QUARK_5-Thema-04-elektrische stroom Blz. 1. Grootheid Symbool Eenheid symbool Verband tussen eenheden Stroomsterkte I Ampère A 1 C

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "QUARK_5-Thema-04-elektrische stroom Blz. 1. Grootheid Symbool Eenheid symbool Verband tussen eenheden Stroomsterkte I Ampère A 1 C"

Bert Geerts
7 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 QUAK_5-Thema-04-elektrische stroom Blz. 1 THEMA 4: elektrische stroom Elektrische stroom Elektrische kring (L Verplaatsing van lading Spanningsbron -> elektrisch veld -> vrije ladingen bewegen volgens richting van E en in tegengestelde zin van E. Er is een netto-verplaatsing van lading (doorheen een doorsnede A van de geleider. We noemen dit elektrische stroom. Stroomsterkte Door geleider; netto-verplaatsing van negatieve lading Q = zelfde hoeveelheid van positieve lading Q in tegengestelde zin (= conventionele stroomzin Hoe groter Q door A in een tijdsduur t, des te groter de stroomsterkte I De stroomsterkte I in een geleider is de verhouding van de hoeveelheid lading die in een tijdsduur t door de loodrechte doorsnede van de geleider loopt tot die tijdsduur t; In symbolen: I = t Stroomsterkte I Ampère A 1 C 1A = 1s Ladingscapaciteit I = ladingscapaciteit : Q = I. Hoeveelheid lading Q 1 Ampère.uur 1 A.h 1A.1 s = 1 C

2 QUAK_5-Thema-04-elektrische stroom Blz. Stroom op atomaire schaal (U Opm. driftsnelheid van elektronen (U Stroommeter (L Stroom in gassen en vloeistoffen (U Elektrische weerstand Definitie De elektrische weerstand van een geleider is de verhouding van de positieve spanning U over de geleider tot de stroom(sterkte I die door de geleider loopt: = U I Grootheid Symbool Eenheid symbool Verband Weerstand 1 Ohm Ω 1 V 1 Ω = 1 A Een draad met een grotere weerstand geleidt de elektrische stroom minder goed dan een draad met een kleine weerstand. (Het begrip weerstand gebruikt men in de praktijk ook om een component te benoemen die een weerstand heeft. Een weerstand met een constante waarde is een ohmse weerstand. De weerstand van een led en van een diode zijn niet constant, hun weerstand is afhankelijk van de spanning. Dit zijn niet-ohmse weerstanden. De wet van Ohm Aan de slag : wet van Ohm (zie labo Voor een geleidende draad is de verhouding tussen de spanning U over de draad en de stroom door de draad een constante: U I = Cte = Invloed van de temperatuur op weerstand (L

3 QUAK_5-Thema-04-elektrische stroom Blz. 3 Energie, vermogen en rendement Energieomzettingen in een weerstand In een geleider met weerstand waardoor een stroom I loopt, wordt in een tijdsduur t een hoeveelheid warmte Qw geproduceerd, gelijk aan: Qw =.I. Dit noemen we het joule-effect Vermogen ontwikkeld in een weerstand In een weerstand met waarde waarover een spanning U staat en waardoor een stroom I loopt, is het elektrisch vermogen P gelijk aan: Met de wet van Ohm, U P =.I = U.I = E.I. P = = =.I wordt dit: pot Vermogen P Watt W 1 J 1 W = 1s Vermogen en verbruik van een elektrisch toestel E pot Het vermogen in een elektrische stroomkring: P =. Hieruit: E pot = P. t t Nieuw: 1 is de energie (!! die een toestel levert als het gedurende 1 uur werkt aan een vermogen van 1000 W: 1= 1 kw.1h = 1000 W.300s= 3,.10 Ws. = 3,.10 J 1 is dus energie! Omgezette E 1 kilowattuur 1 pot 1= 3,.10 elektrische energie J endement bij energieomzettingen Hoe groot is het rendement van een gloeilamp? (L Hoe zit dat bij LED-verlichting? (L E η = E nuttig totaal

4 QUAK_5-Thema-04-elektrische stroom Blz. 4 Voorbeeldopdrachten Voorbeeldopdracht-1: Laptop Door een laptop, aangesloten op een 1,0 V adapter, loopt een stroom van,08 A. Bereken de weerstand. U 1,0V = = 5,77 Ω I,08 A Voorbeeldopdracht-: fysio Tijdens een fysiotherapeutische behandeling wordt een stroom door je bovenbeen gestuurd om een beschadigde spier te activeren. Bij een spanning van 10 V is de stroom,0 ma. Hoeveel spanning mag er aangelegd worden als de maximale stroom die door de spier mag lopen 15,0 ma is? U 10,0V 10,0V = = U =. I =.15,0 ma 5V 1 1 max I,0 ma,0 ma Voorbeeldopdracht-3: bliksem Bij een bliksemschicht wordt 17 C lading getransporteerd naar de aarde in 1,9 µs. Aangezien de lucht een heel goede isolator is moet hiervoor eerst een bliksemkanaal gemaakt worden (een kanaal dat vol zit met geladen ionen waardoor het kanaal geleidend wordt en de bliksem naar de aarde wordt geleid bij spanningen van 10 MV. Bereken de weerstand van het bliksemkanaal. 17C I = = = 8, 9.10 A 1,9.10 s en U V = = 1,1 Ω I 8, 9.10 A 1 Voorbeeldopdracht-4: zekering Een zekering beveiligt tot 10 A. De netspanning bedraagt 30 V. Hoe groot is het vermogen dat maximaal in deze kring geleverd mag worden? P = UI. = 30 V.10 A = 300W Voorbeeldopdracht-5: sidderaal Een sidderaal kan gedurende 3,0 ms een stroomstoot van,0 A leveren bij een spanning van 00 V. Bereken: a het ontwikkelde vermogen, b de ontwikkelde energie, c de geproduceerde lading. P = UI. = 00 V.,0 A = 100W E 3 I = Q = I. t =,0 A.3,0.10 s = mc P = E = P. t = 100 W.3, 0.10 s = 3 J

5 QUAK_5-Thema-04-elektrische stroom Blz. 5 Voorbeeldopdracht-: opladen laptop Voor het elektrisch verbruik betaal je 0,7 per (dagtarief. Hoeveel kost het opladen van je laptop gedurende 1 h 45 min bij een maximaal vermogen van 180 W? E via: P = E = P. t = 0,180.1,75 h = 0,315 euro prijs: 0,7.0,315 = 0, 085euro E J 3 via J: P = E = P. t = s = J s J nog omzetten naar : E = = 0,315 J 3,.10 euro prijs: 0,7.0,315 = 0, 085euro Voorbeeldopdracht-7: ani en Jo Tijdens een practicumproef zijn er twee types lampjes. Boven de schroefdraad staat op de lampjes: V/3W (type 1 of V/1,5W (type. a ani en Jo gaan in discussie over de betekenis van de info op het eerste type lampjes. Wie heeft gelijk? Verklaar je antwoord. a ani: "Bij een spanning van V levert het lampje 3 watt aan licht." b Jo: "Bij een spanning van V neemt het lampje 3 watt aan vermogen op." b Welk type lampje heeft de grootste weerstand? c Welke spanning moet je aanleggen om een lampje van type even hard te laten branden als een lampje van type 1 bij 3 V? a bij V neemt L1 het grootste vermogen op: de rest is verlies door warmte! b Verwerking: ( V ( V U U U U P = = = = = 1 Ω = = = 4 Ω P P 3W P 1,5W c Verwerking: 1 1 U 1 = = P = 1 Ω 1 P dus: U U en en deze moet(volgens de opdracht zijn: 1 1 Ω = U =. = 18V 4,V 1 Ω 1 Ω

Vergelijkbare documenten

Elektrische energie en elektrisch vermogen

Elektrische energie en elektrisch vermogen Grootheid Symbool Eenheid Lading Q C: Coulomb Spanning U V: Volt Stroomsterkte I A: Ampère Energie E J: Joule Weerstand R Ω: Ohm Spanning: noodzakelijk om lading