ELE - S1 - Herhaling2

• Electronica
• MBO
• Studiejaar 1

Lessenup

Ga naar www.lessonup.com en gebruik onderstaande code om aan te sluiten.

Ben je al toegevoegd aan de klas in LessonUp??? (Zie mail!)

Semester 1

Over weerstand en geleiding

Vorige les

Hebben we even teruggepakt wat de volgende basisbegrippen zijn:

1. Lading
2. Stroom
3. Spanning

(V)

Uit welke deeltjes zijn atomen gebouwd?

Welke ladingdragers zijn in beweging bij een elektrische stroom?

Als we het over stroom I hebben, dan hebben we het over...

1. Elektronen stroom
2. Elektrische stroom

Elektronenstroom loopt van...

"Elektrische spanning"

Weerstand

Weerstand is het verband tussen de spanning en de stroom dat vastgesteld is, in 1826, door de Duitse natuurkundige Georg Ohm. Hij stelde de volgende vergelijking op:

R=​I​​U​​

Weerstand

Weerstand is de tegendruk die de spanningsbron (elektronenpomp) ondervindt bij het rondpompen van de elektronen.

(V)

Wat is de bekende naam van de vergelijking die Georg Ohm heeft opgesteld?

De wet van Ohm

De wet van Ohm is de belangrijkste wet die we in de elektrotechniek kennen. Georg Ohm was met de wet, dusdanig belangrijk dat de wetenschap de eenheid van de ontdekte weerstand naar hem vernoemd is. 

R=​I​​U​​

(V)

Wat toonde Georg Ohm nog meer aan met zijn onderzoeken?

1. Dat wanneer een draad langer gemaakt wordt, de weerstand van de draad toeneemt
2. Dat wanneer de draad dikker wordt de weerstand van de draad afneemt.
3. Dat elk materiaal zijn eigen soortelijke weerstand heeft.
4. Dat de stroom eigenlijk van - naar + loopt.

Draadweerstand

Ohm stelde vast dat de weerstand van een draad bepaald werd door:

• De lengte van de draad
• De dikte van de draad
• Materiaalsoort.

Soortelijke weerstand

Ohm ontdekte bij  verschillende materialen met gelijke afmetingen, dat elk materiaal zijn eigen weerstand had. de soortgelijke weerstand wordt aangegeven met de griekse letter rho. De eenheid is 

Ω⋅​m​​m​2​​​​

Ω⋅m

Kortweg

Soortelijke weerstand

We kunnen 3 soorten materiaal onderscheiden met soortelijke weerstand:

1. Geleiders: Soortelijke weerstand is zeer klein  
2. Isolator: Soortgelijke weerstand is zeer groot
3. Weerstandsmateriaal: soortgelijke weerstand is relatief klein maar zeker geen isolator. 

ρ∠0,03⋅10​−6​​Ωm

10​5​​Ωm∠ρ

Draadweerstand

Circa tien jaar later stelde de Franse natuurkundige Claude Asier Pouillet het verband vast tussen de vier grootheden. Hij kwam op de volgende formule uit die de Wet van Pouillet heet.

R=ρ⋅​A​​l​​

(V)

Waar staat de letter l(L) voor in de Wet van Pouillet?

R=ρ⋅​A​​l​​

Een koperen draad is 85m lang en heeft een doorsnede van 1,5mm². Wat is de weerstand van de draad?

R=ρ⋅​A​​l​​

ρ​cu​​=0.0175⋅10​−6​​Ω⋅m

Een draad heeft een weerstand van 5 Ohm. Hoe groot wordt de weerstand als de doorsnee van de draad verdubbeld?

Temperatuur en weerstand

Temperatuur heeft bij de meeste stoffen grote invloed op de soortelijke weerstand. We kennen hierin twee soorten materialen. PTC materialen en NTC materialen.

(V)

Wat is het verschil tussen een PTC en een NTC?

temperatuur coëfficiënt (TC)

De TC is de eigenschap van een materiaal dat voor de weerstandsverandering zorgt. Bij een PTC is de TC positief. PTC is ook een afkorting voor Positieve Temperatuur Coëfficiënt. Wanneer de TC negatief is het het materiaal een NTC.

temperatuur coëfficiënt (TC)

Of de weerstand toeneemt of afneemt als de temperatuur van het materiaal toeneemt bepaald of een materiaal een PTC of een NTC is.

• Als de weerstand toeneemt met een toenemende materiaaltemperatuur is het een PTC (++).
• Als de weerstand afneemt met een toenemende materiaaltemperatuur is het een NTC (-+).

Temperatuur en weerstand

Van de temperatuurgevoelige eigenschappen maken we gebruik in de vorm van temperatuursensor. Dit word ook wel een thermistor (thermal resistor) genoemd.

(niet alle temperatuursensoren zijn thermistors)

(V)

Waar zou je in de praktijk een thermistor kunnen tegenkomen? In huis of op je werk.

Geleiding

We kunnen zeggen dat een materiaal op de stroom in een bepaalde mate weerstand bied. We kunnen ook zeggen dat hetzelfde materiaal de stroom in een bepaalde mate geleid. Weerstand en geleiding zijn een inverse van elkaar.

(V)

Geleiding

Geleiding geven we aan met de letter G. De eenheid die bij geleiding hoort is Siemens [S], vernoemd naar Werner von Siemens. De formule die erbij hoort is:

G=​R​​1​​

Soortelijke geleidbaarheid

Met geleiding komt ook een soortelijke geleidbaarheid. Dit is de inverse van de soortelijke weerstand van een materiaal en is dus daarom ook materiaal afhankelijk.

σ=​ρ​​1​​

Zelftest

Maak de volgende vragen

Waar is de weerstand van een draad van afhankelijk?

Een staaf aluminium heeft een weerstand van 0,05 Ohm. Hoe groot wordt de weerstand als doorsnede 2x zo groot gemaakt wordt?

Een draad heeft een weerstand van 10 Ohm. De draad wordt gewalst en wordt daardoor 2x zo lang en de doorsnede wordt gehalveerd. Hoe groot wordt de weerstand van de gewalste draad?

1. Blijft hetzelfde
2. 40 Ohm
3. 2,5 Ohm
4. 5 Ohm

Een draad heeft een weerstand van 0,01Ohm. Hoe groot is de geleiding van de draad?

Wat is het verschil tussen een PTC en een NTC

Wat is de verzamelnaam weerstanden die als temperatuursensor worden gebruikt.

1. Thermokoppels
2. PTC
3. Thermistors
4. PT100

Een koperen draad met een doorsnee van 1,5mm² heeft een weerstand van 2 Ohm. Hoe lang is de draad?