Noorderpoort Beroepsonderwijs Stadskanaal Reader Stroom J. Kuiper Transfer Database
ThiemeMeulenhoff ontwikkelt leermiddelen voor Primair Onderwijs, Algemeen Voortgezet Onderwijs, Beroepsonderwijs en Volwasseneneducatie en Hoger Beroepsonderwijs. Meer informatie over ThiemeMeulenhoff en een overzicht van onze leermiddelen: www.thiememeulenhoff.nl of via onze klantenservice (088) 800 20 16. ThiemeMeulenhoff, Amersfoort, 2013. Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. Voor zover het maken van kopieën uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikel 16 Auteurswet j o het Besluit van 23 augustus 1985, Stbl., dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoedingen te voldoen aan Stichting Publicatie- en Reproductierechten Organisatie (PRO), Postbus 3060, 2130 KB Hoofddorp (www.cedar.nl/pro). Voor het overnemen van gedeelte(n) uit deze uitgave in bloemlezingen, readers en andere compilatiewerken (artikel 16 Auteurswet 1912) dient men zich tot de uitgever te wenden. Voor meer informatie over het gebruik van muziek, film en het maken van kopieën in het onderwijs zie www.auteursrechtenonderwijs.nl. De uitgever heeft ernaar gestreefd de auteursrechten te regelen volgens de wettelijke bepalingen. Degenen die desondanks menen zekere rechten te kunnen doen gelden, kunnen zich alsnog tot de uitgever wenden.
1 Stroom 1 1.1 Voorwaarden voor een stroom 1 1.2 Elektronenstroom 2 1.3 Elektrische stroom 3 1.4 Ladingverplaatsing 3
1 Stroom 1 Voorwaarden voor een stroom Stroom is een verplaatsing van elektronen die zich tegelijkertijd in één richting bewegen. Om een stroom te laten vloeien hebben we een spanningsbron nodig zoals een accu, een batterij of een generator. Bovendien hebben we een gesloten stroomkring nodig. Zie figuur 1a. We moeten dus een belasting op de spanningsbron aansluiten. Er kan nu een stroom gaan vloeien. Figuur 1a Elektrische stroomkring: wel stroom Figuur 1b Elektrische stroomkring: geen stroom ThiemeMeulenhoff 27 augustus 2013
2 Stroom 2 Elektronenstroom We vergroten denkbeeldig een gedeelte van de stroomkring zodat we de atomen kunnen zien. Zo kunnen we ons een voorstelling van stroom maken. Zie figuur 2. Figuur 2 Uitvergroting stroomkring De valentie-elektronen in de buitenste schil van het atoom komen in de geleider gemakkelijk los. De plus ( + ) van de spanningsbron trekt een elektron aan. Het achterblijvende atoom wordt dan een positief ion. Dit ion trekt op zijn beurt weer een elektron van het volgende atoom aan. Er ontstaat dan weer een nieuw ion, dat een volgend elektron aantrekt. Dit gaat zo door tot het laatste positieve ion een elektron uit de min ( ) van de spanningsbron trekt en zo is de kring rond. De elektronenstroom die zo ontstaat, gaat dus van naar +. De voortplantingssnelheid van stroom is vrijwel gelijk aan de lichtsnelheid ( 300. 000 km/s). Met deze voortplantingssnelheid hebben we te maken als we bijvoorbeeld over grote afstand iets inschakelen. We kunnen daar een beeld van krijgen als we de vrije elektronen voorstellen als knikkers die in een lange slang geperst zijn. Zie figuur 3. Als we er een nieuwe knikker induwen, valt er aan de andere kant direct een uit. Ondanks dat de knikkers zich nauwelijks hebben verplaatst, is de voortplantingssnelheid groot. tuinslang knikker knikker Figuur 3 Voorstelling voortplantingssnelheid ThiemeMeulenhoff 27 augustus 2013
Stroom 3 3 Elektrische stroom Voordat de atoomtheorie bekend was, is aangenomen dat de stroomrichting van de elektrische stroom van + naar liep. Die aanname gebruiken we nog steeds. Dus als we het over stroom hebben, bedoelen we daarmee de elektrische stroom en niet de elektronenstroom. Dus zeggen we: De elektrische stroom loopt van + naar. De stroom geven we aan met de letter I en drukken we uit in ampère, met als symbool A. De ampère is een van de grondeenheden uit het SI-stelsel. 4 Ladingverplaatsing We weten nu dat stroom dus een verplaatsing van elektronen is. We kunnen ook zeggen dat stroom een verplaatsing van elektrische lading is. Lading geven we aan met de letter Q en drukken we uit in coulomb, met als symbool C. Een elektron heeft maar een heel kleine lading. Voor een lading van 1 C zijn er 6 10 18 elektronen nodig zodat één elektron een lading heeft van: 1 6 10 18 = 0, 166 10 18 C De totale lading die zich verplaatst, hangt af van de grootte van de stroom en de tijd dat de stroom vloeit. In formulevorm: Q = I t (1) Q lading coulomb (C) I stroom ampère (A) t tijd seconde (s) ThiemeMeulenhoff 27 augustus 2013
4 Stroom Hieruit blijkt dat we de lading ook kunnen uitdrukken in As : 1 As = 1 C Als we de tijd uitdrukken in uur (hour), wordt de eenheid Ah : 1 Ah = 1 A 3600 s = 3600 As = 3600 C De lading die is opgeslagen in batterijen en accu s wordt ook uitgedrukt in Ah. We noemen dat de capaciteit van de batterij of accu. Vb. 1 Door een geleider loopt gedurende 5 minuten een stroom van 1 A. Hoeveel lading wordt er verplaatst? Gegeven I = 1 A t = 5 min Gevraagd Q Oplossing t = 5min = 5 60 s = 300 s Q = I t Q = 1 A 300 s = 300 As = 300 C Oefeningen 1 Hoe lang kan een accu van 60 Ah een stroom van 3 A leveren? 2 In een kwartier verplaatst zich door een gloeilamp een lading van 300 C. Bereken de grootte van de stroom die er gedurende die tijd vloeit. 3 Hoe groot is de stroom die een batterij met een capaciteit van 0, 5 Ah gedurende 2 dagen kan leveren? ThiemeMeulenhoff 27 augustus 2013
Stroom 5 Antwoorden 1 20 h (uur) 2 0, 333 A 3 10, 4 ma ThiemeMeulenhoff 27 augustus 2013