Supakorn Kaewinta / EyeEm / Getty-afbeeldingen
Voor de meeste mensen is elektriciteit een mysterieuze kracht die op een of andere manier op magische wijze verschijnt wanneer we een lichtschakelaar omkeren of een apparaat aansluiten. Hoewel de wetenschap achter de stroom van elektriciteit zeer complex is, zijn de basisprincipes van elektrische stroom of stroom gemakkelijk te begrijpen als je enkele belangrijke termen en functies leert. Het helpt ook om de stroom van elektriciteit door draden te vergelijken met de stroom van water door pijpen. Hoewel de analogie niet perfect is, zijn veel kenmerken van elektrische stroom in circuitdraden vergelijkbaar met de waterstroom in een leidingwerk.
-
Bewegende elektronen
Sharif Tarabay / Getty Images
Wat we elektrische stroom noemen, vindt plaats op deeltjesniveau tussen de atomen van een geleidend materiaal - in een huishoudcircuit, dit is de koperen bedrading. In elk atoom zijn er drie soorten deeltjes: neutronen, protonen (die een positieve elektromagnetische lading dragen) en elektronen (die een negatieve lading dragen). Het belangrijke deeltje hier is het elektron, omdat het de unieke eigenschap heeft dat het zich van zijn atoom kan scheiden en naar een aangrenzend atoom kan bewegen. Deze stroom elektronen zorgt voor elektrische stroom - de sprong van negatief geladen elektronen van atoom naar atoom.
Hoe generatoren werken
Wat brengt de elektronen in beweging? De fysica is ingewikkeld, maar in wezen wordt elektrische stroom in circuitdraden mogelijk gemaakt door een utiliteitsgenerator (een turbine aangedreven door wind, water, een atoomreactor of brandende fossiele brandstoffen). In 1931 ontdekte Michael Faraday dat elektrische ladingen werden gecreëerd wanneer een materiaal dat elektriciteit geleidt (metaaldraad) binnen een magnetisch veld wordt verplaatst. Dit is het principe waarmee moderne generatoren werken: de turbines - aangedreven door vallend water of stoom gemaakt door kernreactoren - roteren enorme spoelen van metaaldraad in gigantische magneten, waardoor elektrische ladingen stromen.
Met dit enorme elektrische veld van positieve en negatieve ladingen tot stand gebracht, springen de elektronen in de draden door het stroomnet in actie en beginnen te stromen in cadans met het elektrische veld. Wanneer u een lichtschakelaar omkeert of een lamp of broodrooster aansluit, maakt u in feite gebruik van een grote stroom elektronen die door nutsbedrijven wordt getrokken en geduwd, die zich op honderden kilometers afstand kunnen bevinden.
Elektrische generatoren worden soms vergeleken met waterpompen - ze creëren niet de elektriciteit (net zoals een waterpomp geen water creëert), maar ze maken de stroom van elektronen mogelijk.
-
Stroom = stroom van elektronische stroom
Victor De Schwanberg / Science Photo Library / Getty Images
De term stroom verwijst naar de eenvoudige stroom van elektronen in een circuit of elektrisch systeem. U kunt ook elektrische stroom vergelijken met de hoeveelheid of het volume water dat door een waterleiding stroomt. Elektrische stroom wordt gemeten in stroomsterkte of ampère.
AC versus DC stroom
Elektrische stroom bestaat in twee soorten: wisselstroom (AC) en gelijkstroom (DC). Technisch gezien stroomt DC-stroom slechts in één richting, terwijl AC-stroom de richting omkeert. In dagelijkse termen is wisselstroom de vorm van door de generator gecreëerde elektriciteit die verlichting, apparaten en stopcontacten in uw huis bedient, terwijl gelijkstroom de stroomvoorziening is die wordt geleverd door batterijen. Uw zaklampen zijn bijvoorbeeld DC-systemen, terwijl de stopcontacten van uw huis een AC-systeem gebruiken.
Veel hernieuwbare energiebronnen, zoals zonne- en windgeneratoren, produceren DC-elektriciteit die wordt omgezet in AC voor gebruik in huis. De accu van een auto is een DC-systeem dat wordt gebruikt om de motor te starten, maar zodra de motor is gestart, heeft het elektrische systeem van de auto een alternator die wisselstroom begint te genereren om de verschillende systemen te laten werken.
-
Spanning = druk
Marek Jagoda / EyeEm / Getty Images
Spanning, ook bekend als elektromotorische kracht , wordt vaak gedefinieerd als de druk van de elektronen in een systeem. Het kan worden vergeleken met de waterdruk in een buis. De standaardcircuits in uw huis voeren ofwel ongeveer 120 volt (de werkelijke spanning kan variëren tussen ongeveer 115 tot 125 volt) of 240 volt (actueel bereik: 230 tot 250 volt). De meeste armaturen en stopcontacten worden gevoed door circuits van 120 volt, terwijl drogers, fornuizen en andere grote apparaten doorgaans circuits van 240 volt gebruiken.
-
Wattage = stroomsnelheid
Tom Chance / Getty Images
De term wattage verwijst naar de snelheid waarmee elektrische energie wordt gedissipeerd of verbruikt. De totale hoeveelheid stroom die wordt verbruikt door het elektrische systeem in uw huis, wordt gelezen via de elektrische meter van het energiebedrijf. Het wordt gemeten in kilowattuur of 1.000 wattuur, en dat is hoe u wordt gefactureerd.
Elk elektrisch apparaat, zoals een lamp of apparaat, heeft een gebruikssnelheid gemeten in watt. Een gloeilamp van 100 watt die 10 uur brandt, verbruikt bijvoorbeeld één kilowattuur elektriciteit.
Ampère, volt en watt bestaan in een wiskundige relatie tot elkaar, uitgedrukt als volgt: Watt = Volt x Ampère
Als een apparaat een vermogen heeft van 120 volt en 10 ampère, gebruikt het tot 1200 watt als het in werking is: 120 volt x 10 ampère = 1200 watt.
-
Ohm = weerstand
Stanley K Patz / Getty Images
Ohms meten de weerstand tegen de stroom van elektronen door een geleidend materiaal. Hoe hoger de weerstand, hoe lager de stroom van elektronen. Deze weerstand zorgt ervoor dat een bepaalde hoeveelheid warmte in het circuit wordt gegenereerd. De reden dat een haardroger bijvoorbeeld hete lucht blaast, is vanwege de weerstand in de interne bedrading, die warmte produceert. En het is weerstand in de kleine draden van een gloeilamp die ervoor zorgt dat deze opwarmt en gloeit met licht. Het is ook weerstand die een verlengsnoer kan oververhitten als het wordt gebruikt op een apparaat dat te veel stroom trekt.
In circuitbedrading kan te veel weerstand een circuit overbelasten en een elektrische brand veroorzaken. Omdat slechte verbindingen veroorzaakt door dingen zoals losse schroefaansluitingen en corrosie waarschijnlijk de boosdoeners zijn, moeten elektrische verbindingen regelmatig worden gecontroleerd om de veiligheid in een elektrisch systeem te waarborgen.
