De begrippen spanning, stroomsterkte en weerstand
zijn voor de meesten van jullie waarschijnlijk al bekend. In dit onderdeel gaan we eerst de kennis van deze begrippen weer op halen en het verband tussen deze begrippen onderzoeken.De spanning Er loopt stroom door een lampje als het op een batterij is aangesloten. De
batterij zorgt voor een voortdurend 'druk' verschil, met andere woorden er is een elektrische spanning tussen de polen A en B. Door het plaatsen van een
voltmeter in de schakeling kan de spanning in de schakel worden gemeten. Een ideale voltmeter heeft dan een weerstand van oneindig.
Het symbool voor spanning is de V en de eenheid ervan is ook V voor volt. Bijvoorbeeld: de netspanning bedraagt 220 volt, noteer je kortaf met Vnet
=220 V of V=220 V. De stroomsterkte
Als je in de vorige schakeling een ampèremeter plaatst kan de stroomsterkte door het lampje worden gemeten. De ampèremeter mag de stroom die je wilt meten niet verstoren. Zijn
weerstand moet dus zo klein mogelijk zijn. Een ideale ampèremeter heeft een weerstand nul.
Het symbool voor de stroomsterkte is I en de eenheid ervan is A voor ampère. Als de stroomsterkte in een schakeling bijvoorbeeld 0,55 is, noteer je dan I=0,55 A. De weerstandDe weerstand kan makkelijk uitgerekend worden als je de spanning en stroomsterkte over
een lampje weet. Als je de spanning (V) deelt door de stroomsterkte (I) heb je de weerstand. Het symbool voor weerstand is R en de eenheid is de volt per ampère. Een andere naam
hiervoor is de ohm (). Dus als er over een lampje een spanning van 6V staat en een stroomsterkte van 0,5 A, dan is de weerstand 6V / 0.5A = 12 R=12 . De Wet van OhmWe gaan eerst een proef doen met een draadkokertje. Een draadkokertje bestaat uit een
kokertje waarop een zeer dunne metaaldraad is gewikkeld. Aan de uiteinden van deze draad
zijn de aansluitdraden vastgemaakt. Bouw een schakeling zoals in het voorbeeld en gebruik een spanningsbron waarvan je de sterkte kan regelen. De spanning over het geheel verander je geleidelijk aan van 0V
tot ongeveer 10V. Bij elke gemeten spanning noteer je de bijbehorende stroomsterkte. Zie tabel 1. Als je de resultaten verwerkt in een grafiek, zal je zien dat er een rechte lijn door de
oorsprong gaat. Blijkbaar is de stroomsterkte in het draadkokertje recht evenredig met de spanning over het draadkokertje. Dat de verhouding van de spanning en de stroomsterkte een constante waarde heeft kun je
aan de hand van de meetresultaten controleren. Tabel 1
V (V) |
I (mA) |
V/I (V/A) |
0.0 |
0 |
---- |
1.8 |
7 |
2,6.102 |
3.2 |
13 |
2,6.102 |
4.7 |
19 |
2,6.102 |
5.8 |
23 |
2,6.102 |
7.3 |
29 |
2,6.102 |
8.4 |
34 |
2,6.102 |
9.8 |
39 |
2,6.102 |
Alle voorwerpen waarvan de (I,V)-diagram een rechte lijn door de oorsprong is, voldoen
aan de wet van Ohm: V / I = constant. Deze constante wordt dus de weerstand genoemd. In formule vorm V / I = R oftewel V = I x R.
Het voorwerp die we boven een draadkokertje hebben genoemd heet in werkelijkheid een weerstand. Omdat het aan de wet van ohm voldoet, wordt het wel een 'ohmse weerstand' genoemd. Georg Simon Ohm (1789 – 1854)
Ohm kreeg belangstelling voor wis- en natuurkunde nadat zijn vader die zelf slotenmaker was, deze op oudere leeftijd ging bestuderen. Zelf was Ohm een
groot deel van zijn leven docent wis- en natuurkunde. In 1827 verscheen een publicatie van hem die het verband tussen de spanning en de stroomsterkte
uitlegde. Dit werd later bekend als de wet van Ohm. Behalve onderzoek naar elektrische geleiding heeft Ohm ook onderzoek aan geluid en licht verricht. |