Elektriciteit
Lading, stroom, spanning en weerstand, gevolgd door de wet van Ohm, serie- en parallelschakelingen, vermogen, de elektriciteitsrekening en veilig gebruik. Je bouwt schakelingen met batterijen, lampjes, weerstanden, schakelaars en zekeringen en leest tijdens het bouwen elke berekende stroomsterkte af.
Over deze cursus
Benjamin Franklin kon zien wat elektrische lading deed zonder de oorzaak te kennen. In de 18e eeuw (jaren 1700) koos hij welk type lading positief heette, zonder elektronen te kunnen zien. Zijn keuze bleek elektronen later negatief te maken. Die oude afspraak gebruiken we nog: de stroomrichting die we tekenen is de richting waarin positieve lading zou bewegen, tegengesteld aan de echte beweging van elektronen in een draad. Eén elektron draagt 1.602176634 × 10⁻¹⁹ coulomb, dus één coulomb is ongeveer 6.24 miljard miljard elektronen.
De zeven hoofdstukken beginnen met lading, daarna stroom, spanning en weerstand. Een vrachtwagenaccu die in 4 seconden 720 coulomb door de startmotor stuurt, levert 180 ampère. Daarna volgen de wet van Ohm en serieschakelingen: twee lampjes van 12 Ω aan een batterij van 6 V krijgen elk 3 V. In een parallelschakeling trekken dezelfde lampjes elk 0.5 A, zodat de batterij 1 A levert. Vervolgens vermogen en de energierekening: een lamp van 60 W die 1000 uur brandt gebruikt 60 kWh, of $7.20 bij 12 cent per kWh. Bij veiligheid lees je dat 10 tot 20 mA door het lichaam de hand aan een draad kan doen vastklemmen. In het schakellab bouw je met batterijen, lampjes, weerstanden, schakelaars en zekeringen. Elke stroom wordt berekend. Open een schakelaar om een lamp in serie te laten uitgaan maar niet parallel, of sluit een lus om kortsluiting te maken.
Ohm deed zijn proeven in 1825 en 1826 met een magnetische naald naast de draad, want ampèremeters bestonden nog niet. In 1827 publiceerde hij de wet. Volgens Smithsonian Libraries werd zijn werk eerst bespot.
Voor je begint
De wet van Ohm is een vergelijking van één regel. In de hoofdstukken over serie- en parallelschakelingen tel en deel je weerstanden. De algebra uit Lineaire vergelijkingen is dus voldoende. Even kijken bij Atomen helpt bij het eerste hoofdstuk over elektronen en lading.
Als je klaar bent
Na afloop kun je stroom uit lading en tijd berekenen, met de wet van Ohm een weerstand of stroom vinden en de totale weerstand van weerstanden in serie en parallel bepalen. Je kunt ook watt en uren omrekenen naar kilowatturen en een rekening, vertellen waarom twee lampen in serie zwakker branden dan één en uitleggen wat een zekering in een stroomkring doet.
- 1Elektrische ladingDe grootte van de lading van één elektron is 1.602176634 × 10⁻¹⁹ coulomb; één coulomb komt dus overeen met de ladingsgrootte van ongeveer 6.24 miljard miljard elektronen.
- 2Stroom, spanning en weerstandEen vrachtwagenaccu die in 4 seconden 720 coulomb door de startmotor stuurt, levert een stroom van 180 ampère.
- 3De wet van OhmEen autokoplamp waar bij 12.0 V uit een accu een stroom van 2.50 A doorheen loopt, heeft een weerstand van 12.0 ÷ 2.50 = 4.80 Ω.
- 4SerieschakelingenTwee lampjes van 12 Ω in serie op een batterij van 6 V krijgen elk 3 V, en door elk loopt 0.25 A. Elk lampje brandt met een kwart van het vermogen dat één lampje alleen zou hebben.
- 5ParallelschakelingenTwee lampjes van 12 Ω naast elkaar op 6 V nemen elk 0.5 A op. De batterij levert dus 1 A, tweemaal zoveel als voor één lampje.
- 6Elektrisch vermogen en de energierekeningEen lamp van 60 W die 1000 uur aanblijft, gebruikt 60 kWh. Bij 12 cent per kWh kost dat $7.20.
- 7Elektrische veiligheidEen stroom van ongeveer 10 tot 20 mA door het lichaam kan ervoor zorgen dat de hand een draad blijft vastklemmen. Iemand die doorweekt is, heeft mogelijk nog maar 10 kΩ weerstand.
Bronnen van deze cursus (14)
- OpenStax College Physics 2e (openstax.org/books/college-physics-2e): 18.1 Static electricity and charge (amber and the Greek word elektron, like charges repel, glass and silk, Franklin)
- 20.1 Current (I = ΔQ/Δt, 1 A = 1 C/s, truck battery 720 C in 4.00 s, calculator 0.300 mA, conventional current traced to Franklin, drift speed of order 10⁻⁴ m/s, 12-gauge copper wire 2.053 mm, copper density 8.80 × 10³ kg/m³)
- 20.2 Ohm's law (Ohm first showed I ∝ V by experiment, ohmic materials, headlight 12.0 V and 2.50 A = 4.80 Ω, dry person hand to foot about 10⁵ Ω)
- 20.3 Resistance and resistivity (Table 20.1: silver 1.59, copper 1.72, gold 2.44, aluminium 2.65, tungsten 5.6, iron 9.71, nichrome 100, all × 10⁻⁸ Ω·m; headlight cold 0.350 Ω)
- 20.4 Electric power and energy (P = IV = V²/R = I²R, kWh, 1 kWh = 3.6 × 10⁶ J, 60 W bulb for 1000 h at 12 cents per kWh = $7.20, 15 W CFL)
- 20.6 Electric hazards and the human body (thermal and shock hazards, short circuit 120 V across 0.100 Ω = 144 kW, worn cord 2.00 Ω at 10.0 A = 200 W, fuses and circuit breakers, Table 20.3 shock effects, dry skin 200 kΩ, wet 10.0 kΩ)
- 21.1 Resistors in series and parallel
- 21.2 Electromotive force and internal resistance
- 21.3 Kirchhoff's rules
- 23.8 Electrical safety (three-wire system, earth/ground wire, double insulation, GFI trips above 5 mA)
- NIST CODATA elementary charge 1.602176634 × 10⁻¹⁹ C exact (physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?e)
- Safety text is general information, not advice for working on mains wiring. Linda Hall Library, Scientist of the Day: Georg Ohm (lindahall.org/about/news/scientist-of-the-day/georg-ohm, experiments 1825 and 1826 with a compass needle, Die galvanische Kette 1827)
- Smithsonian Libraries, Die galvanische Kette (library.si.edu/digital-library/book/diegalvanischeke00ohmg, first publication of Ohm's law, ridiculed at first)
- IEC 60038:2009 standard voltages (230 V grew out of 220 V and 240 V systems; 220 V still used).
Geraadpleegd: 2026-10-17