Electrische stroom

1. Electrische stroom Stroomrichting De wet van Ohm. Weerstand van een draad Serieschakeling. Parallelschakeling. Gemengde schakeling. Energie en vermogen. Huisinstallatie PK 2005

2. Het koperatoom 27 Binnenste electronen 2 buitenste electronen ofwel 2 geleidingselectronen ofwel 2 valentieelectronen Kern (? neutronen en 29 protonen) ofwel 2 vrije electronen Een koperdraad bevat heel veel vrije electronen:

3. De vrije electronen zitten al overal in een metalen draad • Een spanningsbron pompt deze vrije electronen rond.

4. 1. De stroomrichting + - + pool . . . De stroom I loopt van de . . . naar de – pool van de spanningsbron. • De vrije electronen worden • van de – pool naar de + pool gepompt. • I is voor de weerstand . . even groot . . als achter de weerstand. I e

5. 2. De wet van Ohm U = I.R U = spanning in Volt (V) I is de stroomsterkte in Ampère (A) R is de weerstand in Ohm ()

6. 2. De weerstand R van een draad A L R hangt af van: • De lengte L (in m) • De doorsnede A (in m2) • De soortelijke weerstand r (in Wm) Binas tabel 35

7. Bereken de weerstand van een koperdraad van 50,0 cm lang en een doorsnede van 1,0 mm2. 2. De weerstand R van een draad. • Geg: L = 50,0 cm = 50,0.10-2 m A = 1,0 mm2 = 1,0.10-6 m2 r = 17.10-9Wm (BINAS tabel 8) • R = r.L/A = 17.10-9 . 50,0.10-2/1,0.10-6 = 8,5.10-3 W

8. PTC: R neemt TOE als T stijgt (metalen) Bijzondere weerstanden: R is onafhankelijk van T (Nichroom o.a.) PTC TC = 0 Super-geleiding: R = 0 NTC: R neemt AF als T stijgt (halfgeleiders: C, Si) NTC

9. 1 m P 3 m Watervallen 1 en 2 in serie 1 I1 =5 L/h I2 =5 L/h I =5 L/h 2 2 m

10. 1 m 1 P 3 m I = 5 L/h 2 m 2 1 in serie met (2 en 3)! 2 en 3 parallel, I1 =5 L/h I2 =4 L/h I2 =5 L/h I3 =1 L/h 3

11. + -  Bij serieschakeling geldt: 1. De stroom . . . is overal hetzelfde. Hoofdstroom Ibron = I1 = I2. 2. De bronspanning . . . wordt verdeeld. Ubron = U1 + U2 3. De vervangingsweerstand Rv . . . Rv = R1 + R2

12. + - 1a. Bereken de hoofdstroom Voorbeeld 1: serieschakeling. 1b. Bereken U1 en U2. Ub = 12 V R1 = 40  R2 = 80 

13. + - Rv = 120  40 + 80 = 120  Rv = R1 + R2 =  Vervang eerst beide weerstanden . . . Ub = 12 V R1 = 40  R2 = 80 

14. Ub = 12 V + - Rv = 120  Ub = I . Rv 12 = I . 120  I = 0,10 A  De hoofdstroom berekenen . . .  Weer terug naar de beginschakeling . . . I = 0,10 A

15. Ub = 12 V + - I = 0,10 A R1 = 40  R2 = 80  de wet van ohm toe.  Op elke weerstand passen we nu . . .  U1 = I . R1 = 0,10 . 40 = 4,0 V  U2 = I . R2 = 8,0 V 0,10 . 80 =

16. Ub = 12 V + - R1 = 40  R2 = 80   De hoofdstroom Ib = I1 = I2 = 0,10 A  De resultaten staan in de schakeling . . .  Ub = U1 + U2 . . . 12 V = 4,0 V + 8,0 V 0,10 A 4,0 V 8,0 V

17. Ub = 15 V + - Je wilt een 6,0 V; 0,50 A fietslampje . . . Voorbeeld 2: serieschakeling. aansluiten op een spanning van 15 V.

18. Ub = 15 V + - Van R1 kennen we twee gegevens: Bereken de vereiste serieweerstand. U1 = 15 – 6,0 = 9,0 V I1 = 0,50 A en . . 0,50 A 9,0 V R1 6,0 V; 0,50 A

19. V A Ub = 15 V + - R1 6,0 V; 0,50 A R1 = U1/I1 = 9,0/0,50 = 18 W We kunnen nu R1 berekenen. Nog even UL en I meten . . . 0,50 A 9,0 V = 18 W

20. 1. De spanning over elke weerstand is. .  Bij parallelschakeling geldt: . . hetzelfde. U1 = U2. 2. De hoofdstroom wordt . . . . verdeeld. I = I1 + I2 3. De vervangingsweerstand Rv . . .

21. Ub = 12 V + - R1 = 30  R3 = 40  R2 = 60  1. Bereken de hoofdstroom. Voorbeeld: Gemengde schakeling. 2. Bereken de stroom in elke weerstand

22. Ub = 12 V + - R1 = 30  R1,2 = 20  R3 = 40  R2 = 60  1/R1,2 = 1/R1 + 1/R2 = 1/30 + 1/60 = 0,050 Eerst Rv van de parallelschakeling: R1,2 = 1/0,050 = 20 W

23. Ub = 12 V + - R1 = 30  Rv = 60  R1,2 = 20  R3 = 40  R2 = 60  Rv = R1,2 + R3 = 20 + 40 = 60 W Nu Rv van de serieschakeling: Ub = I.Rv 12 = I . 60 I = 12/60 = 0,20 A 0,20 A 0,20 A Terug naar de echte schakeling . . .

24. U3 = I3.R3 = 0,20 . 40 = 8,0 V Ub = 12 V + - I = 0,20 A I = 0,20 A R1 = 30  R3 = 40  R2 = 60  U1 = 12 – 8,0 = 4,0 V I1 = U1/R1 = 4,0/30 = 0,13 A 0,20 A I2 = U2/R2 = 4,0/60 = 0,067 A 4,0 V 8,0 V

25. Electrische energie Ee en vermogen P: P = U.I BINAS tabel 35 • P is vermogen in W = J/s • U is spanning in V • I is stroomsterkte in A P = Ee/t of Ee = P.tBINAS tabel 35 • P in kW en t in h dan is Ee in kWh J • P in W = J/s en t in s dan is Ee in

26. Een kachel van 500 W staat 10 h aan en 1 kWh kost € 0,11. Energierekening: • Bereken de energie en de kosten in € P = 500 W en t = 10 h • Geg.: E • Gevr.: • Opl.: Ee = P.t = 0,500 kW . 10 h = 5,0 kWh • Kosten: 5,0 . 0,11 = € 0,55

27. Huisinstallatie M 3 x 16 A Aardleksch. kWh.mtr Hoofdz. Fase Cen-trale Nul Aardl.

28. Overbelasting Kachel 3 x 16 A M Fase Cen-trale Nul Aardl. Aardl. Smelt door P = 4600 W U = 230 V I = P/U = 20 A

29. Kortsluiting 3 x 16 A Aardleksch. M Hoofdz. Fase Cen-trale Nul Aardl. Aardl. Smelt door Contact tussen fase en nul

30. Aardlekschakelaar: 3 x 16 A Aardleksch. M Hoofdz. Fase Cen-trale Nul Aardl. Aardl. Smelt niet door Aardlek reageert Contact tussen fase en aarde

31. Aardleiding: Aardleksch. M Fase Cen-trale Nul Aardl. Aardl. Zekering smelt Kan ook reageren Contact tussen fase en kast

32. Gevaarlijk Aardlekschakelaar Veilig

33. Gevaarlijk:Bewusteloosheid; gevolgen voor het hart levensgevaarlijk Verdraagbaar:Verdraagbare stroom; boven 50 mA bewusteloos. Veilig:Geen invloed op hartslag en zenuwstelsel.

34. Einde