05. Wat is stroom

05. Wat is stroom

Doel van deze Experience:
Na deze Experience zul je begrijpen wat stroom is en wat de relatie is met spanning. Ook gaan we de wet van Ohm uitleggen, de belangrijkste wet en formule uit de elektronica.

Wat heb je deze Experience nodig:

  • Multimeter met meetsnoeren
  • Weerstand van 220Ω
  • LED
  • Potentiometer

De Experience;

De overeenkomst tussen stroom en een waterslang

In de vorige Experience hebben we geleerd wat spanning is en dat er twee soorten bestaan; gelijk- en wisselspanning. Wat stroom is zullen we uitleggen met behulp van een waterslang.
De hoogte van de spanning is te vergelijken met de druk op een waterslang. Als je een waterslang of de kraan in de keuken probeert dicht te drukken met je hand voel je deze druk.
De stroom is een andere eenheid, je kunt dit vergelijken met het water dat door een tuinslang loopt. De hoeveel water is afhankelijk van de weerstand die dit water ondervindt. Als je een heel dun slangetje hebt met veel weerstand dan stroomt er weinig water doorheen en duurt het dus langer voordat de emmer vol zit. Gebruik je een dikkere slang met minder weerstand dan is de emmer sneller vol.
De stroom die gaat lopen in een elektrisch circuit is dus afhankelijk van de grootte van de spanning en de weerstand die deze stroom ondervindt.
In Experience 4 hebben we geleerd dat de spanning wordt uitgedrukt met de eenheid Volt (V). In formules gebruiken we hiervoor het internationale symbool U. Voor de stroom (eenheid I) die gaat lopen gebruiken we Ampère, genoemd naar André-Marie Ampère, en als symbool de hoofdletter A.
De weerstand van een tuinslang kun je zelf beïnvloeden door er in te knijpen. Als je de kraan helemaal open hebt staan (maximale spanning) en je knijpt in de slang, dan zul je merken dat het langer duurt voordat de emmer vol zit. De weerstand heeft dus invloed op de hoeveelheid stroom die gaat lopen. Ook voor de elektrische weerstand gebruiken we een eenheid, namelijk Ohm, met als symbool de Griekse letter Omega Ω, internationaal schrijven we dit met de hoofdletter R. Deze eenheid is vernoemd naar een Duitse geleerde Georg Ohm.
Georg Ohm beschreef de Wet van Ohm, één van de bekendste wetten uit de natuurkunde. De wet van Ohm luidt als volgt:

“De stroomsterkte door een geleider is recht evenredig met het potentiaalverschil tussen de uiteinden”

Dit ziet er heel moeilijk uit maar we zullen dit verder uitleggen, met de gebruikte symbolen betekent dit dat:

       U = I x R

Waarin U de spanning of het potentiaalverschil, I de stroomsterkte en R de weerstand is.
Wordt U uitgedrukt in V (volt) en I in A (ampère), dan is R in Ω (ohm) uitgedrukt. Twee groot eenheden zijn evenredig als de ene een veelvoudig is van de andere, in dit geval geeft de waarde van de weerstand de verhouding weer.

In de volgende video leggen we dit nogmaals uit. Het is belangrijk dat je dit goed snapt.

We zullen dit toelichten aan de hand van een aantal voorbeelden:

Voorbeeld 1
Je hebt een batterij van 9 V, dus U = 9
Je hebt een weerstand van 9 Ω, dus R = 9

basisweerstand

Dan gaat er stroom lopen van 1 A (= I) want 9 = 1 x 9.

Je kunt deze formule op drie manieren gebruiken. Het is dus dezelfde formule alleen op een andere manier geschreven.

A) Als je de stroom die loopt weet en de weerstand die wordt gebruikt dan kun je de spanning uitrekenen via de formule:
U = I x R
In boven genoemd voorbeeld: U = 1 A x 9 Ω = 9 V

B) Als je de spanning weet van een bron en de weerstand dan kun je de stoom uitrekenen met de formule:
I = U / R (het streepje “/” staat voor ‘delen door’)
In bovengenoemd voorbeeld: I = 9 V / 9 Ω = 1 A

C) Als je de spanning en de stroom weet, dan kun je de weerstand uitrekenen met de formule:
R = U / I
In bovengenoemd voorbeeld: R = 9 V / 1 A = 9 Ω
Om het nog duidelijker te maken geven we nog een paar voorbeelden.

Voorbeeld 2 Bereken de spanning:

 

spanningvan

We weten dat er een stroom loopt van 3 A en een weerstand aanwezig is van 250 Ω. We gebruiken dus de formule:
U = I x R, U = 3 x 250 = 750 V

Voorbeeld 3 Bereken de stroom:

stroomvan

We weten dat er een spanning wordt gebruikt van 24 V en een weerstand van 100 Ω aanwezig is. We gebruiken dit keer dus de formule:
I = U / R ,

I = 24 / 100 = 24/100 A. Dit kun je ook schrijven als 0,24 A
Dit is dus een hele kleine stroom. Je kunt ook milli gebruiken door het getal door duizend te delen, ofwel 240 mA.

Voorbeeld 4 Bereken de weerstand:

weerstandvan

We weten dat de spanning 100 V is en er een stroom loopt van 200 mA. Om dit uit te rekenen moeten we altijd mA omrekenen naar A, ofwel door 1000 delen. 200mA is gelijk aan 0,2 (twee tiende) A. We gebruiken de formule:
R = U / I, R = 100 / 0,2 = 500 Ω

Experiences;

We gaan nu met het breadboard werken. Deze video legt uit hoe dit werkt

We gaan in de volgende video de stroom uitrekenen in een circuit en daarna meten of de wet van Ohm ook klopt.

In de volgende Experience zie je een voorbeeld van de evenredigheid. We plaatsen een potentiometer (weerstand die je kunt veranderen van waarde) in een circuit en zien en meten dat de stroom wordt aangepast als de weerstand veranderd. Aangezien de spanning gelijk blijft, ongeveer 5V zal de stroom minder worden als de weerstand groter wordt en zal de stroom groter worden als de weerstand kleiner wordt.

Opdracht;

  • Maak een circuit waarbij je twee weerstanden van 220 Ohm in serie zet op 5 V. Bereken van te voren hoeveel stroom dat je denkt dat er gaat lopen. Onderbreek het circuit en plaats de multimeter in het circuit. Kijk of je berekening juist is, uiteraard zal er een kleine afwijking zijn.

Wat hebben we geleerd?

  • De wet van Ohm
  • Het rekenen aan de wet van Ohm
TestenStatus

2 gedachten over “05. Wat is stroom”

  1. leuke experience. Het opzetten van de experience vond ik wel moeilijk maar toch is het gelukt en dat is leuk.
    De toets was moeilijk want het rekenen met breuken krijg ik pas net op school.

Een reactie plaatsen