Ooit eens van Ariane gekregen:

Electr_nuls.jpg

de spanning = volt = duwt (=kracht)
de stroom = ampère = vloeit (=beweging)
de weerstand = ohm = wrijft (=energieverlies of energieomzetting)

Het enige belangrijke wat niet in die tekening zit is dat de vloeistof (=electronen) niet uit de draad kunnen en dus weer teruggeleid moeten worden naar de batterij of de centrale.  Dat gebeurt via de nuldraad.  De aarding is een bescherming, en is afzonderlijk te behandelen; ze komt tussen wanneer een fasedraad door een of ander defect aan een metalen omhulling komt (wasmachine, oven, metalen luchter, …)  Dat is ook de reden waarom niet-metalen apparaten zoals dubbel-geisoleerde boormachines, voedingen van laptops enz. geen aarding nodig hebben.

S 2017-09-11 at 22.40.00.jpeg
(Denk aan een systeem met water in buizen, maar waarbij het water weer teruggevoerd moet worden.  De spanning is dan de druk in de waterleiding, de stroom het waterdebiet en de weerstand de functie van de kraan of het sproei apparaat.)

In electriciteit is het altijd een kringloop.
Nu:  zeg dat er een stroom I in die kring vloeit, en die gaat dus door het aangesloten toestel.  Er zijn dus ook altijd tenminste twee draden.

Als we de spanning opdrijven, bijv. verdubbelen van 240V naar 480V, dan gaan we ook de stroom verdubbelen.  I is dus evenredig met U.

Als we de weerstand verdubbelen, dan gaan we de stroom halveren.  Dus I is omgekeerd evenredig met R.
Dat is best uit te drukken door:

I = U/R

of:  de stroom vergroot als de spanning vergroot en neemt af als de weerstand vergroot.

I=U/R is de "wet van Ohm".

Dat is alles wat je in het gewone leven van electriciteit moet weten: de wet van Ohm, en dat het altijd een kringloop is (twee draden: heen en terug).
De humoristische tekening is erg goed: de stroom wordt gedreven door de spanning en tegengewerkt door de weerstand.

Je kan ook zien dat als R zeer klein wordt, bijvoorbeeld door de rode draad direct aan de blauwe te verbinden, zonder enig toestel, dan gaat de stroom zeer groot worden: je hebt een kortsluiting (vonken, en de veiligheid smelt).

Als U nul wordt loopt er natuurlijk niets:  open verbinding, niets werkt.

I = stroom = gemeten in Ampère = A
U = spanning = gemeten in Volt = V
R = weerstand = gemeten in Ohm = Ω

(Waarom heet de rode draad een fasedraad? omdat in centrales de generatoren (en motoren) driefasige wisselstroom opwekken.  Normaal zijn huizen verbonden aan één van de drie fasen (en elk volgend huis aan een andere fase).  Voor het gewone leven is er geen groot verschil tussen wisselstroom en gelijkstroom, de wet van Ohm geldt voor de twee.  De hoofdredenen voor het gebruik van wisselstroom zijn (a) mogelijkheid van transformeren naar veel hogere spanningen voor transport (hoogspanningsleidingen) en (b) spieren trekken samen bij gelijkstroom en ontspannen bij wisselstroom, zodat het vastnemen van een draad gelijkstroom gevaarlijk is omdat je hem niet meer kan loslaten.)

Verbruik en Watt:
de stroom I gaat van spanning 240V in de rode draad naar spanning 0V in de blauwe draad nadat hij doorheen het toestel is gegaan.
Het toestel heeft de energie verbruikt die in de electronen zat toen ze uit de centrale kwamen.  Stel dat een toestel, bijv. een lamp, een stroom van 1A (1 Ampère) doorlaat wanneer we het aan een stopcontact van 240V hangen.  Als we het nu vervangen door een ander toestel, bijv. een "sterkere" lamp, dat met dezelfde 240V nu 2A stroom doorlaat, dan gaan we dus meer verbruiken, tweemaal meer.  Verbruik is evenredig met de stroomsterkte.

Terug naar de minder sterke lamp:  als we nu de spanning opschroeven naar 480V (kunnen we thuis natuurlijk niet zomaar doen) dan zal de lamp veel helderder gaan branden en ook meer verbruiken.  Wanneer door een of ander voorval de spanning daalt beneden 240V (kan soms gebeuren) dan gaat de lamp minder helder branden, minder verbruiken.  Verbruik is dus ook evenredig met de spanning.

Dus verbruik P = UxI  (wordt groter als de spanning verhoogt en wordt groter als de stroom verhoogt)
Verbruik is debiet van energie.

De eenheid van energie is de Joule of J.  Verbruik van energie is dan uitgedrukt in Joule per seconde, of J/s of W.  Een Watt is een debiet van 1 joule energie per seconde.

De eenheid van P is dus de Watt, maar het is veel beter altijd te denken aan Joule per seconde.

Een lamp van 60W verbruikt 60 Joules per seconde.  Een oven in de keuken gebruikt zoiets als 2000 Joule per seconde of 2000W of 2kW (twee kilo-Watt).

Als je zo een oven laat werken gedurende een uur, dan heb je 2000 Joules energie verbruikt per seconde gedurende 3600 seconden, of 2000x3600 Joules.
Of 7'200'000 Joules. Of 7.2 Mega-Joules of 7.2MJ.

Om wat verwarring te stichten rekent de electriciteits maatschappij de energie niet in MJ.  Dat zou te gemakkelijk zijn voor het gepeupel.
Die oven van 2kW gedurende een uur verbruikt 2kWx1h = 2kWh of twee kilo-Watt-uur.  Rekenen in kWh is mysterieuzer dan in MJ.
En dan wordt de verwarring nog maar groter wanneer je zegt:  een oven van 2000W gebruikt 2 kiloWattuur per uur.  Van daar dat Jan-met-de-pet niet het verschil begrijpt tussen kWh en kW.  Het ene is een hoeveelheid energie en het andere een energie debiet.
Maar het is gemakkelijker te begrijpen wanneer je denkt in Joules en Joules per seconde.

OK.  Nog een laatste ding:
Je hebt een "domino" of een rail:
S 2017-09-11 at 23.16.23.jpeg
Hoeveel mag je daaraan hangen? En mag je méér dan één zo'n ding achter elkaar hangen?
Hoemeer toestellen je erin plugt, hoemeer je verbruikt en des te hoger de stroom zal zijn.

Omdat P=UxI volgt dat I=P/U.  Dus die oven van 2000W, hangend aan een stopcontact van 240V gaat 2000/240=8.33Ampère doorlaten.
Er is ook een zekere weerstand in de koperen draden die in de muur lopen, en als je zeer veel stroom doorlaat dan gaan die opwarmen en misschien brand veroorzaken.
Normale stopcontacten zijn beperkt tot 10A (soms 16A).  Bij 240V moet je een apparaat van 240x10=2400W (P=UxI) aansluiten om die volle 10 ampère door te laten.
Een 10A zekering laat dus toe, bij de normale spanning van 240V, maximaal 240x10=2400W af te nemen (maximaal 2400 Joules per seconde).

Nu kan je aan die dominos of rails zoveel verschillende dingen hangen als je maar wilt, zolang de som van alle verbruiken niet de 2400W overschrijdt.  Verbruik mag opgeteld worden.

Heb je een groot aantal computer dingetjes met adaptertjes, en op die adaptertjes staat zoiets als 15W elk, dan mag je zéér vele daarvan aan dezelfde domino hangen, in princiepe 2400W/15W=160 apparaatjes.

Sluit je daarentegen een electrische verwarmer aan:
S 2017-09-11 at 23.29.58.jpeg
die 2000W verbruikt, dan mag je er niet nòg eentje in hetzelfde stopcontact steken, rail of geen rail, omdat 4000W aan één stopcontact teveel is.
En omdat er vaak meer dan een stopcontact op hetzelfde circuit zit zal je heel waarschijnlijk de zekering laten springen als je de tweede verwarmer in een ander stopcontact van dezelfde kamer stopt.


R.