Stroom, spanning en weerstand

We hebben overal te maken met spanning en stroom, maar wat is het nu eigenlijk. En waarom zit er in elk apparaat een weerstand.

Stroom en spanning

Als je in het donker een nylon trui uittrekt, kun je de vonken zien overspringen. Je haren worden aangetrokken of gaan juist ver uit elkaar staan. Deze verschijnselen worden veroorzaakt door elektrische lading. Bij een elektrische stroomkring stroomt de lading van de ene pool van de batterij door bijvoorbeeld een lampje naar de andere pool. Er loopt alleen stroom als de kring gesloten is en de stroom loopt van de pluspool door het lampje naar de minpool van de batterij.

De hoeveelheid lading die per seconde door een stroomkring gaat, is de stroomsterkte (I). De eenheid van stroomsterkte is ampère (A). Als je een fietslampje op het stopcontact aansluit brand het meteen door. Op een batterij brandt het lampje normaal. Kennelijk heeft de lading uit het stopcontact veel meer energie dan de lading uit een batterij.

De hoeveelheid energie die aan de lading meegegeven wordt is de spanning (U) van de bron. De eenheid voor spanning is Volt (V)
De elektrische energie wordt in de stroomkring afgegeven. Terug bij de bron is de lading alle energie kwijt. Deze elektrische energie wordt in de onderdelen in de stroomkring omgezet in andere vormen van energie. Een lampje zet de energie bijvoorbeeld om in licht en warmte. Een elektromotor zet de elektrische energie om in bewegingsenergie.

Spanning en stroomsterkte meten

De spanningsmeter meet het energieverschil van de lading vóór en na het lampje. Je verbindt de ene draad van de spanningsmeter met de ene kant van het lampje en de andere draad met de ander kant van het lampje. De spanningsmeter sluit je pas aan las de rest van de schakeling klaar is. Een spanningsmeter wordt ook vaak een voltmeter genoemd.

De stroomsterktemeter meet hoeveel lading per seconde een punt passeert. Je moet hem daarom in de stroomkring opnemen. Een stroomsterktemeter wordt ook vaak ampère meter genoemd.

Weerstand

Een nachtlampje van 5 W en een bouwlamp van 500 W sluit je beide aan op het stopcontact. In beide gevallen krijgt de lading die rond stroomt evenveel energie mee. Een bouwlamp van 500 W geeft veel meer licht omdat de stroomsterkte door de lamp veel groter is. De stroom gaat makkelijk door een bouwlamp van 500 W: die lamp heeft een kleine weerstand. Door het nachtlampje gaat maar een kleine stroom omdat het nachtlampje een grote weerstand heeft. De weerstand met als symbool R heeft als eenheid ohm (Ω). Geleiders zoals koper hebben een kleine weerstand. Isolatoren zoals plastic hebben een grote weerstand. Ook de spannings- en stroomsterktemeter hebben weerstand. De stroomsterktemeter moet een zeer kleine weerstand hebben: de stroom in de kring wordt dan vrijwel ongehinderd doorgelaten. De spanningsmeter moet een zeer grote weerstand hebben zodat bijna alle stroom door bijvoorbeeld een lampje waarvan hij de spanning meet moet blijven stromen.

De wet van Ohm

weerstand = spanning / stroomsterkte
R = U/I

Het verband tussen deze drie grootheden staat bekend als de wet van Ohm. Dit verband is genoemd naar de ontdekker: Georg S. Ohm (1789-1854). Volgends de wet van Ohm is de weerstand contant. Van de meeste voorwerpen verandert de weerstand als bijvoorbeeld de temperatuur verandert. Zo'n weerstand voldoet niet aan de wet van Ohm. Met de formule kun je wel de weerstand uitrekenen bij die bepaalde temperatuur.

Je kan de formule ook zo schrijven:
U = I x R
I = U/R