📘 CodingMarble Learn

Elektrische stroom, spanning en elektrische schakelingen

Elektrische stroom is hoeveel lading er per seconde doorheen stroomt: I = Q/t, gemeten in ampère met een ampèremeter die in serie staat. Spanning (potentiaalverschil) is de arbeid om een eenheid lading tussen twee punten te verplaatsen: V = W/Q, gemeten in volt met een voltmeter die parallel staat. Lading stroomt alleen in een gesloten schakeling.

🎬 Verhaal in stappen

  1. Hier zie je een eenvoudige schakeling: een batterijcel, een schakelaar, een lampje en een ampèremeter, verbonden met koperdraad. De schakelaar is open, dus de weg is onderbroken en er stroomt niets.
  2. Sluit de schakelaar. Nu is de weg compleet, de kleine ladingen gaan bewegen en het lampje brandt. De hoeveelheid lading die elke seconde langskomt is de stroom: I = Q ÷ t.
  3. Kijk naar de twee pijlen. Elektronen bewegen echt van de min-kant naar de plus-kant. Maar volgens een oude afspraak tekenen we de stroom van plus naar min. Dat heet de conventionele stroomrichting.
  4. Een groene voltmeter staat over het lampje. Nu voegen we een tweede cel toe. De duw, de spanning (potentiaalverschil), stijgt van 1.5 V naar 3 V en de stroom wordt ook groter.
  5. Elk onderdeel heeft een korte naam en een symbool voor schakelschema's: cel, schakelaar, lampje, ampèremeter in serie, voltmeter parallel.
  6. Jouw beurt: zet de schakelaar aan en uit, verander het aantal cellen en kijk naar de ampèremeter, de voltmeter en de ladingsteller hieronder.

Tip: sleep de 3D-scène om hem te draaien. Gebruik twee vingers om te zoomen.

🤔 Veelvoorkomende twijfels, opgehelderd

Waarom brandt het lampje niet als de schakelaar open staat?

Een open schakelaar onderbreekt de weg. Lading kan alleen blijven stromen in een gesloten lus, dus de stroom is overal in de schakeling nul.

Wordt stroom in het lampje opgebruikt?

Nee. De ampèremeter wijst voor en na het lampje hetzelfde aan, want er komen evenveel ladingen uit als erin gingen. Het lampje haalt energie uit de ladingen, niet de ladingen zelf.

Als elektronen van − naar + gaan, waarom tekenen we de stroom dan van + naar −?

De richting is afgesproken voordat elektronen bekend waren. We houden de oude regel (conventionele stroom) aan, zodat alle boeken en schema's hetzelfde zijn.

Waarom staat de voltmeter over het lampje en niet in de lus?

Hij meet het verschil tussen twee punten, dus zijn twee aansluitingen moeten beide uiteinden van het lampje raken. Door zijn zeer grote weerstand gaat er bijna geen stroom doorheen.

Waarom wordt de stroom groter als je een cel toevoegt?

Twee cellen geven een grotere duw (3 V in plaats van 1.5 V). Hetzelfde lampje laat dan elke seconde meer lading door.

Bewegen ladingen heel snel in een draad?

Elektronen driften langzaam, minder dan een millimeter per seconde, maar de hele draad zit al vol met elektronen, dus ze gaan bijna tegelijk bewegen als je de schakelaar sluit.

Wat is elektrische lading en elektrische stroom?

Alle materie bestaat uit kleine geladen deeltjes. In een metalen draad kunnen sommige elektronen vrij bewegen. Als ze samen één kant op driften, stroomt er lading. De elektrische stroom is hoeveel lading er elke seconde langs een punt komt:

I = Q / t

De lading Q meten we in coulomb (C), de tijd t in seconden en de stroomsterkte I in ampère (A). 1 ampère betekent dus dat er elke seconde 1 coulomb lading voorbijkomt. Eén coulomb is de lading van ongeveer 6.25 × 1018 elektronen, en één elektron heeft een lading van 1.6 × 10−19 C. Kleine stromen schrijven we in milliampère (1 mA = 10−3 A) of microampère (1 µA = 10−6 A).

Richting van de elektrische stroom

Wetenschappers spraken de richting van de stroom af voordat elektronen ontdekt waren. Ze kozen de richting waarin positieve lading zou bewegen: buiten de cel van de pluspool naar de minpool. Dit is de conventionele stroomrichting. Elektronen zijn negatief, dus ze driften in werkelijkheid de andere kant op, van − naar +. In alle schakelschema's tekenen we de conventionele stroom.

Elektrische schakeling en de ampèremeter

Een elektrische schakeling is een gesloten, ononderbroken weg voor lading. Als de schakelaar open staat of een draad kapot is, is de schakeling open en stroomt er nergens stroom.

Stroom meten we met een ampèremeter. Die zetten we altijd in serie, zodat dezelfde stroom er doorheen gaat. Een ampèremeter heeft een heel kleine weerstand, dus hij verandert de stroom die hij meet bijna niet. Zijn +-aansluiting zit aan de kant van de pluspool van de cel.

Wat is spanning (potentiaalverschil)?

Lading stroomt niet vanzelf. Er is een duw nodig, net zoals water een hoogteverschil nodig heeft om door een buis naar beneden te stromen. Een cel verricht chemische arbeid om één pool op een hogere elektrische potentiaal te houden dan de andere. Het potentiaalverschil (spanning) tussen twee punten is de arbeid die nodig is om één eenheid lading van het ene naar het andere punt te brengen:

V = W / Q

De SI-eenheid is de volt (V): 1 volt = 1 joule per coulomb. Als 1 J arbeid 1 C lading tussen twee punten verplaatst, is de spanning dus 1 V. Spanning meten we met een voltmeter, die parallel over het onderdeel staat. Een voltmeter heeft een heel grote weerstand, dus hij neemt bijna geen stroom op.

Symbolen in schakelschema's

Echte batterijen en lampjes tekenen kost tijd, dus gebruiken we standaardsymbolen:

Op een toets moet je vaak een schakeling tekenen met een cel, schakelaar, weerstand, ampèremeter in serie en voltmeter over de weerstand. Oefen het netjes met rechte lijnen.

Belangrijke formules en begrippen

Uitgewerkte voorbeelden

1. Er gaat 30 C lading in 1 minuut door een lampje. Bereken de stroom.

t = 60 s. I = Q / t = 30 / 60 = 0.5 A.

2. Er loopt 5 minuten lang een stroom van 2 A. Hoeveel lading stroomt er?

t = 5 × 60 = 300 s. Q = I × t = 2 × 300 = 600 C.

3. Hoeveel arbeid is nodig om 4 C lading over een spanning van 12 V te verplaatsen?

W = V × Q = 12 × 4 = 48 J.

4. Uit hoeveel elektronen bestaat een lading van 1 C?

n = Q / e = 1 / (1.6 × 10⁻¹⁹) = 6.25 × 10¹⁸ elektronen.

5. Er loopt een stroom van 0.4 A in een draad. Hoeveel elektronen passeren een punt in 2 seconden?

Q = I × t = 0.4 × 2 = 0.8 C. n = Q / e = 0.8 / (1.6 × 10⁻¹⁹) = 5 × 10¹⁸ elektronen.

6. Een batterij verricht 360 J arbeid om 2 minuten lang lading door een schakeling met 3 V spanning te duwen. Bereken de lading en de stroom.

Q = W / V = 360 / 3 = 120 C. t = 120 s, dus I = Q / t = 120 / 120 = 1 A.

Veelgemaakte fouten

Oefentoets

1. De SI-eenheid van elektrische stroom is:
2. Een ampèremeter wordt altijd geplaatst:
3. 1 volt is gelijk aan:
4. Er stroomt 10 C lading in 5 s. De stroom is:
5. De richting van de conventionele stroom is:

Oefenen: beantwoord deze zelf

Typ of kies je antwoord en druk op Controleer. Gebruik een hint als je vastzit; de volledige uitwerking verschijnt na je antwoord.

Veelgestelde vragen

Wat is elektrische stroom in eenvoudige woorden?

Het is de hoeveelheid elektrische lading die in één seconde langs een punt komt. I = Q / t, gemeten in ampère.

Wat is het verschil tussen stroom en spanning?

Stroom is de beweging van lading; spanning is de duw (arbeid per eenheid lading) die ervoor zorgt dat de lading stroomt. Stroom meet je in ampère met een ampèremeter in serie; spanning in volt met een voltmeter parallel.

Hoort dit bij de stof van CBSE Class 10?

Ja. Elektrische stroom, potentiaalverschil en schakelschema's openen het hoofdstuk Elektriciteit van CBSE Class 10 Science (onderdeel Effects of Current).

Waar dit wordt onderwezen

Canada (Ontario)Grade 9D. Physics
NetherlandsVWO 3 (onderbouw)Electricity and energy
NetherlandsVWO 5Charge and field (part 1)
PolandSzkoła podstawowa, klasa VIIIElectricity
RomaniaClasa a VIII-aElectric and magnetic phenomena
RomaniaClasa a IX-aElectrical
RomaniaClasa a IX-aElectronics and automation
Spain2º ESOEnergy
Spain2º ESOProblem-solving process
Spain3º ESOEnergy
Spain3º ESOProblem-solving process
Spain1º BachilleratoElectrical and electronic systems
CBSE (India)Class 10Effects of Current
England (GCSE, A level)Year 9Physics: Electricity and electromagnetism
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 9Energy
Japan中学2年Field 1 (3): Electric current and its uses
Japan高校(専門学科)1〜3年Electrical Theory
Germany (Bavaria)Jahrgangsstufe 8Electric current
FranceQuatrièmeEnergy
FrancePremièrePhysics-chemistry: Energy
FranceTerminalePhysics-chemistry: Energy
FranceTerminalePhysics-chemistry: Energy conversions and transfers
Russia8 классElectric and magnetic phenomena
Russia8 классElectric and magnetic phenomena
China九年级(初三)Ch.15 Current and circuits
China九年级(初三)Ch.16 Voltage and resistance

Leer eerst

Leer hierna