spanning en stroom meten, hoe werkt dat?

Het elektriciteitsbedrijf zorgt dus voor de \"druk\" van voldoende elektronen die op het stopcontact staan en bij een gesloten stroomkring gaan duwen tegen de elektronen die in de geleiders aanwezig zijn.

 \"Geduwd\" wordt er steeds, zoals ook koolzuurgas tegen de binnenkant van een fles cola duwt. Zolang de fles dicht is is er dus ook spanning. Maar pas als je de stroomkring sluit (een gaatje in de fles prikt) gaat er onder invloed van dat drukverschil tussen twee plaatsen wat stromen.

Vervangen de elektronen die van het elektriciteitsbedrijf afkomstig zijn dan ook de elektronen die in de geleiders aanwezig zijn, want ze duwen er dan toch steeds nieuwe elektronen bij en aan het einde van de stroomkring gaan ze weer terug naar het elektriciteitsbedrijf of zie ik dat verkeerd?

 In een gelijkstroomkring gebeurt dat zo ja.

Dit duwen is dus 50x per seconde aanwezig en 50x duwt het elektriciteitsbedrijf dus niet zeg maar!

 Uhuh, ze duwen per seconde 50 x de ene kant op, maar ook tussendoor 50 x de andere kant op.

Maar daardoor ontstaat er toch een soort van stroom die door de verbruikers gaat, ook al trillen deze slechts op hun plaats

 Dat is relatief: op onze menselijke schaal, ja, trillen ze heel veel minder dan een millimeter heen en weer, eigenlijk \"op hun plaats\" dus. Maar op de schaal van elektronen en atomen (die zijn héél klein) zou het best kunnen dat de elektronen 50 x per seconde miljoenen atomen voorbijschieten en weer terug. Zet een miljoen mensen op een rij (dat wordt toch al gauw een rijtje van een kleine duizend kilometer lang) en laat die een knikkertje doorgeven, 50 keer heen en 50 keer helemaal terug. Dat knikkertje vindt écht niet dat het op zijn plaats blijft trillen.

We hebben nu lessen over metingen in een stroomkring met weerstanden, lampen en schakelaars. Het schijnt dat je dus met een multimeter op Volt een spanning over bv een weerstand kunt meten. Stel je hebt 2 weerstanden van 100 ohm in serie aangesloten op 24 Volt. En ik meet over 1 weerstand, hoe werkt dit dan in die meter. Loopt hier dan ook stroom doorheen? En wordt dan zo een spanning opgewekt ofzo?

 Het mag eigenlijk niet, want het beïnvloedt je stroomkring, maar ja, inderdaad, door een voltmeter loopt ook een (heel klein) stroompje. Dat is het principe van de galvanometer.

•  Zet een spoeltje met grote weerstand parallel aan de verbruiker waarover je de spanning wil meten.
• een stroompje gaat nu door dat spoeltje lopen.
• dat spoeltje is draaibaar opgehangen tussen de polen van een magneetje.
• net als in een elektromotor wil het spoeltje dan gaan draaien.
• een torsieveer aan de as van het spoeltje voorkomt dat.
• maar hoe groter de spanning over de voltmeter, hoe groter dat stroompje (wet van Ohm).
• en hoe groter dat stroompje, hoe groter de magnetische kracht, en hoe verder het spoeltje tóch draait.
• knoop een wijzer aan je spoeltje vast en plak er een schaalverdeling achter.
• en hoppa, je hebt een voltmeter. Zie ook de bijlage \"galvanometer als spanningsmeter\".

De grote weerstand (hoe groter, hoe beter) is zodat je voltmeter de stroomkring niet teveel gaat beïnvloeden. Een goede voltmeter heeft dus een héél hoge weerstand. In de praktijk maakt dat een zó kleine fout dat we die mogen verwaarlozen.

 Ook moeten we een stroom meten in dezelfde schakeling, dan zit de meter in de schakeling verwerkt. Wat gebeurt er werkelijk in die meter waardoor hij een stroomwaarde aangeeft?

 Dat is weer diezelfde galvanometer, maar nu zetten we die parallel aan een heel kleine weerstand in het kastje zelf (hoe kleiner hoe beter, noemen we ook wel de \"shunt\") , en die shunt zetten we in serie in de stroomkring.

•  De galvanometer meet nu tóch weer een spanning, de spanningsval over de shunt namelijk.
• de weerstand van die shunt is bekend.
• de spanning over die shunt meten we.
• met de wet van ohm kun je nu de stroomsterkte door die shunt (en dus door de stroomkring) berekenen bij elke spanning.
• plak met behulp van die berekeningen een andere schaalverdeling achter je aanwijzer.
• en hoppa, je hebt een stroommeter. Zie de bijlage \"Galvanometer als stroommeter\".

Ook schijn je een meter kapot te kunnen maken als je per ongeluk een verkeerde keuze hebt gemaakt. Dus Volt in Ampére of andersom. Wat gebeurt er dan aan metingen in die meter percies, is het wel zo dat er altijd stroom door de aansluitpennen van de meter gaat en er in de meter allerlei berekeningen plaatsvind, zoals een soort van computertje ofzo?

 Een ampèremeter kun je kapot maken door hem parallel te zetten aan een verbruiker in plaats van in serie. De weerstand van de shunt is héél klein, en er gaat dan dus een hele grote stroom lopen. Eigenlijk een ordinaire kortsluiting dus. Alles wordt heet, en dus \"Magic blue smoke.........\" . Als je dat doet in dat computerprogramma zie je ook een en ander in de brand gaan. Maar een voltmeter mag je gerust verkeerd (in serie) zetten. Er zal niks kapot gaan, maar door die grote weerstand zal er alleen bijna geen stroom meer door je schakeling lopen, met andere woorden, je schakeling zal niet meer werken. Probeer ook maar in dat programma.

Hoe werkt de Ohmmeting precies in een schakeling, want dan moet de stroom er blijkbaar altijd af, waarom is dit dan? Dan kun je toch niets meten zonder iets van spanning en stroom te hebben?

 Er is ook spanning. Er zit dan namelijk een batterij met bekende spanning in je meter. Daarmee zetten we een heel lage spanning op een stuk van de schakeling en meten de stroom die er loopt. Wet van ohm, spanning bekend, stroom gemeten, voor een serie gemeten stroompjes omrekenen naar ohm, daarmee andere waarden op je schaalverdeling zetten en hoppa, je hebt een weerstandsmeter.

 Slim allemaal hè? Eén simpel apparaat op drie verschillende manieren geschakeld en je hebt ineens drie meetapparaten.... (multimeter).

 Ook moesten we Ohmmetingen doen tussen 2 schakelingen die parallel aan elkaar stonden en in elk van de schakeling een 100 Ohms weerstand hadden. De meter stond met zijn 2 draden tussen de aansluitdraden net boven de weerstanden. Hoe loopt dan zo'n meting precies?

 Als je geen goed schema geeft met die weerstanden, en met daarin ook de precieze plaats waar je de meetpennen plaatste, dan kan ik je dat niet vertellen.

 Wat betreft dat computerschakelingenprogramma, gebruik de voltmeter ervan als galvanometer, en je kunt je eigen stroommeter en weerstandsmeter bouwen. Alleen kun je helaas niet gelijk de ampères of ohms op het schermpje laten verschijnen. Dan zul je zelf dus steeds de afgelezen spanning moeten omrekenen naar ampère of ohm, afhankelijk van hoe je hem schakelt.

 Groet, Jan

(onderdeel galvanometer van deze afbeeldingen \"geleend\" van hyperphysics)