Elektriciteit Havo 3

Elektriciteit Havo 3

Startpagina

Introductie

Hoofdstuk 6 - Elektriciteit

figuur 1: veel stekkers in 1 stopcontact

 

Leerdoelen

Als je deze gehele website hebt doorlopen kan je het volgende:

  • Je kunt de betekenis van de begrippen lading, spanning, stroom en weerstand toelichten.
  • Je bent bekend met de grootheden lading, spanning, stroom en weerstand en kan de bijbehorende symbolen en eenheden benoemen.
  • Je kan statische elektriciteit verklaren.
  • Je kan rekenen met de formule R=U/I.
    Bullseye!
    Figuur 2: Dartpijl in de bullseye. Houd je gericht op je doelen!

Hoe ga je te werk?

Deze site werkt als volgt:

Het bestaat uit verschillende onderdelen.

  • Begripsvorming: Je leert de betekenis van de basisbegrippen lading, spanning, stroom en weerstand.
  • Rekenvaardigheid: Je leert rekenen met de formules van de nieuw geleerde begrippen.

 

Je komt de volgende onderdelen tegen op deze website.

  • Theorieuitleg in tekstvorm
  • Theorieuitleg in de vorm van een kennisclip
    • Je mag zelf kiezen welke theorie je gebruikt. Het gaat er om dat jij het begrijpt!
  • Simulaties
    • Verplichte bijbehorende opdracht
  • Oefeningen om te controleren of je de stof hebt begrepen
    • Aantal verplichte oefeningen, aantal optionele
  • Afsluitend toetsje
    • Verplicht

Begrippen

Introductie

Je bent vast wel eens van een glijbaan gegaan waarna je haren recht overeind bleven staan. Of een trui uitgetrokken waarbij je zacht geknetter hoorde. Of een ballon over je hoofd gevreven waarna je deze op het plafond kon 'plakken'.

Al deze fenomenen noemen we 'statische elektriciteit'. Maar hoe werkt dit nou?

 

Om dit te kunnen begrijpen moeten we eerst een aantal begrippen introduceren.

Op de volgende pagina vind je de leerdoelen en daarna volgen de verschillende begrippen die je moet kennen.

figuur 3: De haren van dit meisje staan recht overeind als ze van de glijbaan is afgegeaan. Hoe komt dat?

 

Leerdoelen

Leerdoelen:

  • Je kunt de betekenis van de begrippen lading, spanning, stroom en weerstand toelichten.
  • Je bent bekend met de grootheden lading, spanning, stroom en weerstand en kan de bijbehorende symbolen en eenheden benoemen.
  • Je kan statische elektriciteit verklaren.
  • Bullseye!
    Figuur 2: Dartpijl in de bullseye. Houd je gericht op je doelen!

Lading

Lading: een eigenschap van deeltjes. Deze kan positief (+) of negatief (-) zijn.

In de afbeelding hieronder zie je de 2 soorten lading.

Figuur 4: 2 geladen deeltjes, links positief (+), rechts negatief (-). De lijnen zijn elektrische veldlijnen.

 

Deeltjes met dezelfde lading stoten elkaar af, deeltjes met verschillende lading trekken elkaar aan. Dit lijkt een beetje op hoe magneten werken, maar is niet helemaal hetzelfde. We hebben het hier namelijk over elektrisch geladen deeltjes en niet over magnetisme.

 

Lading wordt afgekort met de hoofdletter 'Q'. De eenheid voor lading is Coulomb, afgekort met de hoofdletter C.

 

Bij elektriciteit zijn de geladen deeltjes meestal elektronen. Eén elektron heeft een lading van -1,602∙10-19  Coulomb. Dat is niet zo heel veel, maar elektronen zijn ook heel erg klein!

 

Voor 1 Coulomb heb je dan ook 6,242∙1024 elektronen nodig.

Statische elektriciteit

Terug naar de statische elektriciteit.

Figuur 5: De haren van het
meisje zijn geladen en staan
daarom overeind.

Voorwerp willen het liefst evenveel positieve als negatieve deeltjes hebben, dan is het voorwerp neutraal.

Als er op een voorwerp meer deeltjes van de ene soort zitten, bijvoorbeeld (+) deeltjes, noemen we het voorwerp geladen.

 

Je kunt een voorwerp laden door het over iets anders te wrijven, zoals een ballon over een trui. (Dit werkt niet bij alle voorwerpen.)

 

Of een voorwerp geladen is kan je op verschillende manieren merken:

  • Het voorwerp trekt andere voorwerpen aan of stoot deze juist af. Denk maar aan een ballon die je haren aantrekt of een papiertje dat aan je vingers blijft plakken. Dit zijn 2 voorbeelden van 2 voorwerpen die elkaar aantrekken.
  • Er springen vonkjes over naar andere voorwerpen. Deze kan je zowel horen, zien als voelen.

 

Verplicht: Open de onderstaande simulatie en maak de opdrachten eronder.

Opdrachten

Je ziet dat alleen de negatieve deeltjes worden overgedragen. Deze negatieve deeltjes, elektronen genaamd, zitten niet zo stevig vast. De positieve deeltjes blijven allemaal op hun originele plaats zitten omdat deze een stuk vaster zitten en niet zo gemakkelijk los komen.

Stroom

Als lading zich gaat verplaatsen noemen we dat stroom. Stroom is dus niets anders dan hoeveel lading zich verplaatst per seconde.

In een kabel waar stroom doorheen loopt bewegen dus geladen deeltjes, in dit geval zijn het elektronen die bewegen.

Figuur 6: Stroom wordt vervoerd
door kabels zoals je in deze
afbeelding ziet. Door deze kabels
stromen dus heel veel elektronen.

Stroom: de hoeveelheid verplaatste lading per seconde.

Stroom wordt afgekort met de hoofdletter 'I'. Stroom wordt gemeten in Ampère, afgekort met de hoofdletter 'A'.

 

Onder aan de pagina vind je een kennisclip over Lading en Stroom.

 

 

 

 

 

 

 

 

Kennisclip Lading en Stroom

 

Spanning

Als 2 voorwerpen verschillend zijn geladen bestaat er spanning tussen de 2 voorwerpen. Zodra er een verbinding tussen de voorwerpen ontstaat zullen de geladen deeltjes van het ene naar het andere voorwerp overspringen, er zal een stroom ontstaan. Al snel stopt de stroom, want de voorwerpen delen de geladen deeltjes zo, zodat ze weer dezelfde lading hebben. Er is dan ook geen spanning meer tussen de 2 voorwerpen.

Figuur 7: Gevaar! Hoogspanning,
Dit bord waarschuwt voor hoge
spanning. Dat kan gevaarlijk zijn
voor levende wezens.

Spanning is een maat voor het verschil in lading tussen 2 voorwerpen en hoeveelheid energie deze lading mee krijgt.

 

Spanning is afgekort met de hoofdletter 'U'. Spanning wordt gemeten in Volt, afgekort met de hoofdletter 'V'.

Onder aan de pagina vind je een kennisclip over spanning. 

 

 

Kennisclip Spanning

 

Weerstand

Niet alles laat even makkelijk stroom door.

Sommige voorwerpen laten heel makkelijk stroom door, denk maar aan metalen voorwerpen. Door een koperen draad kan heel makkelijk stroom lopen.

Andere voorwerpen laten stroom juist niet gemakkelijk door, zoals rubber.

Koper heeft dus een hele lage weerstand tegen de stroom, en rubber een hele hoge weerstand tegen stroom.

Figuur 8: Er bestaan ook elektrische
onderdelen genaamd weerstanden. Deze
onderdelen helpen bij het behalen van
de juiste stroom door een schakeling.

Weerstand: een maat voor hoe moeilijk een materiaal stroom door laat.

Weerstand is afgekort met de letter 'R'. De eenheid van weerstand is Ohm, Ω.

 

 

 

 

Onder aan de pagina vind je een kennisclip over weerstand.

 

 

 

Kennisclip weerstand

 

 

Begrippen: Grootheden -en eenheden -tabel

Hieronder vind je een tabel met daarin alle grootheden, eenheden en bijbehordende symbolen.

Om straks goed te kunnen rekenen met al deze nieuwe stof is het van belang dat je dit tabel uit je hoofd kent. Dat maakt je leven een stuk makkelijker!

 

Grootheid Symbool Eenheid Symbool
Lading Q Coulomb

C
Stroom I Ampère

A
Spanning U Volt V
Weerstand R Ohm Ω

 

Oefening

Verplicht: Oefening Begrippen

Om te checken of je alle begrippen hebt begrepen volgt hieronder een korte oefening.

Kies voor: 'Een automatisch gegenereerde oefentoets doen' en klik op 'Start'.

 

Rekenen

Introductie

Hier leer je rekenen met de wet van Ohm.

Georg Ohm Statue vor der Technischern Universiutät, München, Theresienstraße
Figuur 9: Een standbeeld van George Ohm,
een Duiste natuurkundige naar wie de
eenheid Ohm en de wet van Ohm is vernoemd.

Je vindt hier de volgende onderdelen:

  • De leerdoelen voor dit onderdeel
  • De theorie over de wet van Ohm.
  • Een voorbeeld opdracht
  • 3 oefeningen
    • Deze oefeningen zijn in 3 catergoriën ingedeeld:
      • Basis
      • Herhalen
      • Verdiepen
    • 2 oefeningen zijn verplicht. Iedereen begint bij de Basis. Daarna kies je zelf of je wilt herhalen of verdiepen.
  • Oefeningengenerator: Deze site kan oneindig veel oefeningen aanmaken voor je. Dit deel is optioneel.

Leerdoelen

Bullseye!
Figuur 2: Dartpijl in de bullseye.
Houd je gericht op je doelen!

De spanning zorgt er dus voor dat er een stroom gaat lopen. Maar de weerstand probeert deze stroom weer tegen te houden.

Er bestaat dus een verband tussen de spanning, stroom en weerstand. Dit verband noemen we 'De wet van Ohm'

Leerdoel:

  • Aan het einde van dit onderdeel kan je rekenen met de wet van Ohm: \(R=U/I\)

 

 

Theorie

Er bestaat dus een verband tussen de spanning, U, de stroom, I, en de weerstand, R.

Een verband tussen 3 grootheden kan je weergeven in een formule. Het verband tussen de spannig, stroom en weerstand noemen we 'De wet van Ohm'.

De formule voor deze wet is:

\(R=U/I\)

Waarbij:

R: Weerstand in Ohm

U: Spanning in Volt

I: Stroom in Ampère

 

Deze formule kan natuurlijk ook omgeschreven worden om de stroom of de spanning uit te rekenen. De formule ziet er dan zo uit.

Stroom: \(I=U/R\)

Spanning: \(U=I*R\)

 

Hieronder legt meneer Wietsma precies uit hoe het rekenen met de wet van Ohm werkt. 

 

Voorbeeld

Hier vind je een voorbeeld opgave over de wet van Ohm. Bekijk ook goed stappen die ik doorloop. Doe het op deze manier, dan weet je zeker dat je alle punten op een toets scoort!

 

Voorbeeld opgave 1

Een lampje is aangesloten op een spanningsbron van 12,0 volt. Als de lamp brand gaat er een stroom van 2,4 ampère doorheen. Bereken de weerstand.

 

Uitwerking

1. Gegevens

U = 12,0 V

I = 2,4 A

2. Formule

R = U/I

3. Invullen

R = U/I = 12,0 / 2,4 = 5,0 Ω

4. Antwoord

R = 5,0 Ω

 

We hebben hier dus de weerstand berekend waarbij de stroom en spanning waren gegeven. Je hebt dus 2 van de 3 grootheden nodig om de andere uit te kunnen rekenen. Je kan dus ook de stroom uit te rekenen als je de weerstand en spanning kent.

Dit zien we in het volgende voorbeeld.

 

Voorbeeld opgave 2

Een lampje heeft een weerstand van 15 Ω. Dit lampje wordt aangesloten op een accu van 6,0 volt. Bereken hoe groot de stroom door het lampje is.

 

Uitwerking

1. Gegevens

U = 6,0 V

R = 15 Ω

2. Formule

I = U/R

3. Invullen

I = U/R = 6,0 / 15 = 0,4 A

4. Antwoord

I = 0,4 A

 

Oefeningen Basis

Verplichte oefening

Oefeningen Herhaling

Kies voor deze herhalingsoefeningen of ga naar de verdiepingsoefeningen.

Oefeningen Verdieping

Kies voor deze verdiepingsoefeningen of ga naar de herhalingsoefeningen.

Oefeningen Generator

Wil je nog meer oefenen?

Deze sit maakt oefeningen op maat.

Lees de instructie even door en dan kan je dus zoveel oefenen als je maar wilt.

 

Instructie:

In de bovenste oranje balk heb je 3 opties.

  • De 1e optie laat je kiezen of je wel of niet wilt omrekenen. Dat betekent dat je een opdracht krijgt me milliampère waarbij je deze eerst moet omrekenen voordat je de formule kunt gebruiken.
  • De 2e optie laat je kiezen tussen 3 niveaus, simpel, gemiddeld en moeilijk.
  • De 3e optie laat je een formule kiezen. Voor dit onderwerp moet je daar kiezen voor U= I x R.

 

In de onderste oranje balk heb je ook 3 opties.

  • Je kunt de complete uitwerking opvragen.
  • Je kunt om hulp vragen. De computer geeft je dan de eerste stap van de oplossing. Gebruik deze dus eerst als het niet direct lukt.
  • De laatste optie is het maken van een nieuwe vraag. Hier moet je ook op klikken als je alles hebt ingesteld en wilt beginnen.

 

 

Eindtoets

Je bent aangekomen bij de eindtoets.

De toets begint met 4 basisvragen.

Als het goed gaat, zal je daarna verdiepende opdrachten krijgen.

Lukt het nog niet helemaal, dan zal je herhalende opdrachten krijgen.

Succes!