Stroom, lading en soortelijke weerstand
Stroom is de verplaatsing van lading. Op het examen gebruik je stroomsterkte, spanning en soortelijke weerstand in berekeningen over schakelingen en draden.
Een elektrische stroom ontstaat wanneer lading zich verplaatst. In een metalen draad zijn dat vrije elektronen. Zonder spanning bewegen die elektronen alle kanten op. Een spanningsbron, zoals een batterij of accu, duwt ze in één richting.
Stroomsterkte is de hoeveelheid lading die per seconde door een doorsnede gaat. Dat schrijf je als I = ΔQ/Δt, met als eenheid de ampère, waarbij 1 A gelijk is aan 1 C per seconde. De lading is altijd een veelvoud van de elementaire lading, die 1,60·10⁻¹⁹ C is.
Geleiders laten lading makkelijk door. Isolatoren doen dat nauwelijks. De soortelijke weerstand ρ vertelt hoe sterk een stof de stroom tegenwerkt. Voor een draad geldt R = ρ·l/A. De stof bepaalt ρ, terwijl de lengte l en de doorsnede A de weerstand van de draad bepalen.
Bij een draad van dezelfde stof geldt:
- een langere draad heeft een grotere weerstand
- een dikkere draad heeft een kleinere weerstand
Onthoud
Stroom is een verplaatsing van lading, en in metalen zijn dat vrije elektronen.
Stroomsterkte is I = ΔQ/Δt, met als eenheid de ampère.
De weerstand van een draad is R = ρ·l/A.
De soortelijke weerstand ρ hangt af van de stof, niet van de afmetingen van de draad.
Voorbeeld uit een echt examen
ex1
Twee meetsnoeren van koper zijn elk 1,40 m lang en hebben een diameter van 0,80 mm. Toon aan dat hun weerstand kleiner is dan de onnauwkeurigheid van de weerstand van 60 Ω.
- 1
De waarde van de weerstand van 60 Ω is tot op ±0,5 Ω bekend. Dat is de onnauwkeurigheid waarmee je moet vergelijken.
Veelgemaakte fouten
Reken de diameter niet als straal in, maar gebruik r = d/2 of A = ¼πd² met d in meter.
Vergeet niet dat er twee snoeren zijn, en reken de weerstand van beide mee.
Denk niet dat de bron de stroom maakt, maar dat de spanning de lading die al in de draad zit in beweging zet.
Snel checken
Een draad voert een stroomsterkte van 2,0 A. Hoeveel lading gaat er in 10 s door een doorsnede van de draad?
Welke verandering zorgt ervoor dat de weerstand van een draad van dezelfde stof groter wordt?