alle materialen bestaan uit atomen, en alle atomen bestaan uit protonen, neutronen en elektronen. Protonen, hebben een positieve elektrische lading. Neutronen hebben geen elektrische lading (dat wil zeggen dat ze neutraal zijn), terwijl elektronen een negatieve elektrische lading hebben. Atomen zijn aan elkaar gebonden door krachtige krachten van aantrekking die bestaan tussen de kern van de atomen en de elektronen in zijn buitenste schil.
wanneer deze protonen, neutronen en elektronen samen in het atoom zijn, zijn ze gelukkig en stabiel. Maar als we ze van elkaar scheiden, willen ze hervormen en een potentieel van aantrekkingskracht uitoefenen, een potentieel verschil genoemd.
als we nu een gesloten circuit maken zullen deze losse elektronen beginnen te bewegen en terug te drijven naar de protonen vanwege hun aantrekking die een stroom van elektronen creëert. Deze stroom van elektronen wordt een elektrische stroom genoemd. De elektronen stromen niet vrij door het circuit omdat het materiaal waar ze doorheen bewegen een beperking tot de elektronenstroom creëert. Deze beperking wordt weerstand genoemd.
dan bestaan alle elektrische of elektronische basisschakelingen uit drie afzonderlijke, maar sterk verwante elektrische grootheden, genaamd spanning, (v), stroom, ( I ) en weerstand, (Ω ).
elektrische spanning
spanning, (V) is de potentiële energie van een elektrische voeding opgeslagen in de vorm van een elektrische lading. Spanning kan worden gezien als de kracht die elektronen door een geleider duwt en hoe groter de spanning hoe groter het vermogen is om de elektronen door een bepaald circuit te “duwen”. Aangezien energie het vermogen heeft om werk te doen, kan deze potentiële energie worden beschreven als het werk dat in joules nodig is om elektronen in de vorm van een elektrische stroom rond een circuit van het ene punt of knoop naar het andere te verplaatsen.
dan is het verschil in spanning tussen twee punten, verbindingen of knooppunten (knooppunten genoemd) in een circuit bekend als het potentiaalverschil, ( p.d. ) gewoonlijk de spanningsdaling genoemd.
het potentiaalverschil tussen twee punten wordt gemeten in volt met het schakelsymbool V, of kleine “v”, hoewel energie, E kleine” e ” soms wordt gebruikt om een gegenereerde emf (elektromotorische kracht) aan te geven. Hoe groter de spanning, hoe groter de druk( of duwkracht) en hoe groter de capaciteit om werk te doen.
een constante spanningsbron wordt een gelijkspanning genoemd, waarbij een spanning die periodiek varieert met de tijd een wisselspanning wordt genoemd. De spanning wordt gemeten in volt, waarbij één volt wordt gedefinieerd als de elektrische druk die nodig is om een elektrische stroom van één ampère door een weerstand van één Ohm te forceren. Spanningen worden meestal uitgedrukt in volt met voorvoegsels die worden gebruikt om sub-veelvouden van de spanning aan te duiden, zoals microvolt ( µV = 10-6 V), millivolt ( mV = 10-3 V ) of kilovolt ( kV = 103 V ). Spanning kan positief of negatief zijn.
batterijen of voedingen worden meestal gebruikt om een constante DC (gelijkstroom) spanningsbron te produceren, zoals 5v, 12v, 24v enz.In elektronische circuits en systemen. Terwijl A. C. (wisselstroom) spanningsbronnen zijn beschikbaar voor huishoudelijk huis en industriële stroom en verlichting, evenals krachtoverbrenging. De netspanning in het Verenigd Koninkrijk bedraagt momenteel 230 volt en 110 volt in de Verenigde Staten.
algemene elektronische circuits werken op laagspannings-DC-batterijvoeding van 1,5 V tot 24 V dc Het circuitsymbool voor een constante spanningsbron dat gewoonlijk wordt gegeven als batterijsymbool met een positief, + en negatief teken dat de richting van de polariteit aangeeft. Het circuitsymbool voor een wisselspanningsbron is een cirkel met daarin een sinusgolf.
Spanningssymbolen
een eenvoudige relatie kan worden gemaakt tussen een watertank en een Spanningsvoorziening. Hoe hoger de watertank boven de uitlaat hoe groter de druk van het water naarmate er meer energie vrijkomt, hoe hoger de spanning hoe groter de potentiële energie naarmate er meer elektronen vrijkomen.
spanning wordt altijd gemeten als het verschil tussen twee punten in een circuit en de spanning tussen deze twee punten wordt in het algemeen aangeduid als de “spanningsval”. Merk op dat spanning kan bestaan over een circuit zonder stroom, maar stroom kan niet bestaan zonder spanning en als zodanig elke spanningsbron of DC of AC houdt van een open of semi-open circuit conditie, maar haat elke kortsluiting conditie als dit kan vernietigen.
elektrische stroom
elektrische stroom, (I) is de beweging of stroom van elektrische lading en wordt gemeten in ampère, symbool i, voor intensiteit). Het is de continue en uniforme stroom (een drift genoemd) van elektronen (de negatieve deeltjes van een atoom) rond een circuit die worden “geduwd” door de spanningsbron. In werkelijkheid, elektronen stromen van de negatieve (- ve) terminal naar de positieve (+ve) terminal van de levering en voor het gemak van circuit begrijpen conventionele stroom gaat ervan uit dat de stroom van de positieve naar de negatieve terminal stroomt.
in het algemeen heeft de stroomstroom door het circuit meestal een pijl geassocieerd met het symbool, I, of kleine letters i om de werkelijke richting van de stroomstroom aan te geven. Echter, deze pijl geeft meestal de richting van de conventionele stroom en niet noodzakelijkerwijs de richting van de werkelijke stroom.
conventionele stroom
conventioneel is dit de stroom van positieve lading rond een circuit, zijnde positief tot negatief. Het diagram links toont de beweging van de positieve lading (gaten) rond een gesloten circuit die vanuit de positieve terminal van de batterij door het circuit stroomt en terugkeert naar de negatieve terminal van de batterij. Deze stroom van positieve naar negatieve stroom is algemeen bekend als conventionele stroom.
Dit was de conventie die werd gekozen tijdens de ontdekking van elektriciteit waarin de richting van de elektrische stroom werd verondersteld te stromen in een circuit. Om deze gedachtegang voort te zetten, wijzen in alle schema ’s en schema’ s de pijlen op symbolen voor componenten zoals dioden en transistors in de richting van de conventionele stroom.
dan geeft conventionele stroom de stroom van elektrische stroom van positieve naar negatieve en die is het tegenovergestelde in de richting van de werkelijke stroom van elektronen.
elektronenstroom
de stroom van elektronen rond het circuit is tegengesteld aan de richting van de conventionele stroom die negatief naar positief is.De werkelijke stroom die in een elektrisch circuit stroomt bestaat uit elektronen die uit de negatieve pool van de batterij (de kathode) stromen en terugkeren naar de positieve pool (de anode) van de batterij.
Dit komt omdat de lading op een elektron per definitie negatief is en dus wordt aangetrokken door de positieve terminal. Deze stroom van elektronen wordt elektronenstroom genoemd. Daarom stromen elektronen eigenlijk rond een circuit van de negatieve terminal naar de positieve.
zowel de conventionele stroom als de elektronenstroom worden in veel handboeken gebruikt. In feite maakt het niet uit welke manier de stroom rond het circuit stroomt, zolang de richting consequent wordt gebruikt. De richting van de stroomstroom heeft geen invloed op wat de stroom binnen het circuit doet. Over het algemeen is het veel gemakkelijker om de conventionele stroomstroom te begrijpen – positief naar negatief.
in elektronische circuits is een stroombron een stroomelement dat een bepaalde hoeveelheid stroom levert, bijvoorbeeld 1A, 5A 10 ampère enz., waarbij het circuitsymbool voor een constante stroombron wordt gegeven als een cirkel met een pijl binnenin die de richting aangeeft.
stroom wordt gemeten in ampère en een ampère of ampère wordt gedefinieerd als het aantal elektronen of lading (Q in Coulombs) dat een bepaald punt in het circuit passeert in één seconde, (t in seconden).
elektrische stroom wordt in het algemeen uitgedrukt in ampère met voorvoegsels die worden gebruikt om micro-ampère ( µA = 10-6A ) of milliamp ( mA = 10-3A) aan te duiden. Merk op dat elektrische stroom ofwel positief in waarde of negatief in waarde kan zijn, afhankelijk van de richting van de stroom rond het circuit.
stroom die in een enkele richting stroomt wordt gelijkstroom of DC genoemd. en stroom die afwisselt heen en weer door het circuit is bekend als wisselstroom, of A. C.. Of wisselstroom of gelijkstroom alleen door een circuit stroomt wanneer er een spanningsbron op is aangesloten, waarbij de “stroom” beperkt is tot zowel de weerstand van het circuit als de spanningsbron die erop drukt.
omdat wisselstromen (en spanningen) periodiek zijn en met de tijd variëren, produceert de waarde “effectief” of “RMS” (Wortelgemiddelde in het kwadraat), gegeven als Irms, hetzelfde gemiddelde vermogensverlies dat gelijk is aan een Gelijkstroomgemiddelde . Stroombronnen zijn het tegenovergestelde van spanningsbronnen in die zin dat ze houden van korte of gesloten circuit voorwaarden, maar een hekel open circuit voorwaarden als er geen stroom zal stromen.
bij gebruik van de watertank is de stroom gelijk aan de waterstroom door de leiding, waarbij de stroom door de leiding gelijk is. Hoe sneller het water stroomt, hoe groter de stroom. Merk op dat stroom niet kan bestaan zonder spanning, zodat elke stroombron of DC of AC houdt van een korte of semi-kortsluiting voorwaarde, maar haat elke open circuit voorwaarde als dit voorkomt dat het stromen.
weerstand
weerstand (R) is het vermogen van een materiaal om de stroomstroom of, meer specifiek, de stroom van elektrische lading binnen een circuit te weerstaan of te voorkomen. Het circuit element dat dit perfect doet wordt de “weerstand”genoemd.
weerstand is een circuit element gemeten in Ohm, Grieks symbool (Ω, omega ) met voorvoegsels gebruikt om Kilo-ohm ( kΩ = 103Ω) en Mega-ohm ( MΩ = 106Ω). Merk op dat weerstand niet negatief kan zijn in waarde alleen positief.
Weerstand Symbolen
De hoeveelheid weerstand een weerstand wordt bepaald door de verhouding van de stroom door het aan de spanning over die bepaalt of het circuit element is een “goede geleider” – lage weerstand, of een “slechte geleider” – hoge weerstand. Lage weerstand, bijvoorbeeld 1Ω of minder impliceert dat het circuit een goede geleider is gemaakt van materialen zoals koper, aluminium of koolstof, terwijl een hoge weerstand, 1MΩ of meer impliceert dat het circuit een slechte geleider is gemaakt van isolatiematerialen zoals glas, porselein of kunststof.
een “halfgeleider” daarentegen, zoals silicium of germanium, is een materiaal waarvan de weerstand halverwege ligt tussen die van een goede geleider en een goede isolator. Vandaar de naam “halfgeleider”. Halfgeleiders worden gebruikt om Diodes en Transistors enz. te maken.
weerstand kan lineair of niet-lineair van aard zijn, maar nooit negatief. Lineaire weerstand voldoet aan de wet van Ohm omdat de spanning over de weerstand lineair evenredig is met de stroom er doorheen. Niet-lineaire weerstand, houdt zich niet aan de wet van Ohm, maar heeft een spanningsdaling die evenredig is aan een bepaalde stroomsterkte.
weerstand is zuiver en wordt niet beïnvloed door frequentie met de AC impedantie van een weerstand die gelijk is aan de DC weerstand en als gevolg daarvan kan niet negatief zijn. Onthoud dat weerstand altijd positief is, en nooit negatief.
een weerstand wordt geclassificeerd als een passief schakelingselement en kan als zodanig geen stroom leveren of energie opslaan. In plaats daarvan weerstanden opgenomen vermogen dat verschijnt als warmte en licht. Vermogen in een weerstand is altijd positief, ongeacht de spanningspolariteit en stroomrichting.
voor zeer lage waarden van weerstand, bijvoorbeeld milli-ohm, (mΩ ) is het soms veel gemakkelijker om de reciproque van weerstand ( 1/R ) te gebruiken in plaats van weerstand ( R) zelf. De reciproque van weerstand wordt geleidbaarheid genoemd, symbool (G) en vertegenwoordigt het vermogen van een geleider of apparaat om elektriciteit te geleiden.
met andere woorden het gemak waarmee stroom stroomt. Hoge geleidingswaarden impliceren een goede geleider zoals koper, terwijl lage geleidingswaarden een slechte geleider zoals hout impliceren. De standaard meeteenheid voor geleidbaarheid is het Siemen, symbool (S).
de eenheid die wordt gebruikt voor geleidbaarheid is mho (ohm spelt achterwaarts), die wordt gesymboliseerd door een omgekeerd Ohm teken ℧. Vermogen kan ook worden uitgedrukt met behulp van geleidbaarheid als: p = i2 / G = v2G.
de relatie tussen spanning, ( v ) en stroom, ( i ) in een circuit van constante weerstand, (R ) zou een rechte lijn i-v relatie met helling gelijk aan de waarde van de weerstand zoals getoond produceren.
Spanning, Stroom en weerstand samenvatting
hopelijk hebt u nu enig idee hoe elektrische spanning, stroom en weerstand nauw met elkaar verbonden zijn. De relatie tussen spanning, stroom en weerstand vormt de basis van de wet van Ohm. In een lineair circuit van vaste weerstand, als we de spanning verhogen, gaat de stroom omhoog, en op dezelfde manier, als we de spanning verlagen, gaat de stroom omlaag. Dit betekent dat als de spanning hoog is, de stroom hoog is, en als de spanning laag is, de stroom laag is.
Evenzo, als we de weerstand verhogen, daalt de stroom voor een bepaalde spanning en als we de weerstand verlagen gaat de stroom omhoog. Wat betekent dat als weerstand hoog stroom laag is en als weerstand laag stroom hoog is.
dan kunnen we zien dat de stroomstroom rond een circuit recht evenredig is ( ∝ ) aan spanning, ( V veroorzaakt I ) maar omgekeerd evenredig ( 1/∝ ) Aan weerstand als, ( R veroorzaakt i↓ ).
Hieronder volgt een samenvatting van de drie eenheden.
- spanning of potentiaalverschil is de maat van de potentiële energie tussen twee punten in een circuit en wordt gewoonlijk aangeduid als de ” Volt daling “.
- wanneer een spanningsbron is aangesloten op een gesloten circuit, produceert de spanning een stroom die rond het circuit stroomt.
- in DC-spanningsbronnen worden de symbolen +ve (positief) en −ve (negatief) gebruikt om de polariteit van de spanningsvoorziening aan te geven.
- spanning wordt gemeten in Volt en heeft het symbool V voor spanning of E voor elektrische energie.
- stroom is een combinatie van elektronenstroom en gatstroom door een circuit.
- stroom is de continue en uniforme stroom van lading rond het circuit en wordt gemeten in ampère of ampère en heeft het symbool I.
- stroom is recht evenredig met spanning (I V V )
- de effectieve (rms) waarde van een wisselstroom heeft hetzelfde gemiddelde vermogensverlies dat gelijk is aan een gelijkstroom die door een resistief element stroomt.
- weerstand is de weerstand tegen stroom die rond een circuit stroomt.
- lage waarden van de weerstand impliceert een geleider en hoge waarden van de weerstand impliceert een isolator.
- stroom is omgekeerd evenredig met weerstand (i 1/∝ R)
- weerstand wordt gemeten in Ohm en heeft het Griekse symbool Ω of de letter R.
| Quantity | Symbol | Unit of Measure | Abbreviation |
| Voltage | V or E | Volt | V |
| Current | I | Ampere | A |
| Resistance | R | Ohms | Ω |
In the next tutorial about DC Circuits we will look at Ohms Law which is a mathematical vergelijking die de relatie tussen spanning, stroom en weerstand binnen elektrische circuits verklaart en is de basis van elektronica en elektrotechniek. De wet van Ohm wordt gedefinieerd als: V = I * R.
