In dit dossier behandelen we:
We duiken er gelijk in.
Elektriciteit heeft meerdere betekenissen die lijken op elkaar
Het woord elektriciteit afgeleid van ‘elektron’, het Griekse woord voor barnsteen. Met zo’n steen kan door middel van wrijving statische elektriciteit worden opgewekt.
Elektriciteit werkt pas als er een zogenaamde ‘stroomkring’ is. Die zit soms goed verborgen. Als we kijken naar een televisie die met een kabel verbonden zit met het stopcontact, zien een we duidelijke stroomkring als we de kabel van binnen bekijken (doe dit niet thuis).
In een elektriciteitskabel zitten minimaal twee stroomdraden:
In veel kabels zit ook nog een aardedraad voor ontlading en afvoer van spanning.
Het bewegen van elektrische deeltjes (elektronen) in een stroomkabel gaat razendsnel, maar als de elektronen niet kunnen rondstromen, heb je geen elektriciteit.
Elektronen zijn onzichtbare deeltjes met een negatieve elektrische lading. Ze stromen van een plaats waar veel elektronen zijn (de minpool) naar een plek waar juist weinig elektronen zijn (de pluspool).
Elektriciteit kan op verschillende manieren ontstaan, worden gemaakt of worden opgewekt. Een veelvoorkomende manier is door middel van een elektriciteitscentrale, bijvoorbeeld in een:
In een zonnepaneel worden fotonen van de zon gebruikt om elektronen in beweging te brengen. Er ontstaat een positieve lading bovenop de zonnecel en een negatieve lading eronder. Deze gelijkstroom kan vervolgens worden omgezet in een wisselstroom, middels een omvormer.
Ook in de natuur kan elektriciteit ontstaan. Denk aan de bliksem. Een onweerswolk heeft als gevolg van allerlei processen in de lucht een positieve lading gekregen aan de bovenkant en een negatieve lading gekregen aan de onderkant. Dat verschil moet natuurkundig gezien worden opgeheven. Er vindt een ontlading plaats in de vorm van bliksem.
Tegenwoordig werkt bijna alles om ons heen op elektriciteit. Elektriciteit kan dan ook worden gebruikt voor allerlei verschillende toepassingen:
In de elektriciteitsleer wordt onderscheid gemaakt tussen:
We kunnen dan ook op verschillende manieren rekenen met elektriciteit. Om dat te doen werken we met een aantal belangrijke begrippen.
Zoals eerder besproken, gaat de elektrische lading in een gesloten stroomkring van het ene naar het andere punt.
De stroomsterkte wordt gebruikt om de grootte van een elektrische stroom uit te drukken. Het zegt iets over de hoeveelheid van elektrische deeltjes die zich bewegen. Hiervoor wordt gebruikt gemaakt van de eenheid Ampère (symbool: I).
De hoeveelheid of kracht van de stroom die wordt meegegeven aan de elektrische lading wordt spanning (of voltage) genoemd. Hiervoor wordt gebruikt gemaakt van de eenheid Volt (symbool: U). Spanning staat ook wel bekend als het elektrische potentiaalverschil. Dat is het verschil in potentiële elektrische energie tussen twee punten per eenheid van lading.
Ieder materiaal heeft een bepaalde weerstand. Dat zegt iets over de energie die nodig is om de elektronen ergens doorheen te laten bewegen, ofwel hoe goed een bepaald materiaal geleid. Hoe groter de weerstand hoe beter een materiaal isoleert.
Materialen die goed isoleren zijn bijvoorbeeld rubber, plastic, lucht, keramiek of glas. Andere materialen zijn juist weer goed in het geleiden van elektrische stroom, zoals metalen. Vooral aluminium, koper, zilver en goud lenen zich hier goed voor.
Als de spanning en stroomsterkte bekend zijn, is het mogelijk om het vermogen te berekenen:
Elektriciteit kan erg gevaarlijk zijn als deze door het menselijk lichaam stroomt. Spieren kunnen verkrampen. Bij hogere amperages kan zelfs de hartspier verkrampen wat de dood tot gevolg kan hebben.
De vuistregel is dat stroom vanaf 10 mA en 45 Volt gevaarlijk is. Stroom vanaf 100 mA kan dodelijk zijn. Hoe gevaarlijk de elektriciteit daadwerkelijk is hangt echter af van een groot aantal andere factoren:
Voor de elektriciteit die je thuis gebruikt, betaal je een prijs per kilowattuur (kWh).
Deze prijs is opgebouwd uit:
