Elektriciteit en magnetisme: stroomkringen, spanning, weerstand en magneten
Elektriciteit en magnetisme behandelt stroomkringen, de relatie tussen spanning, stroom en weerstand, en de werking van magneten en elektromagneten. Het examen vraagt vaak om schakelingen te vergelijken en om met U = I × R of P = U × I te rekenen.
Stroomkring
Een gesloten stroomkring is nodig voor stroom. Stroomsterkte I in ampère (A) is de hoeveelheid lading per seconde. Spanning U in volt (V) is energie per lading, geleverd door de bron. In serie is I overal gelijk en verdeelt U zich over de onderdelen; één onderdeel kapot betekent dat de hele kring uit is. Parallel is U over elke tak gelijk en verdeelt I zich; één tak kapot betekent dat de andere takken blijven werken.
Weerstand en vermogen
Weerstand R = U/I, eenheid ohm (Ω). Bij een vaste weerstand geldt U = I × R. In serie geldt Rtot = R1 + R2 + ...; in parallel is de totale weerstand kleiner dan de kleinste weerstand. Vermogen P = U × I in watt (W). Energie E = P × t; 1 kWh = 3,6 miljoen J. Een zekering en een aardlekschakelaar beveiligen de installatie.
Magnetisme
Magneten hebben een noordpool en een zuidpool; gelijke polen stoten af, ongelijke trekken aan. Buiten de magneet loopt het magneetveld van noord naar zuid. Een stroomvoerende draad maakt een magneetveld; een spoel met ijzerkern is een elektromagneet. Toepassingen zijn relais, elektromotor, luidspreker en transformator.
Werkvoorbeeld
Twee weerstanden van 4 Ω en 8 Ω in serie op 12 V. Rtot = 12 Ω; I = U/R = 12/12 = 1 A. Spanning over 4 Ω: U = 1 × 4 = 4 V; over 8 Ω: 8 V. Samen 12 V. In parallel op 12 V krijgt elke weerstand 12 V; de stroom door 4 Ω is 3 A en door 8 Ω 1,5 A, samen 4,5 A.
Valkuilen
Je zet een ampèremeter parallel; hij moet in serie. Je zegt dat stroom op gaat; stroom is overal in een serie gelijk. Je denkt dat een parallelschakeling meer weerstand geeft; de totale weerstand wordt kleiner. Je verwart vermogen (W) met energie (kWh).