Stroomschok en gloeilamp licht (2evraag)

martijn100

Beste mensen,

Met de volgende vragen loop ik heel lang rond.

Het gaat om het volgende

1 Wat is nu juist niet 'dodelijk' : een hoog voltage en een lage ampere of een laag voltage met een hoge stroom?

Ik kom er niet uit met het basisconcept dat voltage de hoogte van de waterval is en de stroom de hoeveelheid water is dat per tijdseenheid omlaag suist.

2 de lamp en licht.

electronen die door de gloeidraad van een lamp stromen geven iets af. En volgens mij noemen we dat iets 'hun lading' (energie?)en daardoor gloeit door de wrijvingswarmte uiteindelijk de draad. En er is licht. Zijn die electronen na het passeren dan als het ware zonder lading? En als dat zo is, waar bestond of wat was die lading dan precies voor het afgeven.

Weer anders gezegd: wat is het verschil tussen een electron voor de gloeidraad en na de gloeidraad?

Phys

electronen die door de gloeidraad van een lamp stromen geven iets af. En volgens mij noemen we dat iets 'hun lading' (energie?)

Nee. Lading is een intrinsieke eigenschap van een deeltje. Een elektron heeft áltijd een lading q=e (elementair ladingskwantum).

Elektronen in een stroomdraad stromen van lage naar hoge potentiaal (de stroom=positieve lading loopt van hoge naar lage potentiaal), en dragen daarbij energie over zodat er licht gaat branden.

Het verschil tussen een elektron voor en na de gloeidraad is er eigenlijk niet. Alleen: het elektron heeft een potentiaalverschil doorlopen. Het heeft bijvoorbeeld nog steeds dezelfde lading en dezelfde massa.

Schwartz

Lading geven ze niet af omdat er een wet is van ladingbehoud.

De elektronen in een lamp hebben beweging, om het verhaal simpeler te maken pakken we een beeldbuis van een tv met zo'n fosfor-scherm.

Een elektron wordt door de kathode opgewekt en heeft energie, lees snelheid, bekomen.

Dit elektron reist door het vacuum van de beeldbuis....

na een tijdje komt het een fosfor-atoom tegen... knal...

Het elektron stopt en zal zijn energie aan het fosfors-atoom doorgeven.

Dit atoom kan deze energie niet behouden en straalt het uit in de vorm van fotonen, licht.

Het elektron zelf blijft achter en is energie-loos en blijft op het fosfor-atoom hangen of ergens in de buurt.

Door het rasterscherm van metaal worden deze elektronen weer opgevangen om weer hergebruik te worden.

In een gloeidraad is het allemaal gecompliceerder maar in ieder geval verliezen de elektronen in de gloeidraad hun energie maar de elektronen in een gloeidraad kunnen weer energie bekomen door hun buren.

In een tv hebben we 1 elektron die daadwerkelijk van A naar B gaat en in een stroomleiding is het een rommeltje van elektronen die tegen elkaar aan zitten te trappen als het ware...

reaktie op vraag 1:

Het gaat bij een lichaam om het amperage en niet om de spanning.

het is wel zo dat bij een hoge spanning de elektronen door de lucht kunnen springen om zo het lichaam binnen te dringen.

Daarom is hoogspanning gevaarlijk want er is geen direkt kontakt nodig met de bron.

Als dan een bepaald amperage wordt overschreden dan kan men er aan dood gaan of gewond raken.

Ook van een krachtigeversterker luidsprekersuitgang kan men een flinke optater bekomen...

willemwever

Ik dacht dat het 'dodelijke' weer een combinatie is van allebei: je kunt een spanning van bijv. 230V gewoon aanraken, zolang de stroom maar klein is (kleiner dan die in het stopcontact, dus ga niet daar je vingers nu instoppen. Omgekeerd kun je een grote stroom ook aanraken, zolang de spanning maar erg klein is.

Volgens mij is een stroom van 50 milliampere door het hart dodelijk. Met een te lage spanning kan deze stroom het hart echter niet bereiken, dacht ik me te herinneren. Je hand krijgt er dus wel een flinke optater van en al die spieren gaan samentrekken etc. maar 'diepgang' heeft die stroom niet. Ik denk dat hij niet eens vanuit je hand naar de grond kan als de spanning maar laag genoeg is. Dit is wat ik ervan begrepen heb, correct me if I'm wrong.

En bij die elektronen: volgens mij kun je weer een analogie maken. Als het elektron de negatieve pool verlaat, is zijn potentiele energie hoog (hij bevindt zich nu bijvoorbeeld op een 'toren' van 230V hoog) en bij het doorlopen van die 230V verliest hij die potentiele energie. De spanning over de gloeilamp is nagenoeg gelijk aan de bronspanning, dus aan de ene kant van de gloeilamp is zijn potentiele energie nog bijna 230 eV en aan de andere kant bijna 0. Die (bijna) 230 eV is dus voor een groot deel omgezet in de gloeilamp in warmte en licht.

Bart

Een hoog voltage is per definitie niet dodelijk. Schrikdraad is bijvoorbeeld meer dan 10,000 volt. Je kunt je zelf ook opladen tot enkele tienduizenden volts door wrijving.

Het is het amperage (stroomsterkte) welke dodelijk is. Voor een mens kan 6 milli-ampere door de hartstreek al dodelijk zijn.

Phys

Een hoog voltage is per definitie niet dodelijk.

Wat bedoel je hier met "per definitie"?

Bart

Wat bedoel je hier met "per definitie"?

Voltage is slechts een spanningsverschil ten gevolge van een niet homogene verdeling van lading. Zolang er geen stroom loopt is er niks aan de hand.

Jan van de Velde

Een hoog voltage is per definitie niet dodelijk.

Ik zou het voor de praktische mens liever anders stellen:

Een hoog voltage is niet per definitie dodelijk.

martijn100

Het irritante is dat alles aardig te begrijpen is op meta niveau: door een stroomdraad loopt 'stroom' en daardoor brand er licht. Totdat je op detailniveau gaat kijken om te ontdekken dat je (in mijn geval) eigenlijk niets weet. Maar goed.

Het klopt toch dat er daadwerkelijk-concreet- negatief geladen deeltjes uit het stopcontact lopen? En deze lopen bij gratie van een spanningsverschil tussen het ene gaatje van het stopcontact en het andere. Zoiets als een skieer die alleen kan skieen als er een helling is. Right?

Dus als ik bij wijze van gedachteproject een opvangbakje voor electronen zou hebben, en zou ik deze aan het eind van een draad plaatsen die uit het stopcontact komt (het gaatje met de hoge potentiaal) dan zouden de electronen in het bakje stromen. Klopt dit? Analoog aan de skieer: ik zou halverwege de helling een paar duizend skieers hebben opgevangen.

OF....gaat het om electronen transport uit het stopcontact wat in weze een grote kettingbotsing is. Een vrij elektron uit het stopcontact botst op een ijzermolekuul van de ijzerdraad (stekker met draad die in het stopcontact wordt gestoken). Dat ijzermolekuul krijgt een electron teveel en dat teveel wordt weer aan de buurman afgegeven enz enz enz.

Maar dat botst dan weer met het onderstaande gekopieerde concept:

"In een tv hebben we 1 elektron die daadwerkelijk van A naar B gaat en in een stroomleiding is het een rommeltje van elektronen die tegen elkaar aan zitten te trappen als het ware..."

Dus dat zou kunnen inhouden dat ik het principe van stroom fundamenteel verkeerd begrijp.

"elektronen in een stroomdraad stromen van hoge naar lage potentiaal, en dragen daarbij energie over zodat er licht gaat branden. Het verschil tussen een elektron voor en na de gloeidraad is er eigenlijk niet. Alleen: het elektron heeft een potentiaalverschil doorlopen. Het heeft bijvoorbeeld nog steeds dezelfde lading en dezelfde massa"

Oke, dat begrijp ik. Lading en massa blijven gelijk. Maar die energieoverdracht zit me niet lekker. Zou dat betekenen dat er als het ware weer energie-arme electronen terugstromen in het stopcontact bij de nul-potentiaal?

En hoe valt dat in verband te brengen met die mega kettingbotsing theorie?

Ik wil het heel erg graag weten.

Phys

Ik ga nu alleen even hierop in:

martijn100 schreef:Oke, dat begrijp ik. Lading en massa blijven gelijk. Maar die energieoverdracht zit me niet lekker. Zou dat betekenen dat er als het ware weer energie-arme electronen terugstromen in het stopcontact bij de nul-potentiaal?

En hoe valt dat in verband te brengen met die mega kettingbotsing theorie?

De "energie-arme elektronen" worden weer naar een hoge potentiaal gebracht door de "elektronenpomp", ook wel spanningsbron genaamd. De spanningsbron levert dus arbeid op de elektronen om ze (terug) naar een hoge potentiaal te brengen. In het geïdealiseerde model waarbij geen energieverlies optreedt, is de door de spanningsbron geleverde arbeid precies gelijk aan de energie die de elektronen aan de lamp overdragen.

De analogie met een waterstroom gaat in dit geval weer op: water stroom van hoog naar laag, oftewel het doorloopt een hoogteverschil (cf. potentiaalverschil). Tijdens dit traject verliest het potentiële energie, en aangekomen op het nul-niveau heeft het geen potentiële energie (cf. "energie-arme elektronen"). De waterpomp (cf. spanningsbron) pompt het water weer omhoog en levert daarbij arbeid. Die arbeid is precies gelijk aan de potentiële energie van het water op de beginhoogte.

Bart

"elektronen in een stroomdraad stromen van hoge naar lage potentiaal, en dragen daarbij energie over zodat er licht gaat branden.

Pas op! Stroom loopt van een hoge naar een lage potentiaal (van + naar -). Electronen gaan echter precies de andere kant op (ze zijn negatief, dus ze willen naar de plus).

Phys

Mijn excuses, die verwarring is van mij afkomstig.

(Sterker nog, die quoot is van mij.) Stroomrichting is per definitie de richting van positieve lading.

De elektronen lopen dus van lage naar hoge potentiaal. De spanningsbron pompt de elektronen vervolgens weer van hoge naar lage potentiaal. Dit kost arbeid, omdat de elektronen juist graag in de hoge potentiaal zitten.

Het verhaal blijft dus qua redenering hetzelfde, maar met precies de tegenovergestelde begrippen.

Benm

Hoewel water-analogien mij meestal de haren een beetje doen reizen...

Oke, dat begrijp ik. Lading en massa blijven gelijk. Maar die energieoverdracht zit me niet lekker. Zou dat betekenen dat er als het ware weer energie-arme electronen terugstromen in het stopcontact bij de nul-potentiaal?

En hoe valt dat in verband te brengen met die mega kettingbotsing theorie?

Stel je een hevel voor, een slang vol water die loopt tussen 2 vaten waarvan het water in het ene lager staat dan in het andere. Het water vloeit dan van hoog naar laag, ook als je die slag over een berg heen legt, of er een paar knopen in maakt. Dat is als het ware een grote ketting van watermoleculen - met electronen kun je je het ook zo voorstellen, al is het op detailnivo niet helemaal hetzelfde verhaal.

Dat electronen negatief geladen zijn maakt het verwarrend, en het algemene gebruik van wisselstroom nog erger.

Mrtn

Om maar even voort te borduren op het water-verhaal..

Stel je voor: een watertoren met onderaan een kraantje. Steek je vinger in de uitstroomopening van de kraan en draai de kraan open. Wat je nu met je vinger voelt is spanning, maar er zal geen stroom lopen. Op het moment dat je je vinger uit de kraan trekt, loopt er stroom.

Jan van de Velde

Ik heb voor een vergelijking van dit verschijnsel met redelijk succes bij mijn leerlingen de fietsketting geïntroduceerd. (© JvdV )

Zet je fiets los van de grond.

De schakels van de ketting zijn de elektronen die rondgepompt worden, de trapas is de spanningsbron, en het achterwiel met dynamo (of rem) de weerstand. Eenmaal het achterwiel voorbij gaat de ketting slapjes terug naar de trapas. (de spanning is eraf)

Stel je nou eens voor dat er twéé achterwielen aan dezelfde ketting hangen.......

OK, de fietsketting is niet realistisch genoeg??

Probeer die elektronenstroom eens te zien als een hoeveelheid water in een tuinslang. We veronderstellen even dat het water makkelijk en dus wrijvingsloos door die slang kan stromen. Pers er aan één kant een druppel bij, die druppel zal de druppel voor hem wegduwen, die weer de druppel voor hém, etc. Eigenlijk komt er op vrijwel hetzelfde moment een druppel aan de andere kant uit de slang, waar de druk gelijk is aan de buitendruk. Veel moeite heeft dat niet gekost. Je hebt alleen maar álle water in de slang in beweging moeten zetten.

Nou stop je halverwege in de slang een stukje spons. Zo makkelijk kan het water daar niet langs. In dat stuk vóór de spons moet je al een behoorlijke druk zetten om water door dat stukje spons te kunnen persen. Ná de spons kan het water weer vrij verder stromen. Direct na de spons is de druk dan ook weer gelijk aan de buitendruk.

Eigenlijk is alle energie die je gebruikt om die druppel aan de ene kant erin te persen nodig om dat water halverwege de slang door dat ene stukje spons te persen.

Kun je je nou ook indenken hoe dat eruit komt te zien als je enige afstand ná elkaar twee stukjes spons in die slang stopt?

: spanning.gif (5.31 KiB) 951 keer bekeken

de watermoleculen zijn je elektronen

de slang is je geleider

het sponsje is je weerstand

en je pompje de spanningsbron.

druk is spanning

In werkelijkheid zal ook die slang een kleine weerstand hebben, zodat een klein deel van je energie al verloren gaat aan wrijving onderweg. De druk loopt dus al een heel klein beetje terug vóórdat de spons wordt bereikt. Bij een kleine stroom in een grote slang is dat verwaarloosbaar. En als je de spons vervangt door een kurk, dan is dus de druk (spanning) vlak voor de kurk gelijk aan de druk in je pompje. Want de druk in een stilstaand medium is overal in een vat gelijk.

Het is dus niet zo dat je een elektron op weg stuurt met een kopje energie, en dat dát elektron dat kopje energie leegkiept in de weerstand. In die slang breng je een massa water op gang, die druk wordt van watermolecuul tot watermolecuul doorgegeven, jij duwt tegen de watermoleculen, en de watermoleculen duwen tegen elkaar.

Met dit model kun je ook condensatoren (vaatjes met een drukmembraan), schakelaars (kranen) diodes (terugslagkleppen) en zelfs transistoren (drukgestuurde kranen), voltmeters (manometers), amperemeters (debietmeters) regelbare weerstanden, enfin, heel de mikmak aan elektronica nabootsen. Zelfs wisselspanning en transformatoren, (al moet dat dan mechanisch zoals in een hydraulische krik, omdat het niet via magnetische velden kan met water.....)

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Stroomschok en gloeilamp licht (2evraag)

Stroomschok en gloeilamp licht (2evraag)

Re: Stroomschok en gloeilamp licht (2evraag)

Re: Stroomschok en gloeilamp licht (2evraag)

Re: Stroomschok en gloeilamp licht (2evraag)

Re: Stroomschok en gloeilamp licht (2evraag)

Re: Stroomschok en gloeilamp licht (2evraag)

Re: Stroomschok en gloeilamp licht (2evraag)

Re: Stroomschok en gloeilamp licht (2evraag)

Re: Stroomschok en gloeilamp licht (2evraag)

Re: Stroomschok en gloeilamp licht (2evraag)

Re: Stroomschok en gloeilamp licht (2evraag)

Re: Stroomschok en gloeilamp licht (2evraag)

Re: Stroomschok en gloeilamp licht (2evraag)

Re: Stroomschok en gloeilamp licht (2evraag)

Re: Stroomschok en gloeilamp licht (2evraag)