Elektriciteit

Hoe werkt elektriciteit?
Bij metalen kunnen de buitenste elektronen zich in de atomen gemakkelijk onttrekken aan de aantrekkingskracht van de kern. Ze kunnen zich dan als vrije elektronen door het materiaal bewegen. Het metaal als geheel is in principe in evenwicht (niet elektrisch geladen).
Wanneer een lichaam door bv wrijving met een ander lichaam elektronen opneemt zal het negatief geladen worden. Als er elektronen aan een lichaam onttrokken worden zal het positief geladen zijn.
Een negatief geladen lichaam zal de neiging hebben om elektronen af te staan, hoe groter de drang om elektronen af te staan hoe lager het potentiaal.
Hoe groter de drang om elektronen op te nemen, hoe hoger de potentiaal.
Afspraak is om de potentiaal van de aarde op 0 te stellen.

Spanning
De spanning (elektrische potentiaal) is gelijk aan de arbeid die in een statisch elektrisch veld zou moeten worden verricht (per eenheid lading) om de lading van het ene naar het andere punt te bewegen. Het potentiaalverschil is het verschil in potentiaal tussen twee lichamen.
Hoeveel energie kost het de elektronen om van het ene naar het andere punt in de stroomkring te lopen?
Gemeten in Volt; het potentiaalverschil (U) over een geleider als een stroom van 1 A daarin een vermogen van 1 W in warmte omzet.
1 V = 1 W/A = 1 J/C
U = R x I
Dit is de Wet van Ohm
De stroom in een geleider neemt toe als het potentiaalverschil toeneemt, recht evenredig.

Soms (bliksem) wordt de spanning zo groot (tussen geladen wolk en aarde) dat er spontaan elektronen overgaan.
Je kan ook twee lichamen verbinden met een geleider. Er zal dan een elektronenstroom gaan plaatsvinden tot het potentiaalverschil 0 is.

Stroom
Elektrische stroom (I) is het verplaatsen van ladingdragers (elektronen of ionen) door een geleider onder invloed van een potentiaalverschil (spanning).
De sterkte van elektrische stroom wordt gemeten in Ampère. Er gaat door een geleider een elektrische stroom van 1 A als er per seconde 6,25x10x18 elektronen door een doorsnede gaan.
Coulomb is de eenheid van elektrische lading; 1 coulomb is de hoeveelheid lading die overeenkomt met een stroom van 1 ampère gedurende 1 seconde, 1 C = 1 As
I = 1/R x U

Weerstand
De elektrische weerstand (resistentie); in hoeverre bemoeilijkt het materiaal de doorgang van stroom.
R = U / I (in Ohm)

Vermogen
De energie per tijdseenheid.
P = U x I (in Watt)
Vermogen (W) = Spanning (V) x Stroom (A)

Frequentie
Hoe vaak gebeurd iets in een bepaalde tijd.
Weergegeven in Hz, aantal gebeurtenissen per seconde.
Bij golfverschijnselen; het aantal golven per seconde

Een generator met één poolpaar van 50 Hz draait 50 x per seconde = 3000 omwentelingen per minuut.

In Europa 220 v met 50Hz

Wisselspanning
Is een periodieke elektrische spanning die met een bepaalde frequentie wisselt (het potentiaalverschil) tussen positieve en negatieve spanning. Wisselspanning in een gesloten circuit veroorzaakt wisselstroom.
Meestal opgewekt door een dynamo of generator, om te zetten met een transformator.

Gelijkspanning
Is een elektrisch potentiaalverschil tussen twee punten waarbij het potentiaalverschil in de tijd gelijk blijft. Opgewekt door bv batterij en PV cellen, niet om te zetten met transformator, daardoor beperkt tot lagere spanning.
Van wisselspanning naar gelijkspanning is relatief eenvoudig (diodebrug en condensatoren). Andersom is complex.

Fasespanning is de spanning tussen één fase van een installatie/voeding tov de aarde of de neutrale geleider. 230 V.

3 fasenspanning
Ook wel draaistroom (krachtstroom) is de elektrische energie in de vorm van 3 gelijktijdig opgewekte wisselspanningen die tov elkaar 120 graden in fase verschoven zijn.
De opgewekte spanning in een generator kan wel 15 tot 20 kV bedragen, deze wordt omlaag getransformeerd tot een bruikbare spanning van 400 V (lijnspanning, de spanning tussen twee fasen). De lijnspanning is V3 x fasespanning = V3 x 230 = 400 V.
Voor een gewone huisinstallatie wordt maar één fase gebruikt.

Om te voorkomen dat, als we teveel apparaten aansluiten, er een te grote stroom (hoeveelheid A) door de draad gaat en hij oververhit raakt wordt er een smeltzekering (stop) tussen geplaatst (in huis van max. 16 A). Ook maakt men verschillende groepen.
Spannings- of fasedraad    bruin
Nulleiding                               blauw
Aardedraad                            geel-groen
Schakeldraad                         zwart

Hoogspanning
Hoofd hoogspanningsnet; 220 kV / 380 kV (TenneT)
Regionaal hoogspanningsnet; 110 kV / 150 kV
Middenspanningsnet; 50 kV naar 20 kV naar 10 kV
Laagspanningsnet; 230 V / 400 V

Ethernet LAN (Local Area Netwerk)
Internet WAN (Wide Area Network)

Elektriciteit

U = I x R
Stroomsterkte is de hoeveelheid water door de slang en de spanning is de druk (de moeite) waarmee het water stroomt. De weerstand is de diameter van de slang.

Een batterij van 1,5 V heeft een spanningsverschil tussen de + en - pool van 1,5 V waardoor er elektronen van de - naar de + gaan stromen bij een gesloten circuit.

Het vermogen is dan de kracht van het water tegen een schoepenrad.
P = U x I
Watt = Volt x Ampere (0,8)
Een groep van 16 A (x 230) geeft maximaal 3680 W vermogen.
Inschakelstroom van apparaten is vaak hoger.