startpagina leereenheden vragen oplossen BASIS ELEKTRICITEIT - LEEREENHEID 3
leereenheid 2 leereenheid 4







LEEREENHEID 3



De elektrische stroomkring

Symbool van een schakelaar Symbool van een weerstand Symbool van een voeding Symbool van een lamp



INLEIDING

Een simpele stroomkring heb ik getekend in het plaatje rechts. Een batterij is door middel van twee draadjes verbonden met een gloeilampje, een situatie die de meesten wel kennen. In een batterij vindt een chemische reactie plaats en als gevolg daarvan levert de batterij elektrische stroom naar de buitenwereld.

In een schema maken we gebruik van symbolen. Een batterij wordt voorgesteld door een lange en een korte streep. Een lamp wordt aangegeven door een cirkel met een kruis er door. Een belangrijke eigenschap van stroomkringen is dat ze gesloten moeten zijn, de stroom die de plus van de batterij verlaat moet bij de min weer terugkomen.
 
Stroomkring





3.1 De stroombron



De elektrische stroom


  1. Na een tijdje is het waterniveau in de 2 vaten hetzelfde. Het niveauverschik is 0, er is geen waterstroom meer.
  1. Ook is het elektronenniveau van de 2 lichamen na een tijdje neutraal. Het ladingverschil is 0, er is geen elektronenverplaatsing meer.
  1. Een blijvende waterstroom verkrijg je met een waterpomp.

  1. Een blijvende elektronenverplaatsing verkrijg je met een elektronenpomp (eletrische bron, een generator).
  1. De waterpomp pompt uitwendig watermoleculen door de buisleiding en het rad van B naar A.


  1. De elektronenpomp stuwt uitwendig de elektronen door de draadleiding en de motor van B naar A.
    De negatieve pool stoot de elektronen af en de positieve pool trekt gelijktijdig de elektronen aan.

  1. Door de waterpomp blijft de stuwkracht op de watermoleculen bestaan, want de waterpomp stuwt inwendig de watermoleculen terug van A naar B.
    Hierdoor blijft in de gesloten waterkring een waterstroom vloeien.
  1. Door de elektronenpomp blijft de stuwkracht op de elektronen bestaan, want de elektrische bron stuwt de elektronen inwendig van (+) naar (-).
    Hierdoor blijft in de gesloten stroomkring een elektrische stroom vloeien.

  1. De bewegende watermoleculen zijn de energiedragers en de waterbuizen transporteren die energie van de waterpomp naar het rad en terug.

  1. De bewegende elektronen zijn de elektrische energiedragers en de draadleiding (koper) transporteert die energie van de bron naar de verbruiker (motor) en terug.
  1. Het waterrad verbruikt of vernietigt geen water.



  1. De elektrische toestellen (verbruikers) verbruiken of vernietigen geen elektronen. Ze zetten enkel de energie van de bewegende elektronen om in een andere energievorm.
  1. De waterpomp maakt geen water. Ze brengt enkel de watermoleculen in beweging in een gesloten waterkring.
  1. De elektrische bron maakt geen elektronen. Ze brengt enkel de elektronen in beweging in een gesloten elektrische kring.



Om de elektrische energie van de bron om te zetten in een andere energievorm is een elektrische stroom noodzakelijk. Daarom heet een elektriche bron ook stroombron of voedingsbron. Ze voedt namelijk de verbruikers met bewegende elektronen.
Een bron heeft 2 klemmen of polen:
  • de positieve klem (+) met een tekort aan elektronen;
  • de negatieve klem (-) met juist zoveel elektronen te veel als er bij de positieve te kort zijn.
Positief en negatief zijn de POLARITEITEN van de polen.





3.2 De technische stroomzin



Vroeger werd aangenomen dat de elektrische stroom buiten de bron vloeit van de pool met hoger potentiaal (positief) naar de pool met lager potentiaal (negatief).
Die overeengekomen stroomzin, die tegengesteld is aan de elektronenverplaatsing, heet conventionele of technische stroomzin.




Om praktische redenen werkt men meestal met de conventionele stroomzin.
In schema's wordt de stroomzin aangegeven door een pijltje op de draadleiding.





3.3 De elektrische stroomkring



De noodzakelijke delen van een stroomkring zijn:
  • een bron die de stuwkracht(spanning) onderhoudt op haar polen;
    Zonder stuwkracht op de elektronen is er geen elektrische stroom mogelijk. De stuwkracht (SPANNING) is de oorzaak, de STROOM is het gevolg.

  • 1 of meer verbruikers die de elektrische energie omzetten in een andere energievorm;
  • verbindingsdraden die de elektrische stroom leiden van de (+)klem van de bron naar de verbruiker en van de verbruiker terug naar de (-)klem ;
  • schakelaar(s);
  • eventueel veiligheidsapparaten en meetapparaten.


Wanneer je een elektrische installatie aansluit, nakijkt of een fout opspoort, kun je gemakkelijker en vlugger werken, als je beschikt over een schematische voorstelling van de installatie.



VOEDING


Bron



Accu
GELEIDERS


Nulleider (N)



Faseleider (L1)



Aarding
VERBRUIKERS


Lamp



Bel
SCHAKELAARS


Enkelpolige schakelaar



Tweepolige schakelaar



Drukknop
VEILIGHEIDSAPPARATEN & MEETAPPARATEN


Smeltveiligheid


Ampéremeter



Om de stroomkring op een eenvoudige, praktische en veilige manier te sluiten of te openen, gebruik je een schakelaar.
Afhankelijk van het toepassingsgebied komen schakelaars in veel verschillende uitvoeringen voor.
Enkele voorbeelden:
  • een lichtschakelaar voor inbouw en opbouw;
  • een drukknopschakelaar voor een bel, mixer, enz;
  • de contactschakelaar, de knipperlichtschakelaar en de schakelaar die de remlichten bediendt in een auto;
  • een voetschakelaar voor het met de voet in- en uitschakelen van machines.




De open stroomkring
De gesloten stroomkring

Een stroomkring is open:

  • als de schakelaar open is;
  • als er een onderbreking is aan de verbindingspunten van de bron of de lamp;
  • als het gloeidraadje van de lamp stuk is.

Een stroomkring is gesloten:

  • als de schakelaar gesloten is;
  • als er geen onderbrekingen zijn aan de verbindingspunten van de bron of de lamp;
  • als de lamp niet stuk is.
Bij een OPEN of onderbroken kring is er geen geleidende verbinding tussen de bronklemmen. De bron levert GEEN STROOM. De bron is onbelast.
Bij een GESLOTEN kring is er een geleidenende verbinding tussen de twee bronklemmen. Er VLOEIT STROOM. De bron is belast.


Om een stroom te verkrijgen moet de elektrische stroomkring aan een paar voorwaarden voldoen.
De voorwaarden om een stroom te verkijgen:
  1. Een bron die de stuwkracht (spanning) in stand houdt.
  2. Een elektrische gesloten stroomkring.





3.4 Het éénleidersysteem



In een huisinstallatie zijn de verbruikers altijd via 2 geïsoleerde koperdraden verbonden met het elektriciteitsnet.
Bij het éénleidersysteem is er slechts één draad (heenleiding) van de bron naar de verbruiker(s). Om draad uit te sparen gebruikt men als tweede geleider (terugleiding):
  • ofwel de metalen behuizing, ook massa genoemd;

    Schematekens voor massaverbinding


  • ofwel de aarde.

    Schemateken voor aarding


Het éénleidersysteem bij fiets, moto en auto


Bij deze voertuigen is één klem van de bron vast verbonden aan het frame (massa).
Bij een auto is het meestal de negatieve klem van de accumulator en van de alternator (dynamo) die verbonden is aan de carrosserie.

Ook de verbruikers zijn aan één zijde door hun metalen bevestigingsstukken aan de massa verbonden. De massaelektrode van b.v. een bougie zal via de schroefdraad verbonden worden aan de metalen massa.



De tweede klem van de fietsmagneto of de accumulator in een auto is met draden via de nodige schakelaars verbonden aan de niet-massaklem van de verbruikers.

Eénleidersysteem bij motovoertuigen:






Het éénleidersysteem bij elektronische apparaten


In versterkers, radio's, televisieapparaten, enz. wordt ook het éénleidersysteem toegepast. Hierbij wordt een gemeenschappelijke koperen baan op de montageplaat (printplaat) als teruggeleiding gebruikt.




Het éénleidersysteem bij elektrische trein en tram


Bij elektrische trein en tram, dus bij elektrische tractie is er slechts één bovengrondse geleider. Het terugleiden van de stroom gebeurt via de spoorstaven (rails) die met de aarde verbonden zijn.






3.5 Mogelijke oorzaken van een onderbroken stroomkring



  • Als het apparaat niet werkt, kijk dan eerst na of je spanning hebt. De batterij kan ontladen zijn.
    • Vernieuw alle cellen van een apparaat gelijktijdig;
    • Gebruik nooit cellen van een verschillend soort in hetzelfde apparaat.


  • Let er op dat de verbindingsdraden goed contact maken met de klemmen.
    • Bij een acucumulator moeten de polen en de aansluitklemmen vrij zijn van oxydatie.
    • Regelmatig de polen en de aansluitklemmen insmeren met accupoolvet of zuurvrije vaseline.


  • De schakelaar staat in de in-stand en toch werkt het apparaat niet. De kring is waarschijnlijk gesloten maar door:
    • het in gebrek blijven van het mechanisch schakelmechanisme;
    • een slecht contact, als gevolg van een ingebrande of vervuilde contactpunten;

    is de kring in werkelijkheid toch onderbroken. Als je in dit geval de 2 draden van de éénpolige schakelaar met elkaar verbindt en het toestel werkt, dan is de schakelaar slecht en moet hij vervangen worden.

  • In een éénleidersysteem zijn de meeste storingen onderbrekingen door een slechte massaverbinding. De massa kan onderbroken zijn door:
    • lostrillen van een bevestigingsstuk;
    • verflaag;
    • inwerking van vocht (corrosie)

    Corrosie is te herkennen als roest bij staal of groene aanslag bij koper.
    • Verwijder zorgvuldig het roest of kopergroen;
    • Zorg voor een goede verbinding door het bevestigingsstuk stevig vast te zetten.

  • Bij een lamp kan de gloeidraad doorgebrand zijn.
  • Er kunnen slechte contacten zijn in de aansluitklemmen van de verbuikers.
  • De smeltveiligheden kunnen doorgebrand zijn.
  • De schakelaar kan in de uit-stand staan.




3.6 In de praktijk



Na de theoretische uitleg gaan we meteen maar eens een praktische oefening maken. Een hele simpele stroomkring heb ik getekend in het onderstaande plaatje.



Zorg dat je een bron hebt, 2 aansluitdraden en een lamp. Maak nu de opstelling zoals op de figuur.
  • Licht het lampje op, dan is de verbinding tussen de 2 meetpunten goed geleidend.
  • Blijft het lampje gedoofd, dan is er een onderbreking in de geleider van het snoer.
Met deze eenvoudige methode kan men dus zien of een verbinding doorverbonden of onderbroken is. Om beschadiging te voorkomen monteer je het best de batterij en de lamphouder op een plankje.

In deel 3.1 hadden we al gezien dat elektrische stroom ontstaat door de verplaatsing van elektronen en dat elektronen negatief geladen zijn. De elektronen komen dus bij de min van de batterij naar buiten en lopen via de lamp naar de plus. Maar toch zeggen we nog altijd dat de stroom van plus naar min loopt.



Toen de elektrische stroom werd ontdekt was er nog niets bekend over de opbouw van de atomen.

Om een historisch beeld te geven:
De elektrische stroom werd al toegepast omstreeks 1840, dus kort nadat de eerste spoorwegen waren gebouwd. De spoorwegen begonnen dan ook al vrij gauw met het toepassen van elektrische telegrafen om berichten te versturen. Pas 20 tot 30 jaar later begon men te ontdekken hoe atomen in elkaar zitten. Intussen had men de polen van de batterijen willekeurig de aanduidingen "plus" en "min" gegeven, en aangenomen dat de stroom van plus naar min loopt.


Later kwam men er achter dat de elektronen precies de andere kant op fietsen! Maakt dat wat uit? Nee, dat maakt niets uit, voor het beredeneren van stroomkringen en voor het rekenen aan stroomkringen hoef je helemaal niet te weten dat elektrische stroom een elektronenbeweging is. Daarom blijven we gewoon zeggen dat de stroom van + naar – loopt.

In het eerste plaatje zien we de batterij en de lamp helemaal uitgetekend. In de praktijk is het veel te lastig om elektrische schakelingen zo gedetailleerd te tekenen. Daarom werken we met schema’s. De tweede tekening is zo’n schema, dat geeft precies hetzelfde aan als de eerste tekening.





TOP