Wat is elektrische stroom: de basis

Electric Current Tutorial Omvat:
Wat is elektrische stroom Stroomeenheid – Ampere AC & DC

Elektrische stroom is een van de meest elementaire concepten die bestaat binnen de elektrische en elektronische wetenschap – elektrische stroom is de kern van de wetenschap van elektriciteit.

Of het nu gaat om een elektrisch verwarmingstoestel, een groot elektrisch netwerksysteem, een mobiele telefoon, computer, remote sensor node of wat dan ook, het concept van elektrische stroom staat centraal in de werking ervan.

Hoewel stroom als zodanig gewoonlijk niet kan worden gezien, hoewel de effecten ervan voortdurend kunnen worden gezien, gehoord en gevoeld, en als gevolg daarvan is het soms moeilijk om een beeld te krijgen van wat het werkelijk is.

Elektrische stroom definitie

De grootte van de elektrische stroom wordt gemeten in coulomb per seconde, de gebruikelijke eenheid hiervoor is de ampère of amp die wordt aangeduid met de letter “A”.

De ampère of amp wordt veel gebruikt in de elektrische en elektronische technologie, samen met de multiplicatoren zoals milliampère (0,001A), microampère (0,000001A), enzovoort.

De stroom in een stroomkring wordt gewoonlijk aangeduid met de letter ‘I’, en deze letter wordt gebruikt in vergelijkingen zoals de wet van Ohms, waarbij V=I⋅R.

Wat is elektrische stroom: de basis

Het basisconcept van stroom is dat het de beweging is van elektronen binnen een stof. Elektronen zijn minuscule deeltjes die deel uitmaken van de moleculaire structuur van materialen. Soms worden deze elektronen strak binnen de moleculen gehouden en andere keren worden zij losjes gehouden en kunnen zij zich vrij door de structuur bewegen.

Een zeer belangrijk punt om over de elektronen op te merken is dat zij geladen deeltjes zijn – zij dragen een negatieve lading. Als zij bewegen, dan beweegt een hoeveelheid lading en dit wordt stroom genoemd.

Het is ook de moeite waard op te merken dat het aantal elektronen dat kan bewegen, het vermogen van een bepaalde stof om elektriciteit te geleiden, bepaalt. Sommige materialen laten stroom beter toe dan andere.

De beweging van de vrije elektronen is gewoonlijk zeer lukraak – het is willekeurig – evenveel elektronen bewegen in de ene richting als in de andere en als gevolg daarvan is er geen algemene verplaatsing van lading.

Als er een kracht op de elektronen werkt om ze in een bepaalde richting te bewegen, dan zullen ze allemaal in dezelfde richting drijven, zij het nog steeds op een enigszins willekeurige manier, maar er is een algemene beweging in één richting.

De kracht die op de elektronen werkt, wordt elektromotorische kracht of EMF genoemd, en de grootheid ervan is spanning, gemeten in volt.

Om iets meer inzicht te krijgen in wat stroom is en hoe deze in een geleider werkt, kan deze worden vergeleken met de waterstroom in een pijp. Er zijn beperkingen aan deze vergelijking, maar zij dient als een zeer elementaire illustratie van stroom en stroomstroming.

De stroom kan worden beschouwd als water dat door een pijp stroomt. Wanneer de druk aan één eind wordt geplaatst dwingt het het water om in één richting te bewegen en door de pijp te stromen. De hoeveelheid stromend water is evenredig met de druk die op het uiteinde wordt uitgeoefend. De druk of de kracht die op het uiteinde wordt uitgeoefend, kan worden vergeleken met de elektromotorische kracht.

Wanneer de druk op de pijp wordt uitgeoefend, of wanneer het water stroomt als gevolg van het openen van een kraan, dan stroomt het water vrijwel ogenblikkelijk. Hetzelfde geldt voor de elektrische stroom.

Om een idee te krijgen van de stroom van elektronen, er zijn 6,24 miljard elektronen per seconde nodig om te stromen voor een stroom van één ampère.

Conventionele stroom en elektronenstroom

Er is vaak veel onbegrip over conventionele stroom en elektronenstroom. Dit kan in het begin een beetje verwarrend zijn, maar het is eigenlijk heel eenvoudig.

De deeltjes die lading dragen langs geleiders zijn vrije elektronen. De elektrische veldrichting binnen een stroomkring is per definitie de richting waarin positieve testladingen worden geduwd. Deze negatief geladen elektronen bewegen zich dus in de richting tegengesteld aan het elektrisch veld.

Dit kwam omdat het aanvankelijke onderzoek naar statische en dynamische elektrische stromen gebaseerd was op wat we nu positieve ladingsdragers zouden noemen. Dit betekende dat de vroege conventie voor de richting van een elektrische stroom werd vastgesteld als de richting waarin positieve ladingen zouden bewegen. Deze conventie is gebleven en wordt vandaag de dag nog steeds gebruikt.

Samengevat:

• Conventionele stroomloop: De conventionele stroom loopt van het positieve naar het negatieve uiteinde en geeft de richting aan waarin positieve ladingen zouden stromen.
• Elektronenstroom: De elektronenstroom is van negatieve naar positieve terminal. Elektronen zijn negatief geladen en worden daarom aangetrokken naar het positieve uiteinde, omdat tegengestelde ladingen elkaar aantrekken.

Dit is de conventie die tot op de dag van vandaag wereldwijd wordt gebruikt, ook al lijkt ze een beetje vreemd en achterhaald.

Snelheid van de beweging van het elektron of de lading

De snelheid van de transmissie van elektrische stroom is heel anders dan de snelheid van de eigenlijke beweging van het elektron. Het elektron zelf stuitert rond in de geleider, en maakt mogelijk slechts vorderingen langs de geleider met een snelheid van enkele millimeters per seconde. Dit betekent dat in het geval van wisselstroom, waar de stroom 50 of 60 keer per seconde van richting verandert, de meeste elektronen nooit uit de draad komen.

Om een ander voorbeeld te nemen, in het bijna-vacuüm binnen een kathodestraalbuis, reizen de elektronen in bijna-rechte lijnen met ongeveer een tiende van de lichtsnelheid.

Effecten van stroom

Wanneer een elektrische stroom door een geleider loopt, zijn er een aantal tekenen die aangeven dat er een stroom loopt.

• Er wordt warmte afgevoerd: Wellicht het meest voor de hand liggende is dat er warmte wordt opgewekt. Als de stroom klein is, zal de hoeveelheid opgewekte warmte waarschijnlijk zeer klein zijn en misschien niet worden opgemerkt. Is de stroom echter groter, dan is het mogelijk dat een merkbare hoeveelheid warmte wordt gegenereerd. Een elektrisch vuur is een uitstekend voorbeeld van hoe een stroom warmte kan produceren. De werkelijke hoeveelheid warmte wordt niet alleen bepaald door de stroomsterkte, maar ook door de spanning en de weerstand van de geleider.
• Magnetisch effect: Een ander effect dat kan worden opgemerkt, is dat rond de geleider een magnetisch veld wordt opgebouwd. Als er een stroom loopt in geleider dan is het mogelijk dit waar te nemen. Door een kompas dicht bij een draad te plaatsen die een redelijk grote gelijkstroom voert, kan men de kompasnaald zien afbuigen. Merk op dat dit niet zal werken met netspanning omdat het veld te snel wisselt om de naald te laten reageren en de twee draden (spanning en nulleider) dicht bij elkaar in dezelfde kabel het veld zullen opheffen.
  Het magnetisch veld dat door een stroom wordt opgewekt wordt op een aantal gebieden nuttig gebruikt. Door een draad tot een spoel te wikkelen, kan het effect worden vergroot, en kan een elektromagneet worden gemaakt. Relais en tal van andere voorwerpen maken gebruik van het effect. Luidsprekers gebruiken ook een variërende stroom in een spoel om trillingen in een membraan te veroorzaken, waardoor de elektronische stromen in geluid kunnen worden omgezet.

Hoe meet men stroom

Een belangrijk aspect van stroom is te weten hoeveel stroom er in een geleider kan vloeien. Omdat elektrische stroom zo’n belangrijke factor is in elektrische en elektronische schakelingen, is het zeer belangrijk te weten hoeveel stroom er loopt.

Er zijn veel verschillende manieren om stroom te meten. Een van de gemakkelijkste is het gebruik van een multimeter.

Hoewel er andere methodes zijn om stroom te meten, is dit de meest voorkomende.

Stroom is een van de belangrijkste en meest fundamentele elementen binnen de elektrische en elektronische technologie. De stroom die in een stroomkring vloeit, kan op verschillende manieren worden gebruikt, van het opwekken van warmte tot het laten schakelen van schakelingen of het opslaan van informatie in een geïntegreerde schakeling.

Meer basisbegrippen uit de elektronica:
Voltage Stroom Vermogen Weerstand Capaciteit Inductantie Transformatoren Decibel, dB Kirchoff’s Wetten Q, kwaliteitsfactor RF-ruis
Terug naar menu Basisbegrippen uit de elektronica . . .