1.8 Stroomsterkte; geleiding. Met stroomsterkte (I) wordt bedoeld: de hoeveelheid lading die per seconde langs komt. De eenheid is dus coulomb per seconde (C/s) maar we werken meestal met de ampère (A) De stroomsterkte wordt bepaald door twee dingen 1. Het spanningsverschil VAB (eenheid volt, V) 2. De geleiding G (eenheid Mho of siemens S) Geleiding geeft aan hoe goed de lading kan stromen. Het hangt af van de afmetingen van de geleider en van de stof waar de geleider van is gemaakt. De eenheid van geleiding is Mho of Siemens (S) Formule: I = VAB * G Voorbeeld: 1
2
Bovenstaande staven zijn van dezelfde stof gemaakt . Staaf 2 heeft de grootste geleiding.
1.8.1 a. Hoeveel lading heeft een electron? b. Door een stroomdraad loopt een stroom van 1,00 A. Hoeveel elektronen komen er per seconde langs?
1.8.2 I = VAB * G Schrijf de formule in de vorm G =
1.8.3 Een stroomdraad is aangesloten op een spanningsverschil van 1,50V. Door een draad loopt een stroom van 21,0 mA.Bereken de geleiding.
1.8.4 Een draad is aangesloten op een spanningsverschil van 1,50V. De geleiding van de draad is 3,00 kS. Bereken de stroomsterkte door de draad.
1.9 Soortelijke geleiding; conductiviteit . Om stoffen, wat geleiding betreft, goed te kunnen vergelijken werkt men met een kubus van 1m bij 1m bij 1 m van die stof. De geleiding van die kubus noemt men soortelijke geleiding. Soortelijke geleiding, ook wel genoemd conductiviteit, is een eigenschap van een stof . Het symbool voor conductiviteit is (spreek uit gamma) In de tabel hieronder zie je een aantal voorbeelden. stof conductiviteit (in S/m) koper 5,9 .10 7 aluminium 3,7. 10 7 silicium 1,6. 10-3 messing 1,4. 10 7 PVC 10 –13
formule: G
A l
Hierin is G: geleiding in S : conductiviteit in S/m A: de doorsnede van de geleider in m2 l : de lengte van de geleider in m
A
Met de formule hierboven kan je de geleiding van een metaaldraad uitrekenen als het materiaal en de afmetingen zijn gegeven. Een stof die de stroom niet geleidt wordt een isolator genoemd.
1.9.1 Een aluminiumstaaf is 2,5m lang. De doorsnede van de staaf is 0,8 mm2. Bereken de geleiding.
1.9.2 G
A l
Schrijf de formule in de vorm =
1.9.3 De geleiding van een draad is 0,445 S . De diameter van de draad is 0,15 mm. De draad is 1,8m lang. a. Bereken de doorsnede van de draad in m2
A
4
d2
b. Bereken de conductiviteit van de stof waarvan de draad is gemaakt. c. Welke stof zou het kunnen zijn?
1.10 Geleiding in metalen. Een eigenschap van metaalatomen is dat eén elektron zo ver van de kern af is dat hij vrij kan bewegen van het ene ion naar het andere. De positieve ionen zitten vast. We noemen dat het ionenrooster. Als er een spanningsverschil is, bewegen de vrije elektronen door het ionenrooster. Er loopt dan een stroom door het metaal; alleen de negatieve elektronen in zijn beweging. De positieve ionen bewegen niet door het metaal heen .
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
1.11 Geleiding in oplossingen. Als er een stroom door een oplossing loopt zijn de positieve en de negatieve ionen in beweging. De negatieve ionen bewegen naar de pluspool, de positieve ionen bewegen naar de minpool. In een vloeistoffen stromen de plusladingen dus ook!
1.12 Molaire iongeleidbaarheid Bij oplossingen kan de conductiviteit berekend worden uit de concentratie. Ook moet bekend zijn welke stof is opgelost. met andere woorden: welke ionen in de oplossing zitten. Deze berekening gebruik je de molaire iongeleidbaarheid (spreek uit: labda). Deze waarden staan in tabel 41 (oude druk:66 ) c ( )
Hierin is : de conductiviteit in S/m c de concentratie in mol .m-3 + molaire iongeleidbaarheid van het positieve ion in S.m2 mol-1 - molaire iongeleidbaarheid van het negatieve ion in S.m2 mol-1
Cl -
Na +
1.12.1 Oplossing 1 bestaat uit 1,0 mmol HCl in 1 liter water. Oplossing 2 bestaat uit 1,0 mmol NaCl in 1 liter water. Welke oplossing heeft de grootste conductiviteit?
1.12.2 De concentratie van een NaCl-oplossing bedraagt 0,010 mol per liter. Bereken de conductiviteit.
1.12.3 De conductiviteit van een NaCl-oplossing bedraagt 2,2 S/m. Bereken de concentratie.
1.12.4 De conductiviteit van een zilverzout is 1,38 S/m De concentratie is 0,10 mol/l a. Bereken de concentratie in mol/m3 b. Bereken(λ++λ-) c. Welk zout is het?
