Termen en begrippen

Elektriciteit

Elektriciteit is overal om ons heen, bijvoorbeeld in lampen, computers, smartphones en zonnepanelen. Maar ook in de natuur komt elektriciteit voor: denk aan bliksem. Zelfs het menselijke en dierlijke zenuwstelsel werkt met kleine elektrische signalen.

In dit dossier behandelen we:

Wat elektriciteit is en hoe het werkt
Hoe elektriciteit ontstaat
Welke toepassingen elektriciteit kent

We duiken er gelijk in.

Wat is elektriciteit?

Elektriciteit heeft meerdere betekenissen die lijken op elkaar

Elektriciteit is een verzameling van natuurkundige verschijnselen die zich verband houden met de stroom van elektrische lading, elektrische velden en elektromagnetisme
Elektriciteit is een vorm van energie die voortkomt uit de beweging van elektronen.

Het woord elektriciteit afgeleid van ‘elektron’, het Griekse woord voor barnsteen. Met zo’n steen kan door middel van wrijving statische elektriciteit worden opgewekt.

Hoe werkt elektriciteit?

Elektriciteit werkt pas als er een zogenaamde ‘stroomkring’ is. Die zit soms goed verborgen. Als we kijken naar een televisie die met een kabel verbonden zit met het stopcontact, zien een we duidelijke stroomkring als we de kabel van binnen bekijken (doe dit niet thuis).

In een elektriciteitskabel zitten minimaal twee stroomdraden:

Een om de elektrische stroom te transporteren naar de televisie (de aanvoerdraad van de stroom)
En een draad om elektrische stroom weer terug te brengen naar het stopcontact (de afvoerdraad van de stroom)

In veel kabels zit ook nog een aardedraad voor ontlading en afvoer van spanning.

Het bewegen van elektrische deeltjes (elektronen) in een stroomkabel gaat razendsnel, maar als de elektronen niet kunnen rondstromen, heb je geen elektriciteit.

Elektronen zijn onzichtbare deeltjes met een negatieve elektrische lading. Ze stromen van een plaats waar veel elektronen zijn (de minpool) naar een plek waar juist weinig elektronen zijn (de pluspool).

Hoe ontstaat elektriciteit?

Elektriciteit kan op verschillende manieren ontstaan, worden gemaakt of worden opgewekt. Een veelvoorkomende manier is door middel van een elektriciteitscentrale, bijvoorbeeld in een:

Kolencentrale
Gascentrale
Oliecentrale
Kerncentrale
Biomassacentrale

Deze elektriciteitscentrales werken als volgt:

In de centrales wordt een brandstof ingezet om warmte te genereren, bijvoorbeeld door het verbranden van gas of door middel van een kernreactie
De warmte wordt gebruikt om water te verwarmen en zo stoom op te wekken
De stoom bevindt zich onder zeer hoge druk en kan zo worden gebruikt om een turbine te laten draaien
De bewegingsenergie van de turbine drijft een generator aan die de energie omzet in een elektrische stroom

Elektriciteit kan ook worden opgewekt op andere manieren, bijvoorbeeld met een windmolen of waterkrachtcentrale. Wind of water wordt dan als bewegingsenergie ingezet om stroom op te wekken. Dit gebeurt dan vaak met behulp van een dynamo, net als die op een fiets, maar dan groter.

In een zonnepaneel worden fotonen van de zon gebruikt om elektronen in beweging te brengen. Er ontstaat een positieve lading bovenop de zonnecel en een negatieve lading eronder. Deze gelijkstroom kan vervolgens worden omgezet in een wisselstroom, middels een omvormer.

Natuur

Ook in de natuur kan elektriciteit ontstaan. Denk aan de bliksem. Een onweerswolk heeft als gevolg van allerlei processen in de lucht een positieve lading gekregen aan de bovenkant en een negatieve lading gekregen aan de onderkant. Dat verschil moet natuurkundig gezien worden opgeheven. Er vindt een ontlading plaats in de vorm van bliksem.

Welke toepassingen kent elektriciteit?

Tegenwoordig werkt bijna alles om ons heen op elektriciteit. Elektriciteit kan dan ook worden gebruikt voor allerlei verschillende toepassingen:

Verlichting, bijvoorbeeld de straatverlichting of de lampen thuis
Verwarming, bijvoorbeeld in je auto of met een straalkachel
Koeling, bijvoorbeeld in een koelkast of met een airconditioning
Voor het gebruik van huishoudelijke apparaten via het stopcontact, zoals een stofzuiger, wasmachine of droger
Voor de stroomvoorziening van computers en machines
Voor het opslaan van energie, bijvoorbeeld in de accu van je telefoon of in een elektrische auto
Voor de stroomvoorziening van het openbaar vervoer, denk aan het trein- en metronetwerk

Rekenen met elektriciteit

In de elektriciteitsleer wordt onderscheid gemaakt tussen:

De elektrostatica: de studie van statische elektrische ladingen
De elektrodynamica: de studie van bewegende elektrische ladingen (stroom)

We kunnen dan ook op verschillende manieren rekenen met elektriciteit. Om dat te doen werken we met een aantal belangrijke begrippen.

Stroomsterkte

Zoals eerder besproken, gaat de elektrische lading in een gesloten stroomkring van het ene naar het andere punt.

De stroomsterkte wordt gebruikt om de grootte van een elektrische stroom uit te drukken. Het zegt iets over de hoeveelheid van elektrische deeltjes die zich bewegen. Hiervoor wordt gebruikt gemaakt van de eenheid Ampère (symbool: I).

Lees ook: Uitleg stroomsterkte

Spanning

De hoeveelheid of kracht van de stroom die wordt meegegeven aan de elektrische lading wordt spanning (of voltage) genoemd. Hiervoor wordt gebruikt gemaakt van de eenheid Volt (symbool: U). Spanning staat ook wel bekend als het elektrische potentiaalverschil. Dat is het verschil in potentiële elektrische energie tussen twee punten per eenheid van lading.

Weerstand

Ieder materiaal heeft een bepaalde weerstand. Dat zegt iets over de energie die nodig is om de elektronen ergens doorheen te laten bewegen, ofwel hoe goed een bepaald materiaal geleid. Hoe groter de weerstand hoe beter een materiaal isoleert.

Materialen die goed isoleren zijn bijvoorbeeld rubber, plastic, lucht, keramiek of glas. Andere materialen zijn juist weer goed in het geleiden van elektrische stroom, zoals metalen. Vooral aluminium, koper, zilver en goud lenen zich hier goed voor.

Vermogen

Als de spanning en stroomsterkte bekend zijn, is het mogelijk om het vermogen te berekenen:

Vermogen (in Watt) = Spanning (in volt) x Stroomsterkte (in ampère)

Lees ook: Voorbeelden vermogen berekenen

Gevaren van elektriciteit

Elektriciteit kan erg gevaarlijk zijn als deze door het menselijk lichaam stroomt. Spieren kunnen verkrampen. Bij hogere amperages kan zelfs de hartspier verkrampen wat de dood tot gevolg kan hebben.

De vuistregel is dat stroom vanaf 10 mA en 45 Volt gevaarlijk is. Stroom vanaf 100 mA kan dodelijk zijn. Hoe gevaarlijk de elektriciteit daadwerkelijk is hangt echter af van een groot aantal andere factoren:

Hoe je lichaam de stroom geleid. Als je op een rubberen band staat, geleid de stroom minder goed. Als je lichaam nat is, geleid de stroom juist veel beter.
Met welk oppervlak je contact maakt met een stroombron
Hoe lang je contact maakt met een stroombron

Prijs elektriciteit vergelijken

Voor de elektriciteit die je thuis gebruikt, betaal je een prijs per kilowattuur (kWh).

Deze prijs is opgebouwd uit:

Vaste leveringskosten (vastrecht)
Variabele (kale) leveringskosten
Energiebelasting

Het loont om de prijs van elektriciteit te vergelijken bij verschillende energie-aanbieders.

Waar ben je naar op zoek?