Noot: Op deze pagina wordt het Elektra ABC opgebouwd. Het nog niet compleet (verre van)…

Elektriciteit is genoemd naar Elektron, het Griekse woord voor Barnsteen. Statische elektriciteit kan namelijk worden opgewekt door met een wollen lap over een stuk barnsteen te wrijven. Een oude puristische benaming voor elektriciteit is dan ook barnsteenkracht. Statische elektriciteit is de benaming voor elektriciteit die zich voordoet in slecht- of niet-geleidende stoffen. In deze zogenaamde isolatoren kan elektrische lading worden opgewekt, die in rust blijft bestaan en zich niet verplaatst omdat er geen stroom kan lopen.

Als twee voorwerpen een verschillende potentiaal hebben (er is een elektrisch potentiaalverschil), en ze worden door een geleider verbonden, loopt er een elektrische stroom vanaf het voorwerp met de hogere potentiaal naar dat met de lagere potentiaal. Dit is de elektrische stroom, het transport van elektrische lading.

Traditioneel wordt elektrische stroom uitgedrukt als de verplaatsing van positieve lading. Toen het bekend werd dat elektrische stroom wordt veroorzaakt door elektronen die zich in tegengestelde richting verplaatsen, heeft men het elektron per definitie een negatieve lading toegekend. De oude definitie van stroomrichting bleef daardoor van kracht. Hierdoor gaat de stroom van plus naar min van een batterij. Doordat de elektronen negatief geladen zijn, verplaatsen de elektronen zich feitelijk van min naar plus.

De verplaatsing kan alleen door de zogenaamde vrije elektronen gedaan worden. Elektronen zitten in de (denkbeeldige) banen rondom de atoomkern. Atomen maken als samenstel in materie deel uit van een molecuulrooster. In dat rooster kunnen elektronen uit hun baan van een bepaald atoom ‘springen’ en in de baan van een ander atoom ‘springen’ en doen dat ook tussen molecuulroosters.

Materialen waarin elektronen vrij kunnen bewegen, noemen we geleiders. Alle soorten metaal zijn geleiders. Binnen de geleiders bestaan er natuurlijk ook nog verschillende soorten: in sommige materialen kunnen elektronen een stuk makkelijker bewegen dan in andere. Dat zijn dus betere geleiders. Materialen waarin elektronen helemaal niet vrij kunnen bewegen, noemen we isolatoren. Hout en plastic zijn daar goede voorbeelden van.

Stroom kan gelijkstroom (Direct Current – DC) zijn, maar ook wisselstroom (Alternating Current – AC). In beide gevallen gaat het om de richting waarin de elektriciteit stroomt. Gelijkstroom wordt onder andere gebruikt in auto’s en schepen, terwijl thuis wisselstroom uit het elektriciteitsnet (stopcontact) komt.

Naast stopcontacten (wisselstroom) kunnen batterijen of accu’s  (gelijkstroom) een bron van elektrische energie zijn. In dit geval is er een potentiaalverschil tussen de polen en aansluitingen van de accu, door een scheve verdeling van elektrische lading binnen in de batterij. Door het aansluiten van bijvoorbeeld een lamp op de accu gaat er een stroom door de gloeidraad van de lamp lopen. Doordat de bewegingen van elektronen door de dunne gloeidraad moeilijk is (weerstand ondervindt), gaat er energie verloren en wordt de energie omgezet in warmte. Hoe hoger de stroom, hoe warmer de draad wordt en gaat deze draad gloeien. Gloeien geeft licht. Hoe heter de gloeidraad is, hoe helderder de lamp licht geeft.

In de atmosfeer kan een potentiaalverschil ontstaan tussen het aardoppervlak en een wolkenmassa. Wanneer de spanning zo groot wordt dat lucht wordt geïoniseerd, ontstaat er een ontlading in de vorm van bliksem.

De algemene eenheid waarin de sterkte van stroom wordt uitgedrukt is de Ampère. Deze eenheid is vernoemd naar de uitvinder ervan, André-Marie Ampère.
Het potentiaalverschil  tussen twee punten staat beter bekend als de elektrische spanning of kortweg spanning. De elektrische spanning wordt uitgedrukt in Volt (genoemd naar de Italiaan Alessandro Volta) en kan aan de hand van de Wet van Ohm worden berekend.
Om de spanning (U) te berekenen wordt de stroomsterkte (I) vermenigvuldigd met de weerstand (R) van het materiaal waar de stroom doorheen loopt. Hieruit volgt o.a. dat de stroomsterkte omgekeerd evenredig is aan de weerstand. De stroomsterkte (I) = spanning gedeeld door de weerstand (R).

Het vermogen (W) dat in een lamp (weerstand) opgewekt wordt bij een bepaalde spanning (U) is afhankelijk van de stoom (I). Vermogen (W) = Spanning (U) maal Stroom (I).

Bijvoorbeeld 230 Volt * 0,435 Ampère  = 100 Watt.
Als deze lamp één uur aan staat, dan wordt 100 Watt * 1 uur = 100 WattUur verbruikt.
100 WattUur = 0,1 kiloWattUur.
1 kWattUur kost ca. 20 eurocent.
In één uur heeft deze lamp ca. 2 eurocent aan elektrische energie verbruikt.

Ampère – André Marie Ampère

Ampère was een Frans natuur- en wiskundige die algemeen wordt beschouwd als een van de ontdekkers van het elektromagnetisme. Aan de hand van experimenten ontdekt hij dat twee parallelle stroomdraden elkaar aantrekken als de stromen in dezelfde richting lopen, maar elkaar afstoten als ze in tegengestelde richting lopen. Hij concludeerde hieruit dat de draden zich gedroegen als twee staafmagneten waarbij gelijke polen elkaar afstoten en tegengestelde polen elkaar aantrekken. De richting van de stroom bepaalt de polariteit van het magnetisch veld.
De eenheid van stroomsterkte (Ampère) is naar hem vernoemd.

Volt – Alessandro Volta

Volta was een Italiaanse natuurkundige die bekend is geworden door zijn ontdekking van de elektrische batterij ofwel de voltaïsche cel (Zuil van Volta). De eenheid van spanning (volt) is naar hem genoemd.

Ohm – George Ohm

Ohm was een Duits wis- en natuurkundige. Hij is bekend geworden door de naar hem genoemde Wet van Ohm waarin de relatie tussen elektrische spanning, elektrische stroom en weerstand wordt uitgedrukt. Tevens is de eenheid van de elektrische weerstand – de ohm – naar hem genoemd.

Watt – James Watt

Watt was een Schotse ingenieur die wordt beschouwd als de uitvinder van de moderne stoommachine. Watt is degene die de paardenkracht als eenheid van vermogen introduceerde voor het classificeren van de stoommachines. Later werd de eenheid van vermogen naar hem vernoemd. In elektrische systemen wordt gewerkt met met Watts als eenheid van opgewekt of verbruikt vermogen.

Tesla – Nicola Tesla

Nikola Tesla is voornamelijk bekend als de uitvinder van de wisselstroomgenerator, de wisselstroomelektromotor en van andere belangrijke componenten van het huidige elektriciteitsnet. Deze apparaten waren in rudimentaire vorm meestal al voor Tesla’s tijd ontwikkeld door eerdere ingenieurs. Tesla’s verdienste was dat hij het wisselstroomprincipe veel verder ontwikkelde en bijna alle benodigde apparaten voor een op wisselstroom gebaseerd betrouwbaar elektriciteitsnet sterk verbeterde of zelf ontwierp.

Faraday

Faraday  was ervan overtuigd dat magnetisme elektriciteit kon opwekken. Faraday merkte dat als de kracht van een magneetveld toe- of afnam er een elektrische stroom ontstond. Verandering in magneetsterkte doet een stroom ontstaan. Op basis van Faraday’s experimenten ontwierp de Fransman Hippolyte Pixii in 1832 de eerste bruikbare dynamo, terwijl de Amerikaan Charles Grafton Page in 1837 een verbeterde versie van de elektromotor presenteerde.
Faraday is ook bekend van De Kooi van Faraday, een constructie van elektrisch geleidend materiaal die statische elektrische velden buiten de kooi houden.

 

Call Now Button