Elektrokick - Stroomopwaarts

www.stroomopwaarts.be© Stroom-Opwaarts 2010Concept en realisatie: Link Inc, www.linkinc.be© Illustraties: Sam De BuysscherGrafische vormgeving: Zeppo, www.zeppo.beISBN 9789081398206 NUR 231, 257Stroom-Opwaarts is een campagne van Vormelek op initiatief van zijn socialepartners om jongeren de weg te laten vinden naar de elektrotechnische sector.Verantwoordelijke uitgever:Hilde De Wandeler, vzw Vormelek, Marlylaan 15, 1120 BrusselNiets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt doormiddel van druk, fotokopie, microfilm of op welke wijze ook zonder voorafgaandeschriftelijke toestemming van de uitgever.

Je hebt Elektrokick te pakken gekregen,het geweldige elektrodoeboek voor elke jongeretussen 9 en 14 die elektriciteit de màx vindt.1

MaximElektrokick trakteert jouop toffe proefjes waar je heel wat van opsteektop mega-interessante info en keileuke weetjes overalles wat met elektriciteit te maken heeftMet Elektrokick doe je waar JIJ zin in hebtlees het van voren naar achteren of van achteren naarvorenkijk alleen naar de prentjes, als je dat het fijnste vindtdoe de proefjes en anders niksbekijk alleen de pagina’s waar iets roods op staatdraai de bladzijde om, altijd als je het woordje ‘moeten’tegenkomt...Kortom, Elektrokick is een boek om in te grasduinen, om teverslinden, om van te genieten en om plezier mee te maken.2

Op jouw boeiende ontdekkingstocht tussen elektronen,kerstboomlichtjes en ‘elektrische’ kippenmest krijg je het gezelschapvan het driekoppige elektroteam, Maxim, Lisa en Arthur.lisaarthurMaxim, Lisa en Arthurgaan samen met jou aanhet experimenterenontrafelen voor jou degeheimen achter elektriciteitstellen je voor aan coolevrouwen en mannen dievan elektriciteit hun vakgemaakt hebbentrekken speciaal voorjou in hun tijdscapsulenaar het verleden opzoek naar ontdekkingenen uitvindingen...Waarschuwing!Lach nooit met Maxim.Hij bedoelt het écht goed.3

Kan een ballonlicht maken ?Ja!Dan moet die wel elektrischgeladen zijn en contact makenmet een andere geladenballon. Ga mee op ontdekkingsreisin de boeiende wereldvan de statische elektriciteiten je zult het helemaalbegrijpen.4

Elektriciteit zitzomaar in de natuur(en dus niet alleen in stopcontacten)Ik zie geenelektronen?Al eens meegemaakt? Je raakt een auto aan en – au! – een schok. Of je kamt je haren enplotseling staan die steil overeind. Dat zijn twee voorbeeldjes van statische elektriciteit.Wat voor iets is dat nou? Wel, je haren, de kam en de auto bevatten atomen. Die bestaanuit een kern waarrond energiedeeltjes, elektronen heten die, razendsnel vliegen. Alstwee voorwerpen tegen elkaar wrijven, verhuizen elektronen van het ene naar het anderevoorwerp. We zeggen dan dat ze elektrisch geladen worden. Als ze elektronen kwijt zijn,hebben ze een positieve lading. Negatief zijn ze geladen als ze er elektronen hebben bij gekregen.Positieve en negatieveTuurlijk niet, Maxim. Die zijn piepklein. Zo’nduizend miljard elektronen op een rijtje zijn nogkorter dan de breedte van een speldenkop.10 quadriljard* elektronen wegen samen 1 gram.voorwerpen trekken elkaaraan, gelijke ladingen stoten elkaaraf. Dat verklaart waaromje haren van elkaar ‘weglopen’,en de kam je haren aantrekt.* Wist je dat je 27 (!)nullen nodig hebtom 1 quadriljard teschrijven? Voor 1miljoen, toch ookal een groot getal,volstaan 6 nullen ...5

DOE HET ZELFZoek de volgendespullen bijeen:ballon trui ofwollen doekeen waterkraanLaat water bewegenmet een ballonVoer deze 4 stappen uit1 Blaas de ballon op. 2 Wrijf metde ballon over je trui of over de wollendoek. 3 Laat de kraan zachtjes lopen.4 Breng de ballon langzaam naar hetwaterstraaltje.21Als de ballon hetwaterstraaltje nadert,loopt het water niet meerverticaal naar beneden.Het ‘stroomt’ de kant vande ballon op en maakt duseen boogje.43Je hebt de ballon langs je trui of met eenwollen doek opgewreven. Hierdoor is deballon statisch geladen. Het water voelt zichdoor die lading aangetrokken en stroomt daarom nietmeer recht naar beneden.6

BLIKSEM er hangtelektriciteitin de luchtDonderwolken zitten tjokvolijskristallen en waterdruppels,die hevig heen en weerbewegen. Daardoor ontstaatwrijving en ontwikkelt zichstatische elektriciteit. Als aldie opgebouwde elektrischeenergie vrijkomt, krijg jebliksem. Meestal volgt er nogeen stevige donderslag.Bij onweer ga je sneldoor de knieën!Je bent buiten en plotseling steekter een onweer op. Wat doe je? Zorgervoor dat de bliksem jou niet uitkiestals bliksemafleider. In een stadloop je nauwelijks gevaar, maar ineen open vlakte of op een waterplasis dat anders. Zoek een veiligeplaats op (dus zeker geen boom!).Als die er niet is, ga je snel op jehurken zitten, je legt je armen rondje knieën, houdt je hoofd omlaagen vermijdt zoveel mogelijk contactmet de grond.De technicus bliksembeveiligingGrotere gebouwen, zoals bedrijven, fabrieken, ziekenhuizen,bejaardentehuizen en hotels, worden goed beschermd tegenblikseminslag. Dat gebeurt onder andere met systemen die debliksem te slim af zijn. De technicus bliksembeveiliging weetperfect hoe hij die moet installeren en afstellen.7

– 5 7 65Elektriciteit heefthaar naam gekregenvan de oude GriekenStel jevoor datelektriciteitniet bestondJe maakt je huiswerk bijkaarslicht. Gezellig. Maarachteraf lekker ontspannentv kijken of wat chatten,vergeet het maar. Geenprobleem, denk je, dan ga jetoch gewoon naar de voetbaltraining.Leuk in de zomer,maar vervelend in de winter,wanneer het al vroeg donkeris. Probeer dan maar eenseen goede pas te geven.Thales van Milete was een wijze oude Griekdie rond 600 voor Christus leefde. Hij ontdektedat een bepaalde steen haren en andere lichtevoorwerpen aantrekt, als hij eerst is opgewreven.De naam van deze steen: barnsteen, in het Griekselektron genoemd.Vele eeuwen dachten de geleerden dat statischeelektriciteit alleen maar voorkwam bij enkelesteensoorten. Pas in de 16e eeuw groeide het inzichtdat bijna alle voorwerpen elektrisch kunnenworden geladen.Zin in een uitdaging?Ga na bij welke van je activiteitenop een doordeweeksedag elektriciteitnodig is. Hoe zou je leveneruitzien zonder elektriciteit?Wat kun je blijvendoen, wat moet je andersaanpakken en wat moet jehelemaal opgeven?8

De fabrieksschoorsteenschoon houdenIn heel wat schoorstenen hangt een elektrisch geladen draad.Als de rook door de schoorsteen omhoog stijgt, trekt de draadde deeltjes naar zich toe, veroorzaakt polarisatie en kan zobeletten dat ze de buitenlucht vervuilen.Ik vind polarisatieeen heel mooiwoord. Persoonlijkgebruik ik het eenpaar keer per dag.Een leven zonderpolarisatie zou ikme niet kunnenvoorstellen.Zin in een lekker potje polarisatie?Neem een kam, jouw haren (ofeen wollen doek als je je kapselniet wilt verknoeien) en enkelekleine stukjes papier.Laad de kam elektrisch op doorhem door je haar te halen of ermet een wollen doek over tewrijven. Ga met de kam langs destukjes papier.Als het papier licht genoeg is,wordt één kant van de snippersaangetrokken door de kam.Handig, want zo kun je met dekam alle stukjes oprapen.Je hebt net kennisgemaakt methet verschijnsel polarisatie.Door al dat gekam of gewrijf is de kam negatief geladen.Wanneer de kam in de buurt komt van de papiersnippers,duwen de negatieve ladingen (kam) de elektronen(papier) weg. Gevolg: alle positieveladingen komen op een hoopje te zitten aan die kantvan het papier die het dichtst bij de kam zit. Het papieris niét geladen, want de totale lading is niet veranderd.Wel is er nu een scheiding van ladingen. Die noemen wepolarisatie. Het deel dat positief geladen is, voelt zich nuonweerstaanbaar aangetrokken door de negatieve kam.9

AI!De verfspuitmaakt gelijkmatigverven poepsimpelDe veiligheidshelmLekker stoer, zo’n helm. Maar vooralsuperveilig. Elektriciens werken vaak opwerven, dat zijn plekken waar er gebouwenworden opgetrokken. En net daar komen al weleens stenen of andere zware voorwerpen naarbeneden gedonderd. Elektriciens zijn wijzemensen en nemen geen onnodige risico’s.Altijd helmpje op dus als ze op een werf aande slag gaan.In de verfspuit zit een pientermechanisme: het oppervlakdat je moet verven,krijgt een elektrische ladingmee, en de verf net de tegenovergesteldelading. Positiefen negatief trekken elkaaraan. Gevolg: de verfdruppeltjesworden mooi gelijkverdeeld.10

Hoe komt hetdat een ballonlicht kan maken?Blader eens terug naar pag. 5 (Elektriciteit zitzomaar in de natuur) en neem er de uitleg overde bliksem (pag. 7) nog eens bij. Dan vind je hetantwoord op deze vraag zeker. Zal ik je helpen?Wel, een ballon die je over je trui wrijft, wordtopgeladen. Hou die tegen een andere opgeladenballon. Dan ontstaan kleine vonkjes.Tip!Dit kun je gemakkelijkuittesten. In een donkerekamer is dit eens zo leuk,want dan kun je de vonkjesgoed zien.snap je het nu?11

Een bananenbatterij,bestaat dat?Nee!Nogal wiedes dat een bananenbatterijniet bestaat. Zink-,lood-, cadmium- of kwikbatterijen,dié bestaan. En niet tevergeten, de citroenbatterij.12

Een flinke scheut chemiezorgt voor elektriciteitElektronen die op stap gaan noemen we elektriciteit.. Wrijving is één manierom elektronen in beweging te zetten. Chemie is een andere. Een chemischereactie is niks anders dan stoffen die met elkaar in de clinch gaan. Hun elektronenbeginnen rond te toeren en we krijgen stroom. Anders gezegd: chemischeenergie wordt omgezet in elektrische energie. En dat is precies wat in eenbatterij gebeurt. De metalen in een batterij, zoals kwik en cadmium, reagerenop elkaar. Daardoor komen aan de min-pool elektronen vrij, aan de plus-poolworden elektronen gebonden. Dat het er wild aan toegaat in een batterij, merkje pas als je ze in een apparaat steekt, een zaklamp bijvoorbeeld: de elektronenkunnen nu naar hartelust van de min-pool naar de plus-pool stromen en latende lamp branden.Ik heb net flinkgebakkeleid met eenkwikelektron. Cool!13

DOE HET ZELFZoek de volgendespullen bijeen:1 citroen een stukjekoperdraad of een muntjevan 5 eurocent eenstukje ijzerdraad ofeen paperclip eenkoptelefoon (geendraadloze!)Ontdek zelf hoe jeelektriciteit uiteen citroen perstVoer deze 3 stappen uit1 Steek de koperdraad en de ijzerdraadin de citroen. 2 Zet de koptelefoonop je hoofd. 3 Hou de plug vande koptelefoon tegen de twee draden.21Om een led-lampje telaten branden, heb jedrie citroenen nodig.Je hoort nu gekraak.3Voor een iPod33 000 citroenen. Envoor een laptop moetje 650 000 citroenen inhuis halen.Het zuur van de citroen en detwee metalen, koper en ijzer,werken op elkaar in en veroorzakeneen chemische reactie. En er ontstaatstroom! Vandaar dat gekraak.14

Batterijen stekenoveral hun neus inEr zit een batterij in je horloge, in je gsm, in de afstandsbediening,in het hoorapparaat van je opa, in laptops, in iPods, ... kortom,in alle apparaten en toestellen die stroom nodig hebben en niet(voortdurend) met een stopcontact verbonden zijn. Batterijen hebje in alle soorten en gewichten. Zo zijn er platte knoopbatterijtjesvoor je horloge. Met stevige, zware exemplaren kun je dan weer jedraagbare radio laten spelen.Zeg niet zomaarbatterij tegeneen accu.Een batterij en een accu doennet hetzelfde: chemische energieomzetten in elektriciteit. Maar ze zijnsamengesteld uit andere materialen.Gooi lege batterijennooit in de vuilbak!Ondertussen heb je wel begrependat een batterij tjokvolmetalen zit, zoals cadmium enkwik. Van een chemische reactiezou anders geen sprake zijn.Lege batterijen horen dus nietbij het gewone afval maar bijhet klein chemisch (of gevaarlijk)afval.15

AI!1 8 0101 8 010Wat dode kikkersmet batterijen temaken hebbenLuigi Galvani (1737-1798) was een Italiaan diekikkers bestudeerde. En zo kwam het dat hij opeen dag het zenuwstelsel van een dode kikvors incontact bracht met twee verschillende metalen.Warempel! De poten bewogen. Zijn verklaringhiervoor: dode dieren bevatten elektriciteit. “Onzin”,zei Alessandro Volta (1745-1827), ook al eenItaliaan. Dat die poten bewogen, had alles te makenmet de twee metalen die elkaar aanraakten.De kikker deed er verder niet toe. Hij begon lustigte experimenteren om zijn hypothese te bewijzen.Maar algauw merkte hij dat de kikker toch nietonbelangrijk was. Dode kikkers vond hij maar viesen daarom verving hij ze door een vochtig schijfjewatten. Met succes! Het principe van de batterijwas ontdekt. We schrijven 1800.In 1800 wist signor Voltaal hoe hij elektriciteitkon opwekken. Maareigenlijk snapte hij nietzo goed waar hij meebezig was.Pas in 1916bewijst enemister Tolmandat elektrischestroom issamengestelduit elektronen.16

Hersteller vanelektrische enelektronischeapparatuurOh nee! Het beeld van de tv valtweg. Net op het spannendstemoment van de film. Wat nu? Roephulp in, maar niet zomaar van omhet even wie. Het is de herstellervoor elektrische en elektronischeapparatuur die je moet hebben.Dat is de elektrotechnische supermandie defecten opspoortén herstelt in alle mogelijkeelektrische en elektronischeapparaten die je bij je thuisaantreft: tv’s, wasmachines,vaatwassers, radio’s, koffiezetmachines,gsm’s, iPods,dvd-spelers, noem maar op. Elektronicasystemenkunnen onderlingsoms erg verschillen. Daaromspecialiseert deze vakman zichvaak in bepaalde merken of in specifieketoestellen.AAMN1500LR6ALAKALINE BATTERYAAMN1500LR6ALAKALINE BATTERYAAMN1500ALAKALINE BATTERYLR6AAMN1500ALAKALINE BATTERYLR6HerlaadbarebatterijenDe elektronen gaan weer naar huisAls de chemische reacties in een batterij stoppen, zeggen we dat debatterij leeg is. Natuurlijk zitten alle chemische componenten er nogin, maar ze reageren onderling niet meer. In een herlaadbare batterijkun je weer leven krijgen: plaats ze in een batterijlader en steek diein het stopcontact. De elektrische spanning forceert de elektronenstroomnu in omgekeerde richting en de batterij geeft weer stroom.Ik heb een fantàstischplan. Ik ga eenwegwerpbatterijopladen.Da’s een fantastisch sléchtplan! Want grote kans datje wegwerpbatterij danexplodeert.17

De multimeterBij de proef op pag. 14 heeft het gekraak in de koptelefoon ‘verraden’ dat erstroom door de citroen loopt. Je had het ook anders kunnen aanpakken. Meteen multimeter bijvoorbeeld. Hou elk meetsnoer tegen één van de metalenelementen die in de citroen steken. Dan kun je meteen aflezen hoeveelstroom er vloeit.Ik gebruik mijn multimeterook altijd om spanning enweerstand te meten. Datvind ik toch zó gemakkelijk!In Oxford laten tweebatterijen een belal bijna 170 jaarrinkelenIn de hal van een laboratoriumvan de universiteit van Oxfordstaat een bel. Die rinkelt albijna 170 jaar. Onafgebroken.In 1840 is de bel aangeslotenop twee krachtige zink-zwavelbatterijen.En die doen hetnog altijd.Al 170 jaar lijkt in Oxfordde speeltijd nog maar nétte beginnen. Cool.18

Bijt es ineen banaanProef je iets zuurs? Nee. Daarom kun je meteen banaan geen batterij ineensteken. Dezure smaak van citroenen, sinaasappels ensommige appelen komt van een stof die stevigreageert als ze in aanraking komt met metalen.De elektronen zetten zich in beweging énwe krijgen elektriciteit.Chemie doet de auto startenJe stapt in de auto, draait de contactsleutelom en de motor slaat aan. Tenminste, als deaccu opgeladen is. Maar hoe gebeurt dat eigenlijk,een auto-accu opladen? Simpel, doorte rijden. Een accu loopt leeg van lichten diebranden, een radio die speelt of de gps diede weg wijst. Maar wat als de accu van deauto leeg is? Dan kun je toch niet opladendoor te gaan rijden, want de auto start danzelfs helemaal niet. Geen paniek, pompgewoon de energie over uit een andereauto-accu. Daarvoor gebruik je startkabels.snap je het nu?19

Komt er elektriciteituit kippenmest?JaNatuurlijk denk je nu datdie stroom erg stinkt. Maardat heb je lekker mis.20

Elektriciteit en magnetisme,twee dikke vriendenWist je dat je elektriciteit kunt opwekken met een magneet? Nee? Da’svreemd, want je hebt het zeker al eens gedaan. Door te fietsen. Hoog tijdom de dynamo van je fiets aan een onderzoekje te onderwerpen. Als jedie uit elkaar haalt, merk je dat daar een magneetje in zit. Dat magneetjekomt in beweging wanneer jij trapt en de wielen laat draaien. In de koperenspoel rond het magneetje ontstaat nu elektriciteit. Want het draaiendemagneetje zet de elektronen in de koperen spoel nu in beweging.En wat is elektriciteit anders dan elektronen die bewegen? ** Op pag.29 lees je daar alles over.magneetDit heet elektromagnetischeinductie.Elektromagnetischeinductie is niet hetzelfdeals een ingewikkeldeliposuctie.koperen spoel21

DOE HET ZELFZoek de volgendespullen bijeen1 stalen nagel elektrischedraad (4 m) 1 batterij1 striptang 2 krokodillenklemmen1 schroevendraaiereenstukje papierplakband enkelepaperclipsJij hebt eenechte elektromagneetgebouwd!Proficiat! Als de draadrond de spijker met debatterij verbonden is,loopt er stroom door.Die stroom richt alledeeltjes in het metaalvan de spijker op dezelfdemanier. En dankrijg je magnetisme.Het magnetisch effectvalt weg wanneer destroom wegvalt.Maak een magneetop elektriciteitVoer deze 5 stappen uit1 Wikkel het papier rond de spijker en kleef hetvast met plakband. 2 Strip de elektrische draadaan de uiteinden (op 5 à 10 cm). 3 Wikkel de draadrond de spijker (eerst van boven naar beneden, danvan beneden naar boven en nog eens van boven naarbeneden). Begin bij 15 à 20 cm. Opgelet! Er mogengeen openingen zijn. 4 Met de krokodillenklemmenverbind je de uiteinden van de draad met de batterij.5 Hou de paperclips nu vlak bij de spijker.De paperclips worden – pats! –aangetrokken en blijven hangen!Koppel de draad nu los van debatterij. Wat merk je? Inderdaad, depaperclips komen direct los.2413522

Elektriciteitscentralesdoen het metreuzendynamo’sElektriciteitscentrales zijn fabrieken waarstroom wordt opgewekt. Niet om één simpelfietslampje te laten branden, maar om àllebedrijven, huizen, scholen en ziekenhuizen in debuurt van elektriciteit te voorzien. Toch werkt decentrale net zoals het fietslicht: met een dynamo.Deze dynamo is wel oneindig veel groteren heet ook anders: alternator of generator.En nee, er zitten geen duizenden mensen zich inhet zweet te trappen om die reuzendynamo’s telaten ronddraaien. De bewegingsenergie is hierafkomstig van brandstof, zoals gas en aardolie.873Het geheim van de klassiekeelektriciteitscentrale helemaal ontrafeld1 De aangevoerde brandstof wordt verbrand. Zo ontstaatin de verwarmingsketel 2 grote hitte, die water omzet instoom. Door de druk van de stoom begint de turbine 3 tedraaien en wordt de generator 4 in gang gezet. De bewegingvan de generator wekt elektriciteit op. Die gaat door detransformator 5 en vindt via de elektriciteitsdradende weg naar fabrieken, bedrijven, scholen en huizen. Omde afvalstoffen van het verbrandingsproces af te voerenheeft elke elektriciteitscentrale een schoorsteen 7 . Langsde koeltoren 8 verdwijnt de hitte van de stoom.452123

1 8 3 101 8 3 101 8 3 10Magnetenontketeneneen revolutie!Op een zonnige lentedag in 1831 (al kan het evengoedeen miezerige herfstdag geweest zijn) brachtde Engelsman Michaël Faraday een magneet ineen spoel en bewoog die magneet heen en weer.“Jeetje, er ontstaat elektriciteit!”, riep Michaël uit.Hij had ontdekt datbeweging + magneet = elektriciteit !Zijn ontdekking heeft geleid tot een heuse revolutie.Want nu was duidelijk hoe op grote schaalelektriciteit kon worden geproduceerd. Interessantvoor de industrie, maar ook voor huisgezinnen. Alduurde het nog tot ongeveer 1920 voor de Belgischegezinnen thuis elektriciteit hadden. Eerst werd diealleen gebruikt voor de verlichting. Stilletjes aanbegonnen elektrische toestellen, zoals naaimachinesen strijkijzers, hun intrede te doen.Draai 60 minutenlicht bij elkaarKen je de dynamo-led-zaklamp? Da’s een zaklampdie licht geeft als jij er stevig in knijpt.De lamp werkt dus zoals je fietslicht: jij zorgtvoor beweging (trappen op de fiets of knijpenin de lamp), daardoor gaat de magneet draaienen wordt elektriciteit opgewekt. Er bestaanook zaklampen die licht geven als je aan eenhendeltje draait. Eén minuutje draaien is goedvoor één uur licht. Draaien maar!24

Residentieel elektrotechnischinstallateurResidentieel komt van het Franse woord résidentiel. Et dat wildire: ‘wat betrekking heeft op een woning’. Alors, een residentieelelektrotechnisch installateur is een elektricien dieelektrische installaties legt in huizen en appartementen. Devakman dus die bij jou over de vloer komt, als nieuwe stopcontactennodig zijn, als de installatie moet worden vernieuwd ofals de zekeringkast beschadigd is. Het is een echte creatievelingdie goed logisch kan nadenken. Want elk elektrisch probleemgaat hij eerst te lijf met zijn grijze hersencellen. Pas danhaalt hij zijn gereedschap boven om het defect te herstellen.Wat is hettegengestelde vangelijkstroom?Ongelijkstroom,natuurlijk!Sufferd!Wisselstroom!Over gelijkstroom en ongelijk... euh ... wisselstroomOp pag. 13 heb je geleerd dat er zoiets bestaat als een positieve en eennegatieve lading en dat tegengestelde ladingen elkaar aantrekken.Nu gaan we nog een stapje verder: in een elektrische installatie meteen vaste positieve en een vaste negatieve pool loopt de stroom altijdin dezelfde richting en ontstaat gelijkstroom. Als in de installatie depositieve en de negatieve pool variëren, krijgen we wisselstroom: destroom verandert aldoor van richting. In een stopcontact is er wisselstroom:de polen veranderen wel 50 keer per seconde.25

De striptangHeb je de proef op pag. 22uitgevoerd? Dan heb je destriptang al vastgehad.Met deze tang verwijderje het omhulsel van eendraad.Zonder striptangkan ik écht nietleven.Red onzeplaneet!Gebruik water en windOm elektriciteit te maken hebben we beweging nodig. In de klassiekeelektriciteitscentrales komt die van verhit water, stoom dus, die opgewektis door de verbranding van grote hoeveelheden gas of aardolie. Maardeze brandstoffen raken langzaam uitgeput. Gelukkig zijn er ook anderestoffen die bij verbranding hitte veroorzaken en die onuitputtelijk zijn.Huishoudafval bijvoorbeeld of suikerbieten. Dit zijn biobrandstoffen.En waarom zou alleen stoom beweging kunnen veroorzaken? De windkan dat even goed. Watertrouwens ook. Je moet hetdan wel eerst opslaanmet een dam.26

Waarom komter stroom uitkippenmest?Lees pagina 26 er nog eens op na. Ook kippenmestis biobrandstof. Zo komt het dus dat kippenhet milieu een handje helpen telkens als ze gaanwaar de keizer te voet gaat. *KrokodillenklemWil je iets voor even vastklemmen,dan is dit precies wat je nodig hebt.Geïnspireerd op het niet zo elegante,maar erg praktische gebit vanonze vriend de krokodil.* Da’s een elegante manier om tezeggen dat ze naar het wc gaan.27

Is elektriciteitkrék hetzelfdeals stroom?NeeStroom is elektriciteit dierondjes draait. Er bestaat ookelektriciteit die stilstaat. Dienoemen we statisch. Je hebter al kennis mee gemaakt (vanpag. 4 tot 11). Het is een leuknatuurverschijnsel, maar doetgeen lampen branden of laadtgeen gsm’s op. Elektriciteitwaar beweging in zit, kan datallemaal wel.28

Stroom is niets anders danavontuurlijke elektronenJe weet ondertussen al dat er positieve en negatieve ladingen bestaan. Nugaan we een stapje verder: elk voorwerp bestaat uit minuscuul kleine deeltjes,atomen. In zo’n atoom zit een kern waarrond een pak elektronen rondjesdraaien. De kern is positief geladen, de elektronen hebben een negatievelading. Tegengestelden trekken elkaar aan en dus blijven de atoomkern en deelektronen altijd gezellig samen. Behalve de elektronen die in de buitenste cirkeldraaien: door de grotere afstand voelen ze zich net iets minder aangetrokkentot ‘hun’ atoomkern en zoeken ze al eens het gezelschap op van een anderatoom. Deze avontuurlijke elektronen noemen we vrije elektronen en zo’ntroep rondreizende elektronen heet gewoonweg elektrische stroom. Begrijp jenu wat nodig is voor stroom? Inderdaad, een installatie die de vrije elektronenlustig laat rondtoeren: een stroomkring of circuit.Yeah! Wat is het fijn omeen vrije elektron tezijn. Ik ga en sta waar ikwil maar kijk wel uitvoor de bananenschil.29

DOE HET ZELFZoek de volgendespullen bijeen1 paperclip 1 stukje kartonplakband 1 schroevendraaier1 striptang1 lampenhouder 3 geïsoleerdeelektriciteitsdraden(ca. 25 cm)2 splitpennen2 krokodillenklemmen1 batterij van 4,5 VBouw een échtelektrisch circuit enlaat de lamp brandenVoer deze 5 stappen uit1 Strip ongeveer 2,5 cm van de elektriciteitsdraad.2 Verbind batterij, lampenhouder en dradenzoals op de tekening. Voor de verbinding tussendraden en batterij gebruik je de krokodillenklemmen.3 Duw de eerste splitpen door het karton.Maak een paperclip vast aan de tweede splitpen enduw die pen door het karton. 4 Draai het kartonom en wikkel een elektriciteitsdraad rond elke splitpen.Buig de splitpennen open en kleef ze met plakbandtegen het karton. 5 Duw het losse uiteindevan de paperclip op de kop van de andere splitpen.213Je hebt eencircuit gebouwdmet een stroombron(de batterij)en een stroomverbruiker(de lamp). Als de paperclipde splitpen aanraakt, kande elektriciteit helemaalrondstromen via de draad.We zeggen dan dat hetcircuit gesloten is. Haalje de paperclip weg, danis het circuit open en iser geen stroom meer. Depaperclip is eigenlijk eenaan-uitknop, of schakelaar.De lamp brandt! Als je de paperclipweghaalt van de splitpen, gaat delamp weer uit.4530

Aan of uit:schakelaarsin alle maten engewichtenIn het proefje was onze schakelaar een paperclip.Een beetje een gekke vorm, niet? Gain je omgeving eens op zoek naar de verschillendesoorten schakelaars. Er zijn de typischelichtschakelaars. Je haardroger heeft eenschuifschakelaar, waarmee je de temperatuurkunt regelen. Wasmachines zet je aanmet een draaischakelaar. En de richtingaanwijzerin een auto is een mooi voorbeeldvan een tuimelschakelaar.Krijg je een uitbranderomdat je het licht wééreens hebt laten branden?Zeg dan: “Sorrydat ik vergeten ben hetelektrische circuit teopenen.”Een elektrisch circuit zit vol symbolenStroomkringen worden altijd uitgetekend. Anders raakt deelektricien algauw de weg kwijt in de wirwar van dradenen stroomverbruikers. Bij deze uitgetekende circuits horenvaste symbolen. Dat maakt het tekenen en lezen van zo’nstroomschema veel eenvoudiger.gelijkstroomwisselstroomschakelaarcontactdooslichtpuntbelONwasmachinekoelkastdiepvriezerOFFONOFFOFFONONOFFOFFON OFFONkookfornuisventilatorvaatwasmachine31

Als je weet dat O in hetmorsealfabet wordtvoorgesteld met ---en S met . . .... sein dan metje zaklamp denoodkreet SOSuit1 8 4 34Schrijven met stroom:de telegraafIn 1844 kwam de Amerikaan Samuel Morse (1797-1872) met een handig toestelletje op de proppen:de telegraaf. Net zoals met de gsm nu, kon je er eenboodschap mee versturen. De verzender had eenschakelaartje om afwisselend stroom door te sturenof tegen te houden. Als er stroom door de kringliep, drukte aan de andere kant een elektromagneeteen streepje of een puntje in een rol papier.Een lange stroomstoot maakte een lange streep,een korte stroomimpuls liet maar een klein puntjeachter. Morse had voor zijn telegraaf een alfabetbedacht waarbij alle letters werden uitgedrukt metpuntjes en streepjes. Op die manier konden mensenop grote afstand boodschappen versturen. Alsnel werden de papieren berichten vervangen doorradioberichten: de elektrische signalen werdenomgezet naar radiosignalen (kortere en langerebiepjes) die de ontvanger noteerde en vertaalde.Bij verkeerslichten helpencomputers een handjeSchakelaars doen ook verkeerslichten aanenuitspringen. Nee, niet met een knopjewaarop iemand moet drukken. De ongelukkigemet die job zou snel vingerkrampenkrijgen en compleet tureluurs raken.Goddank bestaan er schakelingen waarbijcomputers het werk doen.32

De technicusdomotica/immoticaIn kantoorgebouwen of ziekenhuizenheten dit soort geautomatiseerdesystemen immotica.Verlichting die elke avond automatisch aanspringt, rolluikendie op een vast uur naar beneden gaan of verwarmingdie uitvalt als je naar buiten gaat: het is allemaaldomotica. De specialist die al deze snufjes installeert, isde technicus domotica. Niet te verwonderen dat hij ookkaas moet hebben gegeten van informatica. Want alleenvia computerprogrammaatjes ‘weten’ de verschillendetoestellen wanneer ze in actie moeten schieten of netmoeten stoppen met werken.HI HI33

Achter elkaarof naast elkaar– over serie- en parallelschakelingenABHeb je je al ooit afgevraagd waarom de héle kerstboomverlichtingnaar de maan is, als één lichtje stuk is, terwijl delampen van de kroonluchter in hetzelfde geval dapper lichtblijven geven? Het antwoord vind je in de manier waarop destroomkring geschakeld is: serie of parallel. We zeggen dattoestellen in serie geschakeldzijn, als ze allemaal ineen en dezelfde kring zitten.Toestellen die op verschillendekringen zitten,zijn parallel geschakeld.Vergelijk de tekeningenhiernaast en probeer uitte vissen of de lampjes inparallel of in serie geschakeldzijn. Het antwoordstaat op zijn kop.Schroevendraaiersen tangenEen beetje elektricien heeft altijdeen pak schroevendraaiersen tangen op zak. Bij elke klushaalt hij het meest geschikteexemplaar boven. Want meteen minischroevendraaiertjeeen grote schroef te lijf gaan,begin er maar eens aan. Ookop het vlak van tangen is hijkieskeurig. Zo wil hij alleenmet de striptang het omhulselvan een elektriciteitsdraadverwijderen, hij zweert bij denijp- of trektang om spijkersuit hout te trekken en met dekniptang snijdt hij elektrischedraden in stukken.Als je voor elkkarweitje het juistemateriaal gebruikt,wordt het werk eenpak eenvoudiger.AntwoordDe lampjes van de kerstboomverlichting zijn in serie (figuur A) geschakeld. Als eentje de geestgeeft, kan de stroom niet door en geeft geen enkel lampje nog licht. De lampen in de kroonluchterzijn parallel (figuur B) geschakeld: ze krijgen elk elektriciteit via een ander kring.34

Elektriciteit ≠ stroomDe computer:diep vanbinnen een simpele jongenMet een computer kun je ingewikkelde dingendoen. Maar wist je dat onder dat stoereuiterlijk een simpele elektrische machineschuilgaat? De computer bestaat uit miljoenenschakelaars die korte stroomstootjesgeven. Allemaal samen vormen ze eenprogramma dat moeilijke berekeningen kanmaken of jou meeneemt in een opwindendcomputerspel.Om iets met elektriciteit te kunnen aanvangen,moet er beweging in zitten. De elektriciteit diezomaar voorhanden is in de natuur, heet niet voorniets statische elektriciteit: die staat helemaal stil.Toch heeft ze ook haar nut, want ze heeft uitvindersen wetenschappers geïnspireerd om op zoekte gaan naar manieren om elektriciteit op te wekkenen nuttig te gebruiken.35

Kan zout een lampdoen branden?Absoluut!Zout is niet alleen lekker (op frietjes bijvoorbeeld), hetis ook handig spul. Om ijs en sneeuw te laten smelten,maar ook om elektrische stroom door te geven. Maakin dit hoofdstuk kennis met geleiders en isolatoren enhet wordt je allemaal duidelijk.36

Stroom stuit soms op weerstand:over geleiders en isolatorenHeb je nog een stuk elektriciteitsdraad over van een van je proefjes? Trek er eenshet plastic af. Wat krijg je te zien? Inderdaad, koperdraad. Koper is het idealetransportmiddel voor elektriciteit, want het is een goede geleider. Je herinnertje allicht nog dat stroom bestaat uit elektronen die zich los van hun atomenbewegen. Bij sommige stoffen lukt dat al beter dan bij andere. Bij koper, aluminiumen zilver bijvoorbeeld gaat dat erg goed. Daarom zeggen we dat ze geleiderszijn: ze laten de elektriciteit gemakkelijk doorstromen. Stoffen waarbij in de elektronennauwelijks ‘schwung’ te krijgen is, laten geen stroom door en noemen weisolatoren. Plastic is zo’n isolator. Vandaar de plastic omhulling bij een elektriciteitsdraad:die belet dat je wordt blootgesteld aan de elektrische stroom.Van een stof die goedgeleidt, zeggen wedat haar weerstandlaag is.Isolatorengeleiden slechten hebbendus een hogeweerstand.37

DOE HET ZELFZoek de volgendespullen bijeeneen glas met water eenbatterij van 4,5 V 2 stripjesmetaal of paperclips2 krokodillenklemmen3 stukjes elektriciteitsdraadeenlampenhouderzout een roerstaafjeLaat met een snuifjezout de lamp brandenVoer deze 4 stappen uit1 Gebruik het 1e stukje elektriciteitsdraadom lampenhouder en batterij met elkaar teverbinden; zet de draad vast aan de batterijmet de krokodillenklem. Met het 2e stukje draadverbind je de lampenhouder met 1 stripje metaal(of paperclip). Het 3e stukje draad wikkel je rondhet 2e stripje metaal (of paperclip). 2 Plaats de2 metalen plaatjes (of paperclips) in een glas waterZONDER zout en verbind het 2e stripje metaal (ofpaperclip) met de batterij. Gebruik opnieuw een krokodillenklem.3 Check of de lamp begint te branden.4 Giet nu zout in het water.Het lampje begint nu te branden.Niet zo bij jou? Voeg dan nog watzout toe en roer goed.4213Vaarders1 kgVaarders1 kgGevaar in de badkamer!Dit proefje is safe zolang jehet met een simpel glas wateruitvoert. Ga vooral nietexperimenteren met waterin een badkuip of anderegrote reservoirs.Water is geen goedegeleider. Daarombrandt het lampjeeerst niet. Maar met zout krijgje een ander verhaal: zout laatelektriciteit vlot doorstromen.Het lampje krijgt nu volop elektriciteiten begint te branden.38

Dik laatlekker stromenLet buiten eens op de hoogspanningskabels aanelektriciteitsmasten. Die zijn een pak dikker dandat flinterdunne draadje waarmee jij je proefjesuitvoert. Niet toevallig, want niet alleen de stofbepaalt hoe goed de stroom geleid wordt, ook deafmetingen zijn van tel. Hoe dikker de draad,hoe meer stroom kan vloeien. Die kanjersvan draden beschermen met plastic luktdan ook niet. Porselein en glas zijn voordeze topgeleiders wel prima isolatoren.Industrieel elektrotechnisch installateurDat de lopende band in de fabriek blijft rollen, hebbenwe te danken aan de industrieel elektrotechnischinstallateur. Het woord ‘industrieel’ geeft hetmeteen aan: deze elektrotechnische specialistis van de partij als er in industriële gebouwen,fabrieken dus, aan elektrische installatiesmoet worden gewerkt. Dat zijn niet alleenrolbanden en andere machines, maar ookbijvoorbeeld poorten, verwarmingstoestellenen natuurlijk alle verlichtingsapparaten.39

Ohm breektde weerstandGeorg Simon Ohm (1787-1854) is een Duitse wis- ennatuurkundige naar wie een wet genoemd is. Dieheet – je raadt het nooit – de wet van Ohm. Bij zijnonderzoek naar geleiders stelde mijnheer Ohmvast dat de weerstand van een stof invloed heeftop de stroomspanning en -sterkte. Aanvankelijkwerd op zijn ontdekkingen zeer lauw gereageerd.Maar toen op een grote wetenschappelijkeconferentie in 1881 de elektrische eenhedenwerden vastgelegd, viel hij in de prijzen:de eenheid voor weerstand werd Ohm (Ω)gedoopt.1 8 8 10Wist je dat watermeer dan de helft vanjouw lichaamsgewichtuitmaakt?En dat er in datlichaamsvochtallerhandezouten zitten?Anders gezegd: het menselijk lichaam is eengoede geleider en daarom moeten we goeduit onze doppen kijken als er elektriciteitin de buurt is. Raak bijvoorbeeld nooit eenelektrotoestel aan met natte handen en kijk uitvoor prikkeldraad die onder stroom staat.40

Na de superman,nu de supergeleider!Leg eens een diamant op je tongStoffen die goed elektriciteit geleiden, geleiden– meestal – ook de warmte goed. Datverklaart waarom een stoel van aluminiumop een zomers terras al snel veel te heet isen ijskoud aanvoelt in de winter. Diamant isde uitzondering op de regel. Het is een goedeisolator maar geleidt wel goed warmte. Snodevervalsers gebruiken al eens glas om er eenmooie ‘diamant’ mee te maken. Maar eendiamantair nemen ze niet in het ootje. Om deechtheid van een steentje te checken, legt hijhet op zijn tong. Voelt het koud aan, dan is hetechte diamant, in het andere geval is het eenmooi stukje glas.Hoe hoger de temperatuur van een geleider, hoemeer de atomen trillen, en hoe moeilijker de elektronenhet krijgen om te gaan rondtrekken. Hoe hogerde weerstand dus. Draai die redenering om en jebegrijpt meteen dat sommige metalen bij extremevrieskou heel goed gaan geleiden. Titanium bijvoorbeeldheeft bij een temperatuur van -272,8 °C niks,noppes weerstand. 0 Ohm dus. Wetenschapperszoeken uit alle macht naar nog meer supergeleiders.Die kunnen ervoor zorgen dat bij het stroomtransportover het kabelnetwerk veel minder elektriciteitverloren gaat.41

De lusterklem, lasdopen steekklemTijd om wat materiaal boven te halenwaarmee je draden kunt verbinden. Delusterklem bijvoorbeeld. In de volksmondwordt die ook wel ‘suikertje’ genoemd.Andere handige spullen om draden meete verbinden, zijn de lasdop en steekklem.De vorm van al deze verbindingsstukkenis verschillend, maar ze hebbenéén ding gemeen: hun stevig geïsoleerdebuitenkant. Veiligheidvoor alles!Trek eens op onderzoek in de doe-hetzelfwinkel.Bestudeer er de gereedschappen inde tuinafdeling en dan in de elektroafdeling.Wat valt op? Inderdaad, je ziet veel meer plastichandgrepen bij het elektrische gerief. Want eenelektricien gaat alleen maar aan de slag metgeïsoleerde materialen.lusterklemsteekklem5euroDOE HET ZELFTANG TANGTANG TANGDOE HET ZELFlasdop42

Hoe kan het datzout lampenlaat schijnen?Heb je het proefje op pag. 38 gedaan? Dan heb je gemerktdat zout een prima geleider is. Zuiver wateris een isolator, een soort muur dus die elektriciteittegenhoudt. Maar los wat zout op in water, en deelektronen kunnen hun tocht weer vrolijk voortzetten.De stroomkring wordt gesloten en de lamp ...die gaat branden.43

Kan elektriciteitsmelten?NeeDat is onmogelijk. Maardoor elektriciteit gaan somswel andere dingen smelten.En dat kan gevaarlijk zijn.Verdiep je in de spannendewereld van kortsluitingen enzekeringen.44

Te veel stroomkan brokken makenElektriciteit in een circuit kun je vergelijken met water in een rivier: erkunnen veel of weinig elektronen door het circuit lopen, ze kunnen veel ofweinig hindernissen tegenkomen op hun rondrit. En net zoals een kolkendbergriviertje veel gevaarlijker is dan een rustige beek, is een elektrisch circuitwaar op korte tijd massa’s elektronen worden doorgejaagd veel linkerdan een circuit waar de stroom kalmpjes doorvloeit. Loopt de hoeveelheidstroom te hoog op, dan spreken we van overstroom. Er ontstaat dan heelveel warmte waardoor de isolatie stuk raakt. Nu wordt het pas echt riskant:elektriciteitsdraden komen met elkaar in contact en er ontstaat kortsluiting.Gevolg: enorme hitte en brandgevaar. Gelukkig hebben slimme koppensystemen uitgedokterd om elektrische installaties te beschermen tegenoverstroom en kortsluiting. Al blijven ongelukken nooit uitgesloten.De hoeveelheid elektronendie bewegen,noemen we stroomsterkte.Eenheid: Ampère (A)De kracht waarmeede elektronen wordenrondgezwierd, heetspanning.Eenheid: Volt (V)De tegenstand dieelektronen onderwegtegenkomen, krijgt denaam weerstand.Eenheid: Ohm (Ω)De kracht van de elektronenstroom(V) en de hoeveelheid elektronen (A)samen vormen het vermogen.Eenheid: Watt (W),met 1 W = 1 V x 1 A5145

1 7 5 21Kortsluiting laat de kerstboomverlichtingschitterenDe lampjes van de kerstboomverlichting zijn inserie geschakeld. Als één lampje het begevenheeft, krijgen de andere dus geen stroom meer.Stom, hè. Gelukkig is er het kortsluitdraadje. Alshet gloeidraadje de geest gegeven heeft, treedtin het lampje het kortsluitdraadje in actie. Dieneemt de geleiding over en de andere lampjeskunnen branden.De bliksemafleider ende pijnlijke vinger vanBenjamin FranklinDe Amerikaan Benjamin Franklin (1706-1790)leefde in een tijd dat de mensen nog niet wistendat bliksem ontstaat door kortsluiting in de lucht.Zelf vermoedde hij dat in elk geval elektriciteitin het spel was. Waaghals Benjamin liet in 1752tijdens een onweersbui een vlieger op, waar hij meteen touw een sleutel aan had vastgebonden. Hijhield zijn vinger vlak bij de sleutel. Ja! De bliksemsloeg in op de vlieger en uit de sleutel sprong eenenorme vonk over naar zijn vinger. Reken maardat die vinger pijn deed. Toch was Benjamin blij:bliksem was dus écht elektriciteit. Al een jaar nadit experiment stelde hij trots zijn uitvinding voor:de bliksemafleider. Die vangt de inslaande bliksemop en geleidt die naar de aarde. Zo wordt een boelschade vermeden.46

Waarom doet elektriciteitdraden en andere dingensmelten?Als er te veel elektriciteit stroomt, loopt detemperatuur op. Stoffen die niet tegen warmtekunnen, beginnen te smelten. Dat kan knapgevaarlijk zijn, zeker als isolatiemateriaalbeschadigd raakt.47

Maaktstroom lawaai?En dan nog een allerlaatste knettergekkevraag om het af te leren ...“Natuurlijk!”, roep jijnu. Want jouw stereo maaktlekker veel geluid. Tenminste,als hij elektriciteit kan tappenuit verse batterijen of, via destekker, uit het stopcontact.Toch is elektriciteit diep in zijnhart een erg stille jongen.Hoe kan elektriciteit dan tochmuziek maken?Eerst moet je weten dat geluid eigenlijk uit trillingenbestaat. Een hoge toon zijn een heleboeltrillingen op korte tijd, bij een lage toon ligt defrequentie van de trilling lager. De geluidsfrequentiewordt uitgedrukt in hertz (Hz), naar deDuitse fysicus Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894).Dat wij nu radio, telefoon en andere ‘lawaaimakers’hebben, is te danken aan de ontdekking datgeluidsgolven kunnen worden omgezet in elektrischesignalen en omgekeerd.48

Ontdek nog meer avonturen van het elektroteam opwww.stroomopwaarts.be > elektroclub.Mis er zeker de beroepenfilmpjes niet. Daarin volgje professionele elektriciens terwijl ze volop in actiezijn. Nog op de website: alle info over de studies en detoekomstmogelijkheden.Stroom-Opwaarts is een campagne van Vormelek op initiatief van zijn sociale partnersom jongeren de weg te laten vinden naar de elektrotechnische sector.Verantwoordelijke uitgever: Hilde De Wandeler, vzw Vormelek, Marlylaan 15, 1120 BrusselESF investeert in jouw toekomst.

Word lid via9 7 8 9 0 8 1 3 9 8 2 1 3 9 7 8 9 0 8 1 3 9 8 2 0 6