Elektriciteit

Elektriciteit is de aanwezigheid en stroom van elektrische lading. Met behulp van elektriciteit kunnen we energie overbrengen op manieren die ons in staat stellen om eenvoudige klusjes te klaren. De bekendste vorm is de stroom van elektronen door geleiders zoals koperdraden.

Het woord "elektriciteit" wordt soms gebruikt om "elektrische energie" aan te duiden. Ze zijn niet hetzelfde: elektriciteit is een transmissiemedium voor elektrische energie, zoals zeewater een transmissiemedium voor golfenergie is. Een voorwerp dat elektriciteit laat bewegen wordt een geleider genoemd. Koperen draden en andere metalen voorwerpen zijn goede geleiders, waardoor elektriciteit er doorheen kan bewegen en elektrische energie kan overbrengen. Plastic is een slechte geleider (ook wel een isolator genoemd) en staat niet veel elektriciteit toe om er doorheen te bewegen, zodat het de transmissie van elektrische energie zal stoppen.

De overdracht van elektrische energie kan op natuurlijke wijze plaatsvinden (zoals bij bliksem), of worden geproduceerd (zoals bij een generator). Het is een energiebron die we gebruiken om machines en elektrische apparaten aan te drijven. Wanneer elektrische ladingen niet bewegen, wordt elektriciteit statische elektriciteit genoemd. Wanneer de ladingen wel bewegen, is er sprake van een elektrische stroom, ook wel 'dynamische elektriciteit' genoemd. Bliksem is de meest bekende - en gevaarlijke - vorm van elektrische stroom in de natuur, maar soms zorgt statische elektriciteit ervoor dat dingen aan elkaar blijven kleven.

Elektriciteit kan gevaarlijk zijn, vooral rond water, omdat water een vorm van goede geleider is, omdat er onzuiverheden zoals zout in zitten. Sinds de negentiende eeuw wordt elektriciteit in elk deel van ons leven gebruikt. Tot die tijd was het alleen maar een nieuwsgierigheid gezien in de bliksem van een onweersbui.

Elektrische energie kan worden gecreëerd als een magneet in de buurt van een metaaldraad komt. Dit is de methode die door een generator wordt gebruikt. De grootste generatoren bevinden zich in elektriciteitscentrales. Elektrische energie kan ook vrijkomen door het combineren van chemicaliën in een potje met twee verschillende soorten metalen staven. Dit is de methode die gebruikt wordt in een batterij. Door de wrijving tussen twee materialen - bijvoorbeeld een wollen kapje en een plastic liniaal - kan statische elektriciteit worden opgewekt. Hierdoor kan een vonk ontstaan. Elektrische energie kan ook worden gecreëerd met behulp van energie van de zon, zoals in fotovoltaïsche cellen.

Elektrische energie komt bij woningen binnen via draden van de plaatsen waar ze is gemaakt. Het wordt gebruikt door elektrische lampen, elektrische kachels, enz. Veel apparaten zoals wasmachines en elektrische fornuizen gebruiken elektriciteit. In fabrieken worden machines met elektrische energie aangedreven. Mensen die zich bezighouden met elektriciteit en elektrische apparaten in onze huizen en fabrieken worden "elektriciens" genoemd.

Hoe het werkt

Er zijn twee soorten elektrische ladingen die op elkaar duwen en trekken: positieve ladingen en negatieve ladingen. Elektrische ladingen duwen of trekken aan elkaar als ze elkaar niet raken. Dit is mogelijk omdat elke lading een elektrisch veld om zich heen maakt. Een elektrisch veld is een gebied dat een lading omringt. Op elk punt in de buurt van een lading wijst het elektrisch veld in een bepaalde richting. Als er op dat punt een positieve lading wordt geplaatst, wordt deze in die richting geduwd. Als er op dat punt een negatieve lading wordt geplaatst, wordt deze precies in de tegenovergestelde richting geduwd.

Het werkt als magneten, en in feite creëert elektriciteit een magnetisch veld, waarin soortgelijke ladingen elkaar afstoten en tegengestelde ladingen aantrekken. Dit betekent dat als je twee negatieven dicht bij elkaar zet en ze loslaat, ze uit elkaar gaan. Hetzelfde geldt voor twee positieve ladingen. Maar als je een positieve lading en een negatieve lading dicht bij elkaar plaatst, zouden ze naar elkaar toe trekken. Een korte manier om dit te onthouden is de zinsnede tegenpolen trekken graag af.

Alle materie in het universum bestaat uit kleine deeltjes met positieve, negatieve of neutrale ladingen. De positieve ladingen worden protonen genoemd, en de negatieve ladingen worden elektronen genoemd. Protonen zijn veel zwaarder dan elektronen, maar ze hebben allebei dezelfde hoeveelheid elektrische lading, behalve dat protonen positief zijn en elektronen negatief. Omdat "tegengestelden aantrekken", blijven protonen en elektronen samenkleven. Een paar protonen en elektronen kunnen grotere deeltjes vormen die atomen en moleculen worden genoemd. Atomen en moleculen zijn nog steeds erg klein. Ze zijn te klein om te zien. Elk groot voorwerp, zoals je vinger, heeft meer atomen en moleculen in zich dan iemand kan tellen. We kunnen alleen maar schatten hoeveel het er zijn.

Omdat negatieve elektronen en positieve protonen aan elkaar kleven om grote objecten te maken, zijn alle grote objecten die we kunnen zien en voelen elektrisch neutraal. Elektrisch is een woord dat "beschrijvende elektriciteit" betekent, en neutraal is een woord dat "evenwichtig" betekent. Daarom voelen we geen objecten die op afstand op ons duwen en trekken, zoals ze zouden doen als alles elektrisch geladen was. Alle grote objecten zijn elektrisch neutraal omdat er dezelfde hoeveelheid positieve en negatieve lading in de wereld is. We zouden kunnen zeggen dat de wereld precies in balans is, of neutraal. Wetenschappers weten nog steeds niet waarom dit zo is.

Elektrische stroom

De elektronen kunnen zich overal in het materiaal verplaatsen. Protonen bewegen nooit rond een vast voorwerp omdat ze zo zwaar zijn, althans in vergelijking met de elektronen. Een materiaal dat elektronen laat bewegen wordt een geleider genoemd. Een materiaal dat elk elektron op zijn plaats houdt heet een isolator. Voorbeelden van geleiders zijn koper, aluminium, zilver en goud. Voorbeelden van isolatoren zijn rubber, plastic en hout. Koper wordt vaak gebruikt als geleider, omdat het een zeer goede geleider is en er zo veel van is in de wereld. Koper komt voor in elektrische draden. Maar soms worden ook andere materialen gebruikt.

In een geleider stuiteren elektronen rond, maar ze blijven niet lang in één richting gaan. Als een elektrisch veld binnen de geleider wordt opgesteld, de elektronen zullen allen in de richting tegengesteld aan de richting beginnen te bewegen het gebied wijst (omdat de elektronen negatief worden geladen). Een batterij kan een elektrisch veld in een geleider maken. Als beide uiteinden van een draad verbonden zijn met de twee uiteinden van een batterij (de elektroden genoemd), dan wordt de gemaakte lus een elektrisch circuit genoemd. Elektronen zullen rond en rond het circuit stromen zolang de batterij een elektrisch veld binnen de draad maakt. Deze stroom van elektronen rond de schakeling wordt elektrische stroom genoemd.

Een geleidende draad die gebruikt wordt om elektrische stroom te transporteren is vaak gewikkeld in een isolator zoals rubber. Dit komt omdat draden die stroom dragen zeer gevaarlijk zijn. Als een persoon of een dier een kale draad met stroom zou aanraken, zouden ze gewond kunnen raken of zelfs sterven, afhankelijk van hoe sterk de stroom was en hoeveel elektrische energie de stroom uitzendt. U moet voorzichtig zijn met elektrische contactdozen en naakte draden die stroom kunnen dragen.

Het is mogelijk om een elektrisch apparaat aan te sluiten op een circuit zodat er elektrische stroom door een apparaat loopt. Deze stroom zal elektrische energie overbrengen om het apparaat iets te laten doen wat wij willen dat het doet. Elektrische apparaten kunnen heel eenvoudig zijn. In een gloeilamp bijvoorbeeld, voert de stroom energie door een speciale draad die een gloeidraad wordt genoemd, waardoor deze gloeit. Elektrische apparaten kunnen ook erg ingewikkeld zijn. Elektrische energie kan worden gebruikt om een elektrische motor aan te drijven in een gereedschap zoals een boormachine of een puntenslijper. Elektrische energie wordt ook gebruikt om moderne elektronische apparaten aan te drijven, zoals telefoons, computers en televisies.

Enkele termen met betrekking tot elektriciteit

Hier zijn een paar termen die een persoon kan tegenkomen bij het bestuderen van de werking van elektriciteit. De studie van elektriciteit en hoe het elektrische schakelingen mogelijk maakt wordt elektronica genoemd. Er is een vakgebied dat elektrotechniek wordt genoemd, waar mensen met behulp van elektriciteit nieuwe dingen bedenken. Al deze termen zijn belangrijk voor hen om te weten.

  • Stroom is de hoeveelheid elektrische lading die stroomt. Wanneer 1 coulomb van elektriciteit ergens in 1 seconde voorbij gaat, is de stroom 1 ampère. Om de stroom op 1 punt te meten, gebruiken we een ampèremeter.
  • Spanning, ook wel "potentiaalverschil" genoemd, is de "push" achter de stroom. Het is de hoeveelheid werk per elektrische lading die een elektrische bron kan doen. Wanneer 1 coulomb van elektriciteit 1 joule aan energie heeft, zal het 1 volt aan elektrisch potentieel hebben. Om de spanning tussen twee punten te meten, gebruiken we een voltmeter.
  • Weerstand is het vermogen van een stof om de stroom te "vertragen", dat wil zeggen om de snelheid waarmee de lading door de stof stroomt te verminderen. Als een elektrische spanning van 1 volt een stroomsterkte van 1 ampère door een draad aanhoudt, is de weerstand van de draad 1 ohm - dit wordt de wet van Ohm genoemd. Als de stroomstroming tegengesteld is, raakt de energie "opgebruikt", wat betekent dat deze wordt omgezet in andere vormen (zoals licht, warmte, geluid of beweging).
  • Elektrische energie is het vermogen om werk te doen door middel van elektrische apparaten. Elektrische energie is een "geconserveerde" eigenschap, wat betekent dat het zich gedraagt als een substantie en kan worden verplaatst van plaats naar plaats (bijvoorbeeld langs een transmissiemedium of in een batterij). Elektrische energie wordt gemeten in joule of kilowattuur (kWh).
  • Elektrisch vermogen is de snelheid waarmee elektrische energie wordt gebruikt, opgeslagen of overgedragen. De stroom van elektrische energie langs elektriciteitsleidingen wordt gemeten in watt. Als de elektrische energie wordt omgezet in een andere vorm van energie, wordt deze gemeten in Watt. Als een deel ervan wordt omgezet en een deel wordt opgeslagen, wordt het gemeten in volt-ampère, of als het wordt opgeslagen (zoals in elektrische of magnetische velden), wordt het gemeten in volt-ampère-reactief.
Een tekening van een elektrische schakeling: de stroom (I) loopt van + rond de schakeling terug naar -
Een tekening van een elektrische schakeling: de stroom (I) loopt van + rond de schakeling terug naar -

Elektriciteit wordt via draden verstuurd.
Elektriciteit wordt via draden verstuurd.

Het opwekken van elektrische energie

Elektrische energie wordt meestal opgewekt in krachtcentrales. De meeste centrales gebruiken warmte om water in stoom te koken, waardoor een stoommachine verandert. De turbine van de stoommachine draait een machine die een 'generator' wordt genoemd. De opgerolde draden in de generator zijn gemaakt om te draaien in een magnetisch veld. Dit zorgt ervoor dat er elektriciteit door de draden stroomt, die elektrische energie draagt. Dit proces wordt elektromagnetische inductie genoemd. Michael Faraday heeft ontdekt hoe hij dit moet doen.

Er zijn veel warmtebronnen die gebruikt kunnen worden om elektrische energie op te wekken. Warmtebronnen kunnen worden onderverdeeld in twee soorten: hernieuwbare energiebronnen waarbij de aanvoer van warmte-energie nooit opraakt en niet-hernieuwbare energiebronnen waarbij de aanvoer uiteindelijk zal worden opgebruikt.

Soms kan een natuurlijke stroming, zoals windenergie of waterkracht, direct worden gebruikt om een generator te draaien, zodat er geen warmte nodig is.

Elektrische energie wordt gemaakt in energiecentrales.
Elektrische energie wordt gemaakt in energiecentrales.


AlegsaOnline.com - 2020 / 2021 - License CC3