading).
De elektronen zijn verplaatsbaar zoals de auto’s in de straat
De (groene) gaten zijn niet verplaatsbaar maar bieden ruimte voor een elektron zoals de parkeerplaatsen in de straat.
Te weinig elektronen
Te veel elektronen
Plus en min hebben dezelfde uitwerking op elkaar als een Noord- en Zuidpool. Ze trekken elkaar dus aan.
In het voorbeeld hier ga je uit van 14 open plaatsen (groen gat) voor een vrij elektron en 14 vrije elektronen bij de andere aansluitklem van de spanningsbron
Zou elk gat en elk elektron 1 volt voorstellen dan heb je hier te maken met een spanning van 28 volt
Elektrische stroom
Spanning = +14 – (-14) = 14 + 14 = 28
Breng je tussen de polen van de spanningsbron een koperdraad aan dan gebeurt er het volgende:
Het vrije elektron in de koperdraad dat het dichtste bij de +pool zit wordt aangetrokken en komt in een gat terecht. Hierdoor heffen de plus van het gat en de min van het elektron elkaar op
Daarna schuiven de elektronen in de koperdraad op zoals je dat net zag bij de parkeerplaatsen
Uiteindelijk is er één elektron van de min opgelost in een gat bij de pluspool
Elektrische stroom
In werkelijkheid gaat het niet om één elektron maar een hele stroom van elektronen van min naar plus. Vroeger wist men dat niet en heeft men afgesproken dat de elektrische stroom van plus naar min gaat.
Aan deze afspraak houden we ons. Eigenlijk is de elektrische stroom dus de richting van de “gatenstroom”. (parkeerplaatsen)
Elektrische stroom
+ -
De elektronenstroom gaat dus van min naar plus
De elektrische stroom gaat van plus naar min
Elektrische stroom
-
Alle elektronen moeten zich nu door de verdunde draad persen. Hierdoor ontstaat wrijving en dus warmte.
Dit noem je elektrische weerstand
Elektrische weerstand
+ -
Tussen stroom en spanning bestaat een duidelijk verband.
Hoe hoger de spanning hoe hoger de stroom kan worden.
Hoe lager de spanning hoe lager de stroom wordt.
Geen spanning is altijd geen stroom.
De stroomsterkte is echter ook afhankelijk van de tegenwerking (weerstand). Denk daarbij aan de waterkraan ver of minder ver open levert een grote of een kleine waterstroom.
Zodra de spanningbron weg is of uitgeschakeld wordt valt de stroom weg en koelt de draad weer af.
Je weet nu:
Dat een spanningbron buitenom elektronen van min naar plus stuwt
Dat de minpool teveel elektronen heeft
Dat de pluspool te weinig elektronen heeft
Verbind je de plus- en minpool met elkaar dan gaat er een elektronenstroom lopen
Dat een elektrische stroom eigenlijk een elektronenstroom is
Dat een elektrische stroom van plus naar min buiten de spanningbron om gaat
Dat de elektronen zich buiten de spanningsbron verplaatsen van min naar plus
Dat elektrische weerstand wordt veroorzaakt door wrijving in het materiaal
Dat de stroom afhankelijk is van spanning en weerstand
Maak een keuze en klik met de linkermuisknop op één van de mogelijkheden:
Alles opnieuw
Stoppen
Deze animatie is gemaakt door
I J TH M van Dijk
Einde van deze animatie.
Ga nu weer verder met je boek.