Elektriciteit_gelijkstroom_theorie_basis_1.pdf

# De elektronentheorie Dit onderwerp introduceert de fundamentele bouwstenen van materie, de atomen, en beschrijft de rol van elektronen in hun structuur en gedrag, wat essentieel is voor het begrijpen van elektrische lading en stroom. ### 1.1 Elektronische samenstelling van de materie Materie is opgebouwd uit moleculen, die op hun beurt weer bestaan uit atomen. Een molecule is het kleinste deeltje van een stof dat de eigenschappen van die stof behoudt. Een atoom is het kleinste deeltje van een chemisch element dat zijn eigenschappen niet verliest bij verdere onderverdeling. Er zijn meer dan 100 verschillende soorten atomen bekend, zoals koper (Cu), ijzer (Fe) en waterstof (H) [6](#page=6) [7](#page=7). #### 1.1.1 Opbouw van het atoom Atomen bestaan uit een centrale kern, daaromheen zwevende deeltjes genaamd elektronen. De atoomkern bevat protonen en neutronen. Elektronen dragen een negatieve lading, protonen een positieve lading, en neutronen zijn elektrisch neutraal. De lading van een elektron is gelijk in grootte, maar tegengesteld in teken, aan die van een proton. Deze deeltjes, het elektron en het proton, worden ladingsdragers genoemd [10](#page=10). Een atoom is elektrisch neutraal omdat het aantal protonen in de kern gelijk is aan het aantal elektronen rond de kern. De grootte van elektrische lading wordt gemeten in coulomb (C) [11](#page=11). De elektrische lading van een elektron is: $q_{elektron} = -1,602 \cdot 10^{-19} \text{ C}$ [11](#page=11). De elektrische lading van een proton is: $q_{proton} = +1,602 \cdot 10^{-19} \text{ C}$ [11](#page=11). > **Tip:** Onthoud dat de lading van een elektron en een proton exact gelijk zijn in grootte, wat cruciaal is voor de neutraliteit van een atoom. ### 1.2 Het elektron Elektronen bewegen in elliptische banen rond de atoomkern. Deze banen bevinden zich niet op gelijke afstand van de kern en zijn beweeglijk. De grootste afstand die een elektron kan bereiken ten opzichte van de kern wordt de straal van een bolvormig oppervlak genoemd, met de kern als middelpunt. Elektronenschillen zijn denkbeeldige banen rond de atoomkern waar de elektronen zich bevinden [12](#page=12). Er kunnen maximaal zeven elektronenschillen zijn, aangeduid met de letters K, L, M, N, O, P, Q, beginnend vanaf de kern, waarbij de K-schil de kleinste straal heeft. De elektronen zijn niet gelijkmatig verdeeld over deze schillen. Het maximale aantal elektronen per schil wordt bepaald door de formule $2 \cdot n^2$, waar $n$ het schilnummer is (vanaf 1 voor de K-schil), met enkele uitzonderingen [13](#page=13) [14](#page=14). | Schillen | K | L | M | N | O | P | Q | |---|---|---|---|---|---|---|---| | Aantal elektronen | $2 \cdot 1^2$ | $2 \cdot 2^2$ | $2 \cdot 3^2$ | $2 \cdot 4^2$ | $2 \cdot 5^2$ | $2 \cdot 6^2$ | $2 \cdot 7^2$ | #### 1.2.1 Energie van elektronen Elk elektron bezit energie die bestaat uit kinetische energie (door hoge omwentelingssnelheid) en potentiële energie (door aantrekking tussen kern en elektron). Elektronen op een schil met een grotere straal bevinden zich op een hoger energieniveau, omdat hun totale energie hoger is. Daarom worden elektronenschillen ook wel energieniveaus genoemd [15](#page=15). ### 1.3 Vrije elektronen Sommige elektronen in een atoom bevinden zich ver van de kern, waardoor de aantrekkingskracht klein is. Als zo'n elektron in de buurt komt van een andere kern, kan het in een baan om die kern terechtkomen. Dit resulteert in zogeheten vrije elektronen die zich vrij door de stof kunnen bewegen [16](#page=16). Wanneer deze vrije elektronen zich allemaal in dezelfde richting bewegen, spreken we van een elektrische stroom. Vrije elektronen zijn essentieel voor elektrische apparaten; hun effect is merkbaar, zelfs al zijn ze onzichtbaar. Ze zorgen ervoor dat een lamp brandt, geluid uit een luidspreker komt, enzovoort [16](#page=16) [17](#page=17). > **Tip:** Elektrische stroom is simpelweg de geordende beweging van vrije elektronen [17](#page=17). > **Voorbeeld:** Als er gemiddeld evenveel elektronen van links naar rechts bewegen als van rechts naar links, is er geen stroom. Als er echter meer elektronen in de ene richting bewegen dan in de andere, ontstaat er een elektrische stroom [17](#page=17). Afhankelijk van het aantal vrije elektronen per volume-eenheid, onderscheiden we verschillende materialen: * **Geleider:** Een stof met veel vrije elektronen per volume-eenheid. Voorbeelden zijn zilver, goud, koper en aluminium [18](#page=18). * **Isolator:** Een stof met vrijwel geen vrije elektronen per volume-eenheid. Voorbeelden zijn mica, porselein en bepaalde kunststoffen [18](#page=18). * **Halfgeleider:** Een stof met weinig vrije elektronen. Een halfgeleider wordt verkregen door een isolator (zoals silicium) te 'doppen' met vreemde atomen om de elektrische geleidbaarheid te verbeteren. Voorbeelden zijn silicium gedopeerd met aluminium of boor. Dit concept is de basis van elektronica [20](#page=20). * **Supergeleider:** Een stof met supergeleidende eigenschappen, waarbij de elektrische weerstand nagenoeg nul wordt onder een bepaalde kritische temperatuur. Voorbeelden zijn kwik bij 4,15 Kelvin (K) en tin bij 7,2 K [20](#page=20). --- # Elektrostatica Elektrostatica bestudeert elektrische ladingen in rust, zonder stroming [21](#page=21). ### 2.1 Elektrische ladingen en methoden van elektrisering Lichamen kunnen elektrisch geladen worden op verschillende manieren [22](#page=22). #### 2.1.1 Elektrisering door wrijving Bij het wrijven van bepaalde stoffen met elkaar, krijgen deze de eigenschap om lichte voorwerpen aan te trekken, wat aangeeft dat ze een elektrische lading dragen. Een bekend voorbeeld is het wrijven van een ballon tegen een trui, waarbij elektronen van de trui op de ballon terechtkomen, waardoor deze negatief geladen wordt. Deze geladen ballon kan vervolgens een straaltje water afbuigen door aantrekking van positieve ladingen in het water, of zelfs aan het plafond blijven 'plakken'. Dit fenomeen staat bekend als statische elektriciteit [22](#page=22) [23](#page=23). Bij wrijving tussen twee materialen uit een bepaalde reeks, wordt het materiaal dat hoger in de reeks staat positief geladen, en het materiaal dat lager staat negatief geladen [24](#page=24). #### 2.1.2 Soorten ladingen Elektrische ladingen van hetzelfde teken stoten elkaar af, terwijl ladingen van tegengesteld teken elkaar aantrekken [25](#page=25). #### 2.1.3 Elektrisering door contact Elektrische lading kan door direct contact van het ene lichaam op het andere worden overgebracht. Bij elektrisering door contact is het teken van de verkregen lading hetzelfde als het teken van de lading van het elektriserende lichaam [26](#page=26). #### 2.1.4 Elektrisering door inductie Elektrisering door inductie treedt op wanneer een geladen voorwerp in de buurt van een geleidend object wordt gebracht zonder direct contact. Houdt men bijvoorbeeld een negatief geladen staaf in de buurt van een geleidende bol, dan wordt de bol gepolariseerd: positieve lading verzamelt zich aan de kant van de staaf en negatieve lading aan de andere kant. Als men vervolgens de negatieve lading aan de andere kant van de bol aardt, vloeit een deel van de negatieve lading weg, waardoor de bol positief geladen wordt. Bij het verwijderen van de geladen staaf verspreidt de positieve lading zich over het boloppervlak [27](#page=27) [28](#page=28) [29](#page=29). ### 2.2 Het elektrostatisch veld Een elektrisch veld is de invloedsfeer rondom elektrische ladingen. Het wordt voorgesteld door denkbeeldige elektrische veldlijnen of krachtlijnen, die de banen weergeven die door vrij bewegende positieve en negatieve ladingen in het veld gevolgd zouden worden [31](#page=31). #### 2.2.1 Eigenschappen van elektrische veldlijnen Elektrische veldlijnen hebben de volgende eigenschappen [32](#page=32): * Ze gaan uit van positieve ladingen en komen toe aan negatieve ladingen [32](#page=32). * Ze snijden elkaar nooit [32](#page=32). * Ze zijn nooit in zichzelf gesloten [32](#page=32). * Ze staan steeds loodrecht op het oppervlak van het lichaam waaruit ze voortkomen of waarop ze toekomen [32](#page=32). #### 2.2.2 Voorbeelden van veldlijnen De elektrische veldlijnen van twee gelijke ladingen met hetzelfde teken wijzen van elkaar af. De veldlijnen van twee gelijke ladingen met tegengesteld teken wijzen naar elkaar toe [33](#page=33). ### 2.3 Wet van Coulomb De wet van Coulomb beschrijft de krachtwerking tussen elektrische ladingen [34](#page=34). De wiskundige uitdrukking is: $$F = \frac{Q_1 Q_2}{4 \pi \epsilon_0 \epsilon_r r^2}$$ [34](#page=34). Waarbij: * $F$ = de kracht in Newton (N) [34](#page=34). * $Q$ = de grootte van de elektrische ladingen in Coulomb (C) [34](#page=34). * $\epsilon = \epsilon_0 \epsilon_r$: de absolute diëlektrische constante van de middenstof waarin de ladingen zich bevinden in Farad/meter (F/m) [34](#page=34). * $\epsilon_0$: de permittiviteit van het vacuüm (diëlektrische constante) is ongeveer $1 / (36 \pi \times 10^9)$ F/m [34](#page=34) [35](#page=35). * $\epsilon_r$: de relatieve permittiviteit van de middenstof (een onbenoemd getal). Een tabel met relatieve permittiviteiten voor diverse materialen is beschikbaar [34](#page=34) [35](#page=35). * $r$: de afstand tussen beide puntladingen in meter (m) [34](#page=34). > **Tip:** De waarde van $\epsilon_r$ voor het materiaal waarin de ladingen zich bevinden, wordt doorgaans gegeven of kan uit een tabel worden opgezocht [34](#page=34) [35](#page=35). ### 2.4 Elektrische veldsterkte De elektrische veldsterkte ($E$) in een punt van een elektrisch veld is de kracht per coulomb, uitgeoefend op een positieve eenheidslading die in dat punt wordt geplaatst [36](#page=36). De wiskundige uitdrukking voor de elektrische veldsterkte is: $$E = \frac{F}{q_0} = \frac{Q}{4 \pi \epsilon_0 \epsilon_r r^2}$$ [36](#page=36). De eenheid van elektrische veldsterkte is Newton per Coulomb (N/C) of Volt per meter (V/m) [36](#page=36). ### 2.5 Veelvouden en onderdelen van eenheden Verschillende veelvouden en onderdelen van eenheden worden gebruikt in elektrostatica [37](#page=37). ### 2.6 Oefeningen Oefeningen met betrekking tot de wet van Coulomb en elektrische veldsterkte: 1. Bereken de aantrekkingskracht tussen twee puntladingen van resp. +3,5 µC en – 7,6 µC, welke zich in olie ($\epsilon_r = 3$) bevinden op een onderlinge afstand van 5 cm. (Oplossing: - 31,92 N) [38](#page=38). 2. Hoe groot is de elektrische veldsterkte in een punt dat 8 cm verwijderd ligt van een puntlading van +5 µC als $\epsilon_r = 80$?. (Oplossing: $8,79 \times 10^4$ N/C) [38](#page=38). 3. Welke kracht ondervindt een elektrische lading van 0,2 mC in een homogeen elektrisch veld met een veldsterkte van 80 kV/m?. (Oplossing: 16 N) [38](#page=38). 4. In een punt van een elektrisch veld ondervindt een elektrische lading van 0,4 mC een kracht van 12 N. Bereken de elektrische veldsterkte in dit punt. (Oplossing: 30 kN/C) [38](#page=38). 5. Een puntlading van 0,1 µC bevindt zich in een midden met een $\epsilon = 25 \times 10^{-12}$ F/m. Bereken de veldsterkte op 15 mm afstand van de lading. (Oplossing: $1,42 \times 10^6$ N/C) [38](#page=38). #### 2.6.1 Extra oefeningen 1. Twee identieke elektrische ladingen oefenen op elkaar een afstotingskracht uit van 4,8 N. De onderlinge afstand tussen de ladingen is 10 cm en de relatieve permittiviteit is 3. Bereken de grootte van de ladingen. (Oplossing: 4 µC) [39](#page=39). 2. Twee puntvormige elektrische ladingen van respectievelijk 8 en 12 µC bevinden zich in olie, waarvan $\epsilon_r = 3$. Ze stoten elkaar af met een kracht van 28,8 N. Bereken de onderlinge afstand. (Oplossing: 10 cm) [39](#page=39). 3. Een elektrische lading van 2,4 µC oefent op een tweede lading van $-3,8 \times 10^{-7}$ C een aantrekkingskracht uit van 15 N. De onderlinge afstand tussen de ladingen is 16 mm. Bepaal de waarde van $\epsilon_r$. (Oplossing: 2,1375) [39](#page=39). 4. Tussen twee elektrische ladingen op 3,4 cm van elkaar bestaat een aantrekkingskracht van 8,6 N. De eerste lading is $48 \times 10^{-6}$ C, terwijl $\epsilon_r = 2,3$. Bereken de grootte van de tweede lading. (Oplossing: $-0,0529$ µC) [39](#page=39). 5. Een puntvormige lading van 2,5 µC bevindt zich in het midden met een relatieve permittiviteit van 4. Bereken de veldsterkte in een punt op 72 cm afstand van die lading. (Oplossing: 10 850,69 V/m) [40](#page=40). 6. In een punt van een elektrisch veld heerst een veldsterkte van 3400 V/m. Bereken de kracht die in dit punt uitgeoefend wordt op een elektrische lading van $5,8 \times 10^{-4}$ C. (Oplossing: 1,972 N) [40](#page=40). 7. Op welke afstand veroorzaakt een elektrische lading van 0,4 µC een elektrische veldsterkte van 8600 V/m in het vacuüm?. (Oplossing: 0,647 m) [40](#page=40). --- # Ladingen in beweging Elektrische stroom ontstaat door de beweging van ladingen, wat gedefinieerd wordt door stroomsterkte en spanning, met specifieke voorwaarden voor een gesloten kring en meetmethoden voor zowel gelijk- als wisselstroom. ## 3. Ladingen in beweging ### 3.1 De oorzaak van elektrische stroom Een elektrische stroom wordt veroorzaakt door de verplaatsing van elektronen binnen een geleider, aangedreven door een elektrische bron met een positieve en een negatieve pool. De negatieve pool heeft een overschot aan elektronen, terwijl de positieve pool een tekort heeft. Wanneer een gesloten kring wordt gevormd, bewegen de elektronen van de negatieve pool naar de positieve pool. Deze verplaatsing van lading door de geleider wordt een elektrische stroom genoemd en houdt op wanneer het ladingsevenwicht is hersteld [41](#page=41) [42](#page=42). #### 3.1.1 Stroomsterkte De stroomsterkte ($I$) is gedefinieerd als de hoeveelheid lading ($Q$) die per seconde door een doorsnede van een geleider stroomt. Dit kan wiskundig worden uitgedrukt als [42](#page=42): $$I = \frac{Q}{t}$$ [42](#page=42). Waarbij: * $I$ de stroomsterkte is in Ampère (A) [42](#page=42). * $Q$ de hoeveelheid elektriciteit is in Coulomb (C) [42](#page=42). * $t$ de tijd is in seconde (s) [42](#page=42). Een analogie voor stroomsterkte is het aantal vrachtwagens (elektronen) dat per tijdseenheid een fabriek (stroombron) verlaat en naar klanten (verbruikers) rijdt. Hoe meer vrachtwagens er passeren, hoe groter de hoeveelheid energie die stroomt, wat de stroomsterkte bepaalt [43](#page=43). #### 3.1.2 De wet van Faraday en ladingseenheden Uit de vergelijking voor stroomsterkte kan de wet van Faraday worden afgeleid: $Q = I \cdot t$ [44](#page=44). Hieruit volgt dat 1 Coulomb gelijk is aan 1 Ampère-seconde (1 C = 1 A$\cdot$s = 1 As). Voor praktisch gebruik is de Coulomb vaak een te kleine eenheid, daarom wordt vaker de Ampère-uur (Ah) gebruikt, waarbij 1 Ah gelijk is aan 3600 Coulomb [44](#page=44). ### 3.2 De conventionele stroomzin Hoewel de daadwerkelijke elektrische stroom bestaat uit elektronen die van de negatieve pool naar de positieve pool bewegen, is de conventionele stroomzin omgekeerd. Deze conventionele stroomzin vloeit van de positieve klem naar de negatieve klem [45](#page=45). > **Tip:** Onthoud dat er twee stroomrichtingen zijn: de reële elektronenstroom en de conventionele stroomzin. In de meeste toepassingen wordt de conventionele stroomzin gehanteerd. ### 3.3 Voorwaarden voor elektrische stroom Om een elektrische stroom te verkrijgen, zijn er twee essentiële voorwaarden nodig [46](#page=46): 1. **Een spanning** die in stand wordt gehouden door een bron [46](#page=46). 2. **Een gesloten stroomketen (kring of circuit)** [46](#page=46). Een schakelaar, vaak toegevoegd aan een stroomkring, fungeert als een mechanisme om de stroomkring te openen en te sluiten. Pas wanneer de schakelaar gesloten is, kunnen de ladingen van de min- naar de pluspool stromen. Schematische weergaven van schakelingen gebruiken specifieke symbolen voor componenten zoals gloeilampen (cirkel met kruis) en spanningsbronnen (korte en lange streep, waarbij de lange streep de pluspool aanduidt) [47](#page=47). ### 3.4 Meten van elektrische stroom De stroomsterkte kan worden gemeten met een **ampèremeter**. De ampèremeter moet altijd **in serie** worden geplaatst met de verbruiker waarvan de stroom gemeten moet worden [48](#page=48). > **OPGELET:** Plaats een ampèremeter nooit parallel met de bron, omdat een goede ampèremeter een zeer lage elektrische weerstand heeft. Dit kan leiden tot kortsluiting van de bron, een zeer grote stroom en ernstige beschadiging van het meettoestel [48](#page=48). De eenheid van stroomsterkte is Ampère (A) [49](#page=49). ### 3.5 De oorzaak van elektrische spanning Elektrische spanning, of potentiaalverschil ($U$), ontstaat doordat ladingen (elektronen) aan de ene klem van een bron een aantrekkingskracht ondervinden van de andere klem, mits er een geleider aanwezig is. Door hun positie ten opzichte van elkaar bezitten de ladingen een bepaalde hoeveelheid potentiële energie. Zodra een geleider wordt aangesloten, bewegen de elektronen en ontstaat er een elektrische stroom [50](#page=50). De spanning of het potentiaalverschil tussen de klemmen van een kring is gelijk aan de arbeid ($W$) die per Coulomb ($Q$) geleverd wordt. Wiskundig wordt dit uitgedrukt als [51](#page=51): $$U = \frac{W}{Q}$$ [51](#page=51). Waarbij: * $U$ de spanning is in Volt (V) [51](#page=51). * $W$ de arbeid is in Joule (J) [51](#page=51). * $Q$ de elektrische lading is in Coulomb (C) [51](#page=51). De elektrische spanning wordt aangeduid met een spanningspijl die vertrekt van de laagste potentiaal en wijst naar de hoogste potentiaal [51](#page=51). ### 3.6 Meten van elektrische spanning Spanning kan gemeten worden met een **voltmeter**. De voltmeter wordt altijd **parallel** geplaatst met de verbruiker waarvan de spanning gemeten moet worden [52](#page=52). ### 3.7 Gelijkstroom en wisselstroom #### 3.7.1 Gelijkstroom Als de stroom in een geleider steeds in dezelfde zin vloeit, spreken we van een **gelijkstroom**. Deze gelijkstroom kan constant zijn of veranderlijk, maar de richting blijft dezelfde. Een gelijkstroom is een elektrische stroom die steeds in dezelfde zin vloeit in de geleider [53](#page=53). #### 3.7.2 Wisselstroom Indien de zin van een elektrische stroom voortdurend verandert, spreken we van een **wisselende stroom**. Als deze verandering periodiek gebeurt, is de stroom een periodieke wisselende stroom. Een **wisselstroom** is specifiek een periodiek wisselende stroom waarvan de gemiddelde waarde per periode nul is [54](#page=54). ### 3.8 Elektrische energiebronnen #### 3.8.1 Spanningsbron Een elektrische energiebron wordt geclassificeerd als een **spanningsbron** wanneer de spanning van de bron constant blijft tijdens het leveren van elektrische energie [55](#page=55). #### 3.8.2 Stroombron Een elektrische energiebron wordt geclassificeerd als een **stroombron** wanneer de stroom die de bron levert constant blijft tijdens het leveren van elektrische energie [56](#page=56). --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Molecuul | Het kleinste deeltje van een stof dat nog alle eigenschappen van die stof bezit. Stoffen zijn samengesteld uit moleculen, die op hun beurt weer uit atomen bestaan. | | Atoom | Het kleinste deeltje waarin een chemisch element kan worden verdeeld zonder dat de eigenschappen ervan verloren gaan. Atoomen zijn opgebouwd uit een kern (met protonen en neutronen) en daaromheen zwevende elektronen. | | Elektron | Een negatief elektrisch geladen deeltje dat rond de atoomkern beweegt. Elektronen zijn ladingsdragers en hun beweging vormt de basis van elektrische stroom. | | Proton | Een positief elektrisch geladen deeltje dat zich in de atoomkern bevindt. Het proton heeft een even grote elektrische lading als het elektron, maar van tegengesteld teken. | | Neutron | Een elektrisch neutraal deeltje dat zich in de atoomkern bevindt. Neutronen hebben geen elektrische lading en beïnvloeden dus niet direct de elektrische interacties. | | Elektrische lading | Een fundamentele eigenschap van materie die verantwoordelijk is voor elektrische verschijnselen. Lading kan positief of negatief zijn en wordt gemeten in coulomb (C). | | Coulomb | De standaardeenheid voor elektrische lading. Een lading van één coulomb vertegenwoordigt een grote hoeveelheid geladen deeltjes. | | Elektronenschil | Een denkbeeldige baan rond een atoomkern waarin elektronen zich bevinden. Elke schil heeft een specifieke energie en kan een maximaal aantal elektronen bevatten. | | Energieniveau | Het energieniveau van een elektron, dat verband houdt met de afstand tot de atoomkern. Elektronen op grotere schillen bevinden zich op een hoger energieniveau. | | Vrije elektronen | Elektronen die zich relatief los van de atoomkern bevinden en zich vrij door een stof kunnen bewegen. Hun geordende beweging veroorzaakt elektrische stroom. | | Geleider | Een stof die veel vrije elektronen per eenheid van volume bevat, waardoor elektrische stroom gemakkelijk kan vloeien. Voorbeelden zijn zilver, goud en koper. | | Isolator | Een stof met vrijwel geen vrije elektronen per eenheid van volume, wat de doorgang van elektrische stroom sterk bemoeilijkt. Voorbeelden zijn mica en porselein. | | Halfgeleider | Een stof met een beperkt aantal vrije elektronen, waarvan de geleidbaarheid kan worden aangepast door middel van "doping". Siliconen zijn veelgebruikte halfgeleiders. | | Supergeleider | Een stof die onder een bepaalde kritische temperatuur vrijwel geen elektrische weerstand meer vertoont, waardoor stroom zonder energieverlies kan vloeien. | | Elektrostatica | De tak van de fysica die zich bezighoudt met elektrische ladingen in rust en de krachten die daaruit voortvloeien. | | Elektrisering door wrijving | Het proces waarbij twee verschillende materialen tegen elkaar worden gewreven, waardoor lading van het ene materiaal naar het andere wordt overgedragen en beide geladen worden. | | Elektrisering door contact | Het proces waarbij elektrische lading wordt overgedragen tussen twee geleidende lichamen door middel van direct fysiek contact. De lading die wordt overgedragen, heeft hetzelfde teken als de oorspronkelijke lading. | | Elektrisering door inductie | Het proces waarbij een geladen object in de buurt van een ongeladen object wordt gebracht, wat leidt tot een scheiding van ladingen in het ongeladen object zonder direct contact. Hierdoor kan het ongeladen object (tijdelijk) geladen worden. | | Elektrostatisch veld | Het gebied rondom een elektrische lading waarin een kracht op andere ladingen wordt uitgeoefend. Dit veld wordt vaak weergegeven met denkbeeldige veldlijnen. | | Elektrische veldlijnen | Denkbeeldige lijnen die de richting en sterkte van een elektrisch veld weergeven. Ze gaan uit van positieve ladingen en komen aan bij negatieve ladingen. | | Wet van Coulomb | Een fundamentele wet in de elektrostatica die de kracht beschrijft tussen twee puntladingen. De kracht is recht evenredig met het product van de ladingen en omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand ertussen. De formule is $F = \frac{Q_1 \cdot Q_2}{r^2 \cdot \epsilon}$. | | Relatieve permittiviteit | Een dimensieloos getal dat aangeeft hoe goed een materiaal een elektrisch veld kan verzwakken in vergelijking met vacuüm. Het wordt aangeduid met het symbool $\epsilon_r$. | | Elektrische veldsterkte | De kracht per eenheid van positieve lading die wordt uitgeoefend op een testlading in een elektrisch veld. De eenheid is Newton per Coulomb (N/C) of Volt per meter (V/m). De formule is $E = \frac{F}{q_0} = \frac{Q}{r^2 \cdot \epsilon}$. | | Elektrische stroom | De geordende beweging van elektrische ladingen, meestal vrije elektronen, door een geleider. | | Stroomsterkte | De hoeveelheid lading die per seconde door een dwarsdoorsnede van een geleider stroomt. De eenheid is Ampère (A). De formule is $I = \frac{Q}{t}$. | | Ampère | De SI-eenheid voor elektrische stroomsterkte. Eén ampère betekent dat één coulomb lading per seconde door een punt stroomt. | | Coulomb | De SI-eenheid voor elektrische lading. | | Wet van Faraday | Een relatie die aangeeft dat de hoeveelheid lading (Q) gelijk is aan de stroomsterkte (I) vermenigvuldigd met de tijd (t): $Q = I \cdot t$. Dit impliceert dat 1 Coulomb gelijk is aan 1 Ampère-seconde. | | Ampère-uur (Ah) | Een praktische eenheid voor elektrische lading, vaak gebruikt voor batterijen. 1 Ah is gelijk aan 3600 Coulomb. | | Conventionele stroomzin | De afgesproken richting van elektrische stroom, die van de positieve pool naar de negatieve pool van een spanningsbron vloeit, in tegenstelling tot de feitelijke elektronenstroom. | | Spanning (potentiaalverschil) | Het verschil in elektrische potentiaal tussen twee punten in een elektrische kring. Het is de arbeid die per eenheid van lading wordt verricht om de lading van het ene punt naar het andere te verplaatsen. De eenheid is Volt (V). De formule is $U = \frac{W}{Q}$. | | Volt | De SI-eenheid voor elektrische spanning of potentiaalverschil. Eén volt betekent dat er één joule arbeid wordt verricht per coulomb lading. | | Arbeid | De energie die wordt verricht om een elektrische lading te verplaatsen. Gemeten in Joule (J). | | Ampèremeter | Een meetinstrument dat wordt gebruikt om de elektrische stroomsterkte in een circuit te meten. Het wordt altijd in serie geplaatst met het component waarvan de stroom gemeten moet worden. | | Voltmeter | Een meetinstrument dat wordt gebruikt om de elektrische spanning tussen twee punten in een circuit te meten. Het wordt altijd parallel geplaatst met het component waarover de spanning gemeten moet worden. | | Gelijkstroom (DC) | Een elektrische stroom die constant in dezelfde richting vloeit. De stroomsterkte kan constant of variabel zijn, maar de richting verandert niet. | | Wisselstroom (AC) | Een elektrische stroom waarvan de richting periodiek verandert. De gemiddelde waarde van een wisselstroom over een volledige periode is nul. | | Elektrische energiebron | Een apparaat dat elektrische energie levert aan een circuit. Dit kan een spanningsbron zijn (constante spanning) of een stroombron (constante stroom). |