Wikibooks nlwikibooks https://nl.wikibooks.org/wiki/Hoofdpagina MediaWiki 1.47.0-wmf.9 first-letter Media Speciaal Overleg Gebruiker Overleg gebruiker Wikibooks Overleg Wikibooks Bestand Overleg bestand MediaWiki Overleg MediaWiki Sjabloon Overleg sjabloon Help Overleg help Categorie Overleg categorie Transwiki Overleg transwiki Wikijunior Overleg Wikijunior TimedText TimedText talk Module Overleg module Event Event talk 0 37663 429062 428874 2026-07-03T19:37:22Z DCB 29710 ([[c:GR|GR]]) [[c:COM:FR|File renamed]]: [[File:President Jimmy Carter in Oak Ridge (7071648945) (2).jpg]] → [[File:Van de Graaff at American Museum of Science and Energy Oak Ridge.jpg]] [[c:COM:FR#FR3|Criterion 3]] (obvious error) · The current title is a duplicate of the title of an image that properly depicts Carter at Oak Ridge. While hilarious - I questioned myself for a microsecond - I propose the change to the title currently used on the Flickr page of Oak Ridge. 429062 wikitext text/x-wiki {{Index Computersystemen}} == Doelstellingen == Onderstaande doelstellingen komen in meer of mindere mate aan bod. Ze komen uit het leerplan Toegepaste Informatica van de richting informaticabeheer.&nbsp;<ref>Meer informatie op {{Http}}://ond.vvkso-ict.com/vvksomainnieuw/leerplanpubliek.asp?NR=2015/003 leerplan D/2015/7841/003]</ref> De cijfers verwijzen naar dit leerplan. De cursieve doelstellingen zijn praktijkoefeningen die aansluiten bij de theorie, maar die in dit Wikibook niet behandeld worden. * 1.1.1 De begrippen elektrische lading, stroom, weerstand, vermogen, spanning en elektrische arbeid toelichten. * 1.1.2 De symbolen en eenheden van spanning, stroom, weerstand, vermogen en elektrische arbeid correct gebruiken. * 1.1.3 De invloed van het toevoegen van vermogen op de totale stroom en op het ontwikkelen van warmte toelichten. * 1.1.4 De soorten spanningen en stromen omschrijven, onder meer gelijkspanning en –stroom, wisselspanning en –stroom. * 1.1.5 Het begrip aarding toelichten. * 1.1.6 Enkele goede geleiders en isolatiematerialen opnoemen. * 1.1.7 Het begrip ESD toelichten en enkele maatregelen opsommen om de gevolgen van ESD te minimaliseren. * 1.5.5 ''Gelijk- en wisselspanning correct uitmeten.'' * 2.2.13 Maatregelen om het verbruik van een computersysteem te beperken toelichten ''en uitvoeren''. Het gaat dus slechts over de basis van elektriciteit, wat behoorlijk eenvoudig is. Als je hierover meer wil weten bestaan er meer diepgaande cursussen&nbsp;<ref>Bv. de [https://www.hoogspanningsnet.com/weten/stroomcursus/ St(r)oomcursus voor beginners].</ref>, waaruit zal blijken dat het toch niet zó eenvoudig is en waarbij een stroomstoring niet altijd even snel opgelost is.&nbsp;<ref>De longread '[https://www.nrc.nl/nieuws/2017/07/07/kortsluiting-hoe-een-verroest-draadje-de-halve-randstad-plat-legt-11727393-a1565893 Hoe één verroest draadje de halve Randstad platlegt]' over de grote stroomstoring die Amsterdam begin 2017 treft illustreert dit tot in detail.</ref> == Elektrische begrippen == {| class="wikitable" |- ! Tip || Grootheid !! Afkorting grootheid !! Eenheid !! Afkorting eenheid |- | Elektrische druk || Spanning || U <span style="font-size: small;">(van ''Unterschied'' of verschil)</span> || volt || V |- | Geleiding || Weerstand || R <span style="font-size: small;">(van ''resistance'')</span> || ohm || Ω |- | Elektronendebiet || Stroom || I <span style="font-size: small;">(van ''intensiteit'')</span> || ampère || A |- | Energie/tijd || Vermogen || P <span style="font-size: small;">(van ''power'')</span> || watt || W |- | Teller || Elektrische arbeid || W <span style="font-size: small;">(van ''work'')</span> || wattuur || Wh |} Uiteraard kan je ook afgeleide eenheden gebruiken, waarvan de meest gebruikte <code>kilo = k</code>, met als waarde 1000 = 10³ en <code>milli = m</code>, met als waarde 0,001 = 10^-3 zijn. Zo kan je bv. kWh of mA tegenkomen. Het probleem met elektriciteit is dat je de elektriciteit zelf niet ziet, maar enkel de gevolgen ervan. Daardoor is het soms moeilijk om te weten wat al die grootheden precies betekenen. Vaak wordt de vergelijking met water gemaakt, omdat we water wél kunnen zien. Dit heet de {{Wp|Hydraulische analogie|hydraulische analogie}}. De {{Wp|en:PhET Interactive Simulations|PhET Interactive Simulations}} zijn ook heel interessant om zaken te visualiseren m.b.t. elektriciteit, schakelingen en magneten.&nbsp;<ref name="phet">[https://phet.colorado.edu/nl/simulations/filter?subjects=electricity-magnets-and-circuits&sort=alpha&view=grid PhET Interactive Simulations: elektriciteit, schakelingen en magneten].</reF> Er wordt dan ook naar verwezen, waar gepast. === Lading === [[Bestand:Charges repulsion attraction.svg|miniatuur|Afstoting en aantrekking]] {{Wp|Elektrische lading|Elektrische lading}}, vaak kortweg lading genoemd, is een natuurkundige grootheid die aangeeft op welke manier een deeltje wordt beïnvloed door elektrische en magnetische velden. Voorwerpen kunnen positief of negatief geladen zijn. Ladingen van dezelfde polariteit stoten elkaar af, terwijl ladingen van tegengestelde polariteit elkaar juist aantrekken. Om dit te begrijpen moet je weten dat materialen opgebouwd zijn uit {{Wp|Atoom|atomen}}. Een atoom bestaat intern uit een uiterst kleine, positief geladen atoomkern, die is opgebouwd uit protonen, positief geladen deeltjes, en neutronen (niet geladen). Rond deze kern zit een wolk van elektronen, die negatief geladen zijn. Een atoom is onvoorstelbaar klein; er gaan meer atomen in één glas water, dan er glazen water in alle oceanen op aarde gaan. In een neutraal atoom zijn er evenveel elektronen als protonen. Als je er nu in slaagt om bijv. de elektronen “af te scheiden” kan je twee materialen hebben met een tegengestelde polariteit, waardoor ze elkaar aantrekken. Zo kan je door het wrijven van een ballon tegen een wollen trui papiersnippers aantrekken. Of door het lopen op een tapijt jezelf elektrisch laden, wat een schok(je) kan geven als je je daarna ontlaadt. Je kan dit zelf uitvoeren via de PhET-simulaties&nbsp;<ref name="phet" /> 'Ballonnen en statische elektriciteit' en 'John Travolta(ge)'. De {{Wp|Vandegraaffgenerator|Vandegraaffgenerator }} of de {{Wp|Elektriseermachine van Wimshurst|elektriseermachine van Wimshurst}} zijn twee toestellen waarvan je de werking kan uitleggen met ladingen.&nbsp;<ref>Op [https://fysica5.classy.be/5aso/trim1/elektrostatica/ElekQenF.htm Elektrische lading en kracht] staat nog extra informatie.</ref> In een materiaal waar de elektronen zich makkelijk verspreiden (bv. koper, goud) zal een eventueel ladingsverschil snel verdwijnen omdat de ontstane ladingen zich zullen 'verdelen' over de rest van de stof en zullen samengaan met eventuele positieve ladingen. Dat verklaart dat bij de voorbeelden van daarnet vooral materialen zoals wol, PVC of glas gebruikt worden. <gallery> Helium atom (not to scale).svg|Heliumatoom (vereenvoudigd) Cat_demonstrating_static_cling_with_styrofoam_peanuts.jpg|Gevolg van 'lading' Van de Graaff at American Museum of Science and Energy Oak Ridge.jpg|Vandegraaffgenerator Wimshurst machine (homemade).webm|elektriseermachine </gallery> Ter info: een toepassing van lading kan je terugvinden bij de laserprinter. Deze werkt met negatief geladen poeder (de toner), waarbij de stukken van het papier waarop geen toner moet komen ook negatief geladen is. Daar twee negatieve ladingen elkaar afstoten komt op het papier enkel toner waar de afbeelding komt. Door het tenslotte verhitten van het papier hecht de toner zich aan het papier. === Spanning === {{Wp|Elektrische spanning|Elektrische spanning}} – ook bekend als het elektrische potentiaalverschil – is het verschil in potentiële elektrische energie tussen twee punten. De elektrische aarde is de belangrijkste potentiaalreferentie: de elektrische potentiaal van de aarde is per definitie nul volt. <gallery> AA battery.png|AA batterij, 1,5 V Acer Extensa 5220 - CONIS72-4285.jpg|Laptopbatterij, 14,8 V Stopcontactgeaard.jpg|Stopcontact 230 V ATX-Stecker.png|ATX-connector {{Wp|Power supply unit|PSU}} </gallery> Uit de definitie is ''verschil'' een belangrijk woord! Als je bij de ATX-connector de spanning meet tussen rood (+5 V) en geel (12 V), dan zal je 7 V meten (nl. 12-5)! Meet je tussen paars (-12 V) en oranje (3,3 V), dan zal je 15,3 V meten. Meet je tussen twee keer dezelfde kleur, dan zal je 0 V meten, want er is geen spanningsverschil. Meet je tussen oranje en zwart, dan meet je 3,3 V (3,3-0). Bij de PhET-simulatie&nbsp;<ref name="phet" /> 'Spanning batterij' merk je dat er geen potentiaalverschil is. Door via de schuifbalk een ander potentiaalverschil in te stellen, merk je dat er energie ('de mannetjes') nodig is om dat mogelijk te maken. === Weerstand === {{Wp|Elektrische weerstand|Elektrische weerstand}} is de elektrische eigenschap van materialen om de doorgang van elektrische stroom te belemmeren. Vloeit door een materiaal een elektrische stroom, dan gebeurt dit niet ongehinderd, er is energie voor nodig: de stroom ondervindt een zekere weerstand. Hoeveel energie er nodig is hangt af van materiaal tot materiaal (ter info: dit is bepaald door de {{Wp|Soortelijke weerstand|soortelijke weerstand}} of resistiviteit <math>\rho</math>): * {{Wp|Elektrische isolatie|Isolators}} zijn materialen met een erg hoge weerstand, waardoor de doorgang van elektrische stroom zodanig wordt belemmerd dat we amper kunnen spreken van stroom. Voorbeelden zijn glas, porselein, kunststof, olie of gedemineraliseerd (!) water.&nbsp;<ref>Opgelet: met een voldoende hoog spanningsverschil zal ook gedemineraliseerd water geleiden. Zie bv. [https://www.youtube.com/watch?v=WvbvMT-ieTw The King of Random: Don't Mix Electricity And Water!].</ref> * {{Wp|Geleider|Geleiders}} zijn materialen die elektrische stroom doorlaten en een lage weerstand vertonen. Voor praktische doeleinden is deze weerstand verwaarloosbaar. Alle metalen zijn geleiders, bv. ijzer, zilver en koper. * {{Wp|Supergeleiding|Supergeleiders}} geven een signaal onverzwakt door (bij een meestal heel lage temperatuur, wat veel energie kost). * {{Wp|Halfgeleider (elektronica)|Halfgeleiders}} zijn belangrijk bij elektronische schakelingen, omdat ze een signaal kunnen verzwakken, doorlaten of versterken. In dit rijtje van 'weerstand' passen ze dus niet helemaal. Met een hydraulische analogie kan je wijzen op de weerstand van waterleidingen waarbij een dunne tuinslang het stromend water een grotere weerstand zal laten ondervinden dan een regenafvoerpijp. Je kan ook wijzen op "verbruikers" zoals een {{Wp|Waterrad|waterrad}} dat er ook voor zal zorgen dat het stromend water een extra weerstand ondervindt, net zoals het toevoegen van een lamp in een stroomkring ook zorgt voor een hogere weerstand. Bij de PhET-simulatie&nbsp;<ref name="phet" /> 'Weerstand van een draad' kan je zien dat een hogere resistiviteit, langere lengte en kleinere doorsnede de weerstand laat toenemen. === Stroom === {{Wp|Elektrische stroom|Elektrische stroom}} is het transport van elektrische lading. In een elektrisch netwerk vindt dit transport voornamelijk plaats door de beweging van elektronen door {{Wp|Geleider|geleiders}} en {{Wp|Halfgeleider (vastestoffysica)|halfgeleiders}} onder invloed van een potentiaalverschil. Twee belangrijke aspecten die volgen uit de definitie: * Niet ieder materiaal is geschikt om elektronen vlot te laten bewegen, dit lukt enkel bij geleiders of halfgeleiders. * Bij zo'n materiaal kan het zijn dat bv. de elektronen kriskras door elkaar bewegen, maar bij stroom moet je ze in één richting krijgen. Die ene richting kan je verkrijgen door het aansluiten van een spanningsbron, zodat een potentiaalverschil ontstaat. Spanning en stroom staan met elkaar in verband, maar zijn geen synoniemen. Met een hydraulische analogie kan je elektrische spanning vergelijken met waterdruk. Als er spanning is, is er niet automatisch stroom, net zoals het water in een regenton een druk kan uitoefenen, ook als het kraantje dicht is. Of neem een {{Wp|hevel|hevel}}: als het ene waterniveau op 50 cm staat en het andere op 20 cm is er waterdruk "voor 30 cm". Als je de hevel laat werken, zal het water stromen van hoog (potentiaal) naar laag (potentiaal). De stroomsterkte wordt dan het debiet van het water genoemd. Als in de hevel het waterniveau bij allebei op 35 cm staat is er geen spanning(sverschil) en geen stroom meer.&nbsp;<ref>Op de website van [https://www.edumedia-sciences.com/nl/media/128-hydraulische-analogie edumedia-sciences.com] kan je een interactieve simulatie uitvoeren.</ref> Bij de PhET-simulatie&nbsp;<ref name="phet" /> 'Vloeistofdruk en stroming' (als onderdeel van fysica) kan je de watertoren hoger zetten en kan je kranen open of dicht zetten om het effect te zien op de waterdruk (rechtsboven kan je een meter toevoegen). Hoe groter de waterdruk ('spanning') hoe verder de waterstraal geraakt (de 'stroom'). === Vermogen === Het {{Wp|Vermogen (natuurkunde)|vermogen}} is gedefinieerd als de opgewekte of verbruikte hoeveelheid energie per tijdseenheid. Zo heeft een elektrische vuurtje van 1000 watt een hoger vermogen dan een spaarlamp van 11 watt, op zijn beurt meer dan een LED-lamp van 3 watt. Ter info: 1 watt kan je ook uitdrukken 1 J/s = 3600 J/h (het voordeel is dat de 'per tijdseenheid' meer zichtbaar is, maar het nadeel is dat dit snel grote getallen oplevert). Rond vermogen bestaat er behoorlijk wat verwarring: * Het vermelde vermogen is vaak het piekvermogen, wat niet noodzakelijk hetzelfde is als het opgenomen vermogen op een bepaald moment. Enkele voorbeelden: ** Bij een lamp is er vaak een redelijk constant opgenomen vermogen, gelijk aan het piekvermogen. ** Bij een computer is het opgenomen vermogen afhankelijk van de belasting (bv. 'suspend-to-RAM' versus 'een game' spelen). ** Bij een elektrisch vuurtje of koeling kan het opgenomen vermogen 0 Watt zijn, als de thermostaat aangeeft dat het warm/koud genoeg is. * Bij LED-lampen staan er op de verpakking soms twee vermogens vermeld: ** Het kleinste getal is vermogen dat de lamp opneemt. ** Het grootste getal is eigenlijk niet bedoeld als ''vermogen''. Het verwijst naar de lichtopbrengst die je van die lamp kan verwachten als je die zou vergelijken met een klassieke gloeilamp van dat vermogen. Als de fabrikant de juiste grootheid zou gebruiken (nl. {{Wp|Lichtstroom|lichtstroom}}, uitgedrukt in {{Wp|Lumen (eenheid)|lumen}}), dan zou deze verwarring er niet zijn. * Vele denken dat hoe hoger het vermelde vermogen, hoe krachtiger het apparaat. Dat is zeker niet noodzakelijk zo, want een stofzuiger met een hoog vermogen zal veel verbruiken, maar als deze een slecht ontworpen zuigmond heeft is hij niet noodzakelijk krachtiger dan een ander exemplaar. === Elektrische arbeid === {{Wp|Arbeid (natuurkunde)|Arbeid}} is in de natuurkunde een maat voor het werk dat gedaan wordt, of de inspanning die door een krachtbron geleverd wordt bij verplaatsing van een massa. Bij elektriciteit zijn het bv. elektronen die verplaatst worden en geeft men het over ''elektrische energie'' of ''het verbruik''. Dit wordt uitgedrukt in kilowattuur (kWh). Als een LED-lamp van 3 watt 2 uur is gebruikt, dan is het verbruik W = P * t = 3 W * 2h = 6 Wh = 0,006 kWh (opgelet: niet kW/h!). Bij apparaten waar het vermelde vermogen niet noodzakelijk gelijk is aan het opgenomen vermogen is zo'n berekening niet mogelijk en zal er moeten gemeten worden. == In de praktijk == Bij het bekijken van de specificaties van elektrische apparaten staan heel wat zaken. Je voelt al aan vanuit de definities dat de elektrische grootheden niet losstaan van elkaar, maar elkaar beïnvloeden (zoals oa. blijkt uit de {{Wp|Wet van Ohm|wet van Ohm}}, ter info meegegeven). <gallery> FSP350-60MDN_label.jpg|PSU V-LIGHT A314.JPG|LED Electronic transformer low voltage halogen lamps.jpg|Transformer Ohm's law knopf.anim.2.opt.150px.gif|Wet van Ohm </gallery> === Wissel versus gelijk === [[Bestand:Direct current symbol.svg|thumb|Symbool voor gelijkspanning]] [[Afbeelding:230volt 50Hz.svg|thumb|Wisselspanning met 230 volt en frequentie 50 Hz als functie van tijd.]] [[Bestand:Logo ACDC.svg|thumb|{{Wp|AC/DC|AC/DC}}, ook een bekende hardrockband]] '''{{Wp|Gelijkspanning|Gelijkspanning}}''' is een elektrisch potentiaalverschil tussen twee punten dat in de tijd stabiel blijft. Ook spreekt men wel van gelijkspanning als een potentiaalverschil tussen twee punten niet van teken wisselt, maar overigens wel in grootte kan veranderen. Dit in tegenstelling tot '''{{Wp|Wisselspanning|wisselspanning}}''', waarbij het potentiaalverschil meestal met een vaste frequentie wisselt als functie van de tijd. Als je gelijkspanning gebruikt in een schakeling zal een gelijkstroom ontstaan (in het Engels ''{{Wp|en:Direct current|direct current}}'' of kortweg ''DC''). Dit wordt aangegeven door de symbolen =, &#8203;⎓&#8203; of DC. Bij wisselspanning zal wisselstroom ontstaan (in het Engels ''{{Wp|en:Alternating current|alternating current}}'' of kortweg ''AC''). Dit wordt aangegeven door de symbolen ≈, ~ of AC. Beide systemen hebben hun voor- en nadelen wat bij het ontstaan van het elektriciteitsnet zorgde voor een "{{Wp|Oorlog van de stromen|Oorlog van de stromen}}" tussen de verschillende uitvinders. Ondertussen weten we dat het {{Wp|Lichtnet|lichtnet}} van een huishouden aangesloten is op wisselspanning (alhoewel er ook experimenten zijn om een huis deels op gelijkspanning te laten werken&nbsp;<ref>De Decker, K. (2016, 7 februari). [https://www.lowtechmagazine.be/2016/02/zonne-energie-installatie-op-dc-gelijkstroom.html Een huishouden op gelijkstroom?] en De Decker, K. (2016, 22 februari). [https://www.lowtechmagazine.be/2016/02/hoe-bouw-je-een-12-volt-gelijkstroom-zonne-installatie.html Hoe bouw je een 12 volt zonne-installatie?]</ref>). Gelijkspanning wordt vaak gebruikt bij elektronica en over lange afstanden ({{Wp|Hoogspanningsgelijkstroom|HVDC}}). Gelijkspanning wordt opgewekt in bijvoorbeeld een batterij en zonnecel. Wisselspanning wordt meestal opgewekt door rotatie zoals bij een dynamo of generator. Er bestaat elektronica om het ene in het andere om te zetten. Zo zal de {{Wp|Power supply unit|PSU}} van een pc de wisselspanning (vanuit het stopcontact) omzetten naar gelijkspanning (voor de elektronica). Bij een {{Wp|Noodstroomvoeding|UPS}} zal de wisselspanning worden omgezet naar gelijkspanning (om de accu te laden) om het terug om te zetten naar wisselspanning (om aan te sluiten aan de PSU van de server). En bij {{Wp|Fotovoltaïsche cel|PV}}-panelen heb je een {{Wp|Omvormer (zonne-energie)|omvormer}} nodig om de gelijkspanning van de {{Wp|Zonnecel|zonnecellen}} om te vormen naar wisselspanning, zodat je deze in het huishouden kan gebruiken (of het net opsturen). <gallery> PSU-gold-front.jpg|PSU EVER_ups_sinline_3000.jpg|UPS Solar_cell.png|Zonnecel Sunny_Boy_3000.jpg|PV-omvormer </gallery> === Kortsluiting === Stel dat je geen verbruiker toevoegt aan jouw kring, bv. door de twee punten van een stopcontact rechtstreeks met elkaar te verbinden. De spanning van het lichtnet en de weerstand van de geleider zijn twee vaste waarden. De weerstand is echter zodanig laag, dat de stroom héél erg hoog wordt: we spreken over '''{{Wp|Kortsluiting|kortsluiting}}'''. De kortsluitstroom kan zo groot zijn dat veel warmte en vonken of zelfs een vlamboog ontstaat, met het risico van brand. === Stroomkring === Om geen kortsluiting te hebben, moet je dus een verbruiker in jouw stroomkring plaatsen. Neem bv. een bureaulamp in een stopcontact, op een spanning van ongeveer 230 V. Door de weerstand van de lamp (een stuk hoger dan van enkel een geleider) zullen de elektronen het wat moeilijker hebben om zich te verplaatsen. De stroomsterkte zal dus een pak lager liggen t.o.v. de situatie bij de kortsluiting. Voeg je in serie nog een lamp toe, dan zullen de elektronen het nog moeilijker hebben en zal de stroomsterkte dus ook lager liggen (de bronspanning blijft 230 V). Met een hydraulische analogie heb je een tuinslang om het gazon mee te besproeien. Als nu iemand met zijn voet op de tuinslang staat, dan voeg je a.h.w. weerstand toe. Het gevolg zal zijn dat de waterstroom minder hard zal zijn. In het huishouden sluiten we meestal apparaten parallel aan. Stel dat je op een stopcontact een verdeelstekker aansluit. Op ieder stopcontact van die verdeelstekker blijft 230 V spanning (gelukkig, want alle apparaten die je aanschaft zijn gemaakt voor 230 V). Stel dat je achtereenvolgens een computer, een koffiezetapparaat en een elektrisch vuur aansluit. Het is logisch dat daarmee het totaal vermogen toeneemt. Door het toegenomen vermogen zal ook de stroomsterkte moeten toenemen, daar de spanning gelijk blijft. Sowieso warmt een geleider op als er een stroom doorheen gaat (het zogenaamde {{Wp|Joule-effect|joule-effect}}). Hoe dunner de geleider en hoe groter de stroom, hoe groter ook dit effect. Als de stroom zodanig hoog wordt, zodat de warmte zodanig toeneemt, dan kan de isolatie van de geleider smelten, waardoor je kortsluiting krijgt (vandaar wordt een {{Wp|Haspel|haspel}} soms volledig ontrolt, zodat de warmte zich niet kan ophopen). De warmte die ontstaat in koperbanen op een printplaat kan de koperbaan doen verdampen. Sommige batterijen kunnen ontploffen als ze door kortsluiting te veel stroom moeten leveren. === Zekering === We doen er dus goed aan om bij een te hoge stroom en zeker bij kortsluiting de kring te onderbreken, bv. met een {{Wp|Smeltveiligheid|smeltveiligheid}} of {{Wp|Installatieautomaat|installatieautomaat}} (zekering). In de specificaties kan je nalezen tot welke stroom ze blijven werken. <gallery> File:Kurzschluss 12V20A.jpg|Kortsluiting tussen twee spijkers (12 V, 20 A) File:Car fuses.jpg|Smeltzekering (auto's) File:Electrical Fuse (aka).jpg|Smeltzekering (glaszekering) File:Jtecul.jpg|Installatieautomaat </gallery> Als een installatieautomaat teveel uitvalt, zou je geneigd zijn er eentje te installeren die een hogere stroomsterkte aankan. Dat is gevaarlijk als de kabels niet voor zo'n stroomsterkte ontworpen zijn! Dan kan je brand krijgen en het is maar de vraag of de brandverzekering zal willen uitkeren. === Aarding === [[Bestand:Earth Ground.svg|miniatuur|40px]] {{Wp|Aarding|Aarding}} is het geleidend verbinden van een object met aarde (als planeet bedoeld). Het resultaat van aarding is, dat het geaarde object daardoor een spanning krijgt van nul volt: de "elektrische aarde". Het gebruikelijke symbool staat hiernaast. Soms wordt dit ook aangegeven als <code>GND</code> (van ground) of <code>COM</code>. Het doel van aarding is voor het voorkomen van statische elektriciteit, voor het afvoeren van de bliksem en om een geleidende behuizing van een elektrisch apparaat veilig te kunnen aanraken. In het kader van een cursus computersystemen beperken we ons tot het uitleggen van het eerste doel. Meestal is men er zich niet van bewust dat het menselijk lichaam zeer hoge spanningen kan hebben in droge (isolerende) lucht op een isolerende ondergrond. Men kan zich dan opladen door schuifelen over de grond, zonder dat je merkt dat je “opgeladen bent”. Met een hydraulische analogie verwijst men dan vaak naar waterdruppels (de 'ladingen') in de lucht die condenseren op bv. een spiegel. Nu kan er een '''{{Wp|Ladingsvereffening|ladingsvereffening}}''' zijn, nl. het verschijnsel dat de elektrische lading zich van een lichaam met een hogere elektrische potentiaal naar een lichaam met een lagere potentiaal verplaatst als beide lichamen galvanisch met elkaar worden verbonden. Met een hydraulische analogie zou je kunnen verwijzen naar de {{Wp|Wet van de communicerende vaten|wet van de communicerende vaten}}. In het voorbeeld van daarnet kan deze ontlading optreden als een ander de hand geeft en er een felle pijnlijke vonk overspringt. Stel dat je bezig bent met het verwisselen van spanningsgevoelige geheugenchips bij computers of het solderen van bepaalde elektronische componenten, dan is het duidelijk dat dit deze chips geen goed doet. In de elektronicawereld heeft men het vaak over een {{Wp|Elektrostatische ontlading|elektrostatische ontlading}} (met name in de elektronica vaak met het Engelse '''ESD''', electrostatic discharge, aangeduid). Sommige elektronica is daar gevoelig aan, wat dan ook met ESD wordt aangegeven. Deze keer staat het echter voor ''Electrostatic-sensitive device''. Daar ESD een defect kan veroorzaken aan de elektronica, doe je er goed aan dit te mijden. Met een wollen trui aan werken aan elektronica is geen goed idee. Sowieso doe je er goed aan jezelf eerst te ontladen door bv. een radiator vast te nemen. Op het vlak van fabricage en assemblage van elektrische apparaten wordt veel aandacht besteed aan het voorkomen van het elektrostatisch opladen van machines en personeel. Met geaarde gereedschappen, polsbanden en schoenzolen die met aarde zijn verbonden en elektrisch licht geleidende vloerbedekking, verpakkingsmaterialen en stoelzittingen wordt de strijd tegen ESD aangebonden.&nbsp;<ref>Het vermijden van ESD komt aan bod in het Tweakers.net videoreport "[https://tweakers.net/video/17647/elke-twee-seconden-een-nieuwe-tv-bezoek-aan-de-philips-fabriek-in-polen.html Bezoek aan de Philips-fabriek in Polen]". Ook een auto kan vanwege de wrijving met de lucht een hoge spanning verkrijgen net als een {{Wp|Elektriseermachine|elektriseermachine}}. Met een "aardende" geleidende strip die over de grond sleept kan men dit tegengaan. Het gaat bij deze aarding om kleine stromen en hoge spanningen.</ref> <gallery> Image:ESD (Susceptible).svg|ESD-waarschuwingssymbool File:ESD-antistatisch-schoenen-merk-Otter.JPG|schoenen om ESD te voorkomen File:Antistatic bag.jpg|zakje om ESD te voorkomen </gallery> === Simulaties === Bij de PhET-simulaties&nbsp;<ref name="phet" /> kan je onderstaande zaken uitvoeren om bovenstaande bevattelijker te maken: * 'Stroomkring' is een eenvoudige stroomkring met elektronen, batterij, schakelaar en een verbruiker. * 'Schakeling met batterij en weerstand' illustreert mooi de verbanden tussen spanning, stroom, weerstand en de warmte die daar bij komt kijken. * 'Wet van Ohm' geeft de verbanden weer tussen spanning, stroom en weerstand. * 'Circuit constructiedoos' gebruik je om je eigen gelijkstroomkring te maken met kortsluiting, verbruiker, smeltveiligheid, ... * 'Het maken van schakelingen' gebruik je als je ook met wisselstroom aan de slag wil. Hiervoor moet je browser wel java-applets kunnen draaien. == Verbruik beperken == Hoe hoger het verbruik, hoe hoger uiteraard de kostprijs. Vandaar doe je er goed aan om maatregelen te nemen om het verbruik van een systeem te beperken. Hoe je dit kan aanpakken wordt besproken als onderdeel van [[Computersystemen/Groene ICT#Verbruik_beperken|Groene ICT > Verbruik]]. == Misverstanden == Ter info enkele misverstanden. === Verbruik === Dat we energie ''verbruiken'' is een misverstand, want zo lijkt het alsof die energie weg is. Energie kan echter niet worden gecreëerd uit het niets (een {{Wp|Perpetuum mobile|perpetuum mobile}} bestaat niet) of worden vernietigd waardoor er niets meer overblijft. Energie kan enkel worden ''omgezet'' van de ene in de andere vorm (omwille van {{Wp|Wet van behoud van energie|de wet van behoud van energie}}). Toch wordt de term ''verbruiken'' heel vaak gebruikt, alhoewel het dus eigenlijk niet de beste woordkeuze is. Enkele voorbeelden van het omzetten van energie: * Bij een batterij kan chemische energie worden omgezet in elektrische energie. * Deze elektrische energie kan worden omgezet in kinetische energie wanneer deze batterij gebruikt wordt in een telegeleide auto. * Een stuk van deze kinetische energie zal worden omgezet in warmte door wrijving. Bij een energieomzetting wordt vaak een stuk omgezet als '''{{Wp|Restwarmte|restwarmte}}'''. Zo was de gloeilamp bedoeld om licht te geven, maar eigenlijk ging er maar 5 à 10 % naar zichtbaar licht en de rest naar warmte. Bij elektronica is er soms zodanig veel restwarmte dat extra koeling nodig is, bv. een ventilator bij de processor of grafische kaart. === /uur versus *uur === In het dagelijkse leven zijn we zodanig gewend aan de eenheid kilometer per uur (km/h) dat we geneigd zijn om ook bij elektriciteit overal per uur te schrijven. Merk op: * Vermogen is gedefinieerd als de opgewekte of verbruikte hoeveelheid energie per tijdseenheid. Toch vind je bij een spaarlamp als kenmerk niet terug 11 W/h, omdat in de eenheid watt al een tijdseenheid zit! Een andere voorstelling voor ''watt'' is namelijk ''{{Wp|Joule|joule}} per seconde''. De eenheid voor '''vermogen''' is dus wel degelijk '''W'''. * '''Elektrische arbeid''' (''verbruik'') wordt uitgedrukt als '''Wh'''. Als een spaarlamp van 11 watt 1 uur wordt gebruikt dan heeft hij een verbruik van 11 Wh (dus niet 11 W/h!). Als je deze 2 uur gebruikt, dan wordt dit <code>11 W * 2 uur = 22 Wh</code>. Bij grotere verbruikers krijg je snel grote getallen, dus wordt vaak kWh als eenheid gebruikt. Bijvoorbeeld <code>22 Wh = 22 / 1000 kWh = 0,022 kWh</code>.&nbsp;<ref>De oplettende lezer zal opmerken dat elektrische arbeid dus niet alleen kan worden uitgedrukt in kWh, maar evengoed in het aantal verbruikte Joules (de gebruikelijke eenheid voor energie).</ref> === Het net als batterij === Dat je het elektriciteitsnet zomaar kan gebruiken als een batterij is een hardnekkig misverstand. Zo denken sommige mensen met zonnepanelen dat ze geen verbruik hebben omdat bij de afrekening de teller dankzij de zonnepanelen volledig is teruggedraaid. Het lijkt dan alsof je bij zonnige dagen je overschot aan elektriciteit “op het net stopt”, zoals je een batterij laadt. Op de minder zonnige dagen kan je dan díe elektriciteit terug afnemen. In de praktijk klopt dit helemaal niet: om het net in evenwicht te houden moet er altijd evenveel vraag, als aanbod zijn. Daar zit een beetje rek op, maar niet veel. Het elektriciteitsnet werkt dus niet zoals een bank waar je het gespaarde geld kan bewaren om deze pas later opnieuw te gebruiken.&nbsp;<ref>TreeHugger.com: [https://www.treehugger.com/green-architecture/problem-net-zero-grid-not-bank.html The problem with Net Zero: The grid is not a bank].</ref> Dit kunnen we duidelijker maken met een hydraulische analogie. Stel dat je voor de waterleidingen in de straat niet alleen water kan afhalen, maar er ook water kan bijstoppen (in het echt mag dit niet). Het is duidelijk dat als je water afhaalt, dat niet meer wordt bijgevuld, de waterdruk (≈ de spanning) zal dalen. Omgekeerd: als je water bijstopt zal de waterdruk (≈ de spanning) stijgen. Als die stijging te groot wordt, zouden waterleidingen en apparaten kunnen kapotgaan. Dit is ook zo met het elektriciteitsnet. Als je zonnepanelen meer opwekken, dan dat je op dat moment zelf verbruikt, dan zoekt de elektriciteit zich automatisch een weg totdat hij iemand vindt die deze elektriciteit kan gebruiken. In eerste instantie jouw buren, maar deze energie kan zich ook verder verplaatsen. Ook omgekeerd: als er op een bewolkte, windstille winterdag veel elektriciteit nodig is, dan moet er ergens iets zijn (gasturbine, kernenergie, een waterkrachtcentrale in Noorwegen,...) dat deze energie produceert. Er moet dus gezorgd worden dat het elektriciteitsnet altijd in evenwicht blijft! Voorbeelden van het overeenstemmen van vraag en aanbod: * De {{Wp|en:TV pickup|TV pickup}} in het Verenigd Koninkrijk. Het treedt op wanneer een groot aantal mensen op hetzelfde moment, hetzelfde TV-programma bekijken (''lineair kijken''). Op hetzelfde moment hebben ze dus ook allen pauze. Populair is bv. de waterkoker om thee te zetten: dit zorgt voor een piek in de vraag, dus moet het aanbod volgen. * Als het aanbod van een kerncentrale plots wegvalt, maar de vraag blijft, dan moet een andere productie kunnen opschalen of aangezet worden. Bv. Tihange 1 en {{Wp|Waterkrachtcentrale van Coo-Trois-Ponts|Waterkrachtcentrale van Coo-Trois-Ponts}}.&nbsp;<ref>VRTNWS: [https://www.vrt.be/vrtnws/nl/2022/12/04/kernreactor-tihange-1-ongepland-stilgelegd/ Kernreactor Tihange 1 onverwacht uitgevallen na probleem met stoomturbine]</ref> * In een wijk met veel zonnepanelen en een zonnige dag kunnen deze zodanig veel energie opwekken dat de spanning boven zijn veiligheidsmarge stijgt, waardoor de omvormers van de zonnepanelen zichzelf uitschakelen, om het aanbod te laten dalen en terug te kunnen afstemmen op de vraag, zodat het net stabiel blijft. Omdat {{Wp|Fossiele brandstof|fossiele brandstoffen}} eindig zijn en omdat we de {{Wp|Koolstofdioxide#Voorkomen_in_de_natuur_en_uitstoot_door_de_mens|CO₂-uitstoot}} binnen de perken moeten houden omwille van de {{Wp|Klimaatverandering|klimaatverandering}}, moet het aandeel hernieuwbare energie toenemen. Jaren waren we gewoon aan voorspelbare energiebronnen zoals kernenergie of gasturbines. Wind- of zonne-energie is een stuk minder voorspelbaar. Deze laatste hebben nu een zodanig klein aandeel dat dit meestal geen probleem is, maar in de toekomst zal dit veranderen. Bij een {{Wp|Energietransitie|energietransitie}} moeten de volgende zaken moeten dus extra aandacht krijgen in een duurzaam elektriciteitsnet&nbsp;<ref>Interessante artikels staan op Lowtech Magazine [https://www.lowtechmagazine.be/2017/09/hoe-duurzaam-is-een-duurzaam-elektriciteitsnet-.html Hoe duurzaam is een duurzaam elektriciteitsnet?] en Tweakers.net [https://tweakers.net/reviews/7696/veelbelovende-technologie-voor-de-emissieloze-economie.html Technologie voor de energietransitie - Van fossiel naar hernieuwbaar].</ref>: * Energiebronnen die flexibel aangezet kunnen worden (bij bv. weinig zon of wind) of uitgezet kunnen worden (bij bv. veel zon of wind). * {{Wp|Energieopslagtechniek|Energieopslag}}, bv. {{Wp|Waterkrachtcentrale van Coo-Trois-Ponts|Waterkrachtcentrale van Coo-Trois-Ponts}}, batterijen,... * Zwaardere/meer verbindingen tussen landen (zie artikel). * {{Wp|Smart grid|Slimme netten}}, zodat elektriciteit kan worden gebruikt als er veel aanbod is (elektrische boiler, warmtepomp, diepvries,...) <div style="color: inherit; background-color:#EEEEFF; font-size: smaller; border: 1px #1E90FF solid; border-left-width: 10px; padding: 5px;"> ''Hoogspanning op de Noordzee: Nemo verbindt Belgische met Britse stroomnet'' Een onderzeese hoogspanningsverbinding van 140 kilometer verbindt België (Zeebrugge) en Groot-Brittannië. Er is gekozen voor {{Wp|Hoogspanningsgelijkstroom|hoogspanningsgelijkstroom}} (HVDC) die langere afstanden dan wisselstroom kan afleggen zonder daarbij veel energie te verliezen. Een belangrijk aspect is dat de Britten in een andere tijdzone zitten. Als er bij ons een piek is omstreeks 5 uur 's avonds op een donkere winteravond, dan kunnen we de overschot van de Britten goed gebruiken en een uurtje later kunnen wij dan onze overschot aan stroom aan de Britten verkopen. Aan deze link is 10 jaar lang gewerkt, goed voor een investering van 628 miljoen euro. {{Voetnoot web | titel=Hoogspanning op de Noordzee: Nemo verbindt Belgische met Britse stroomnet | uitgever={{Wp|Vlaamse Radio- en Televisieomroeporganisatie|vrt.be}} | datum=2017-09-13 | taal=nl | url=https://vrtnws.be/p.RQl8mX5ed}} {{Voetnoot web | titel=Immense hoogspanningskabel onder zee verbindt België met het Verenigd Koninkrijk | uitgever={{Wp|Vlaamse Radio- en Televisieomroeporganisatie|vrt.be}} | datum=2018-12-05 | taal=nl | url=https://vrtnws.be/p.oEZRlmXkx}} {{Voetnoot web | titel=Enorme kabels in de Noordzee in gebruik genomen: België stuurt voor het eerst stroom naar Britten | uitgever={{Wp|Vlaamse Radio- en Televisieomroeporganisatie|vrt.be}} | datum=2019-01-31 | taal=nl | url=https://vrtnws.be/p.MylMJvl6M}} </div> === De elektriciteitsfactuur === Als je als particulier jouw elektriciteitsfactuur wil doorgronden en wat opzoekwerk doet, blijken er heel wat spelers op die energiemarkt te zijn.&nbsp;<ref>Zie bv. de webpagina op de {{Wp|Vlaamse Regulator van de Elektriciteits- en Gasmarkt|VREG}}: [https://www.vreg.be/nl/wie-doet-wat-op-de-energiemarkt Wie doet wat op de energiemarkt?]</ref> Een misverstand is dat sommigen denken een contract af te sluiten met een producent en dat als je zou veranderen van producent je een nieuwe kabel en meter zou nodigen hebben. Het contract wordt echter afgesloten met een '''leverancier'''. De kabels in de straat en de meter van jouw huis worden geplaatst door de '''distributienetbeheerder'''. Deze kan je niet vrij kiezen, want deze wordt bepaald door waar je woont. De leverancier moet zelf één of meerdere '''producenten''' zoeken, zodat hij aan alle abonnees voldoende elektrische energie kan leveren. De leverancier kan zelf ook (een deel van) de energie produceren. De factuur ontvang je van de leverancier en bevat dus niet alleen de zuivere kostprijs voor het maken van de elektriciteit, maar ook voor heffingen, het gebruik van het distributienet,... Als consument doe je er goed aan om de goedkoopste leverancier te zoeken: elektriciteit is namelijk elektriciteit. Bij het veranderen van leverancier blijven dezelfde kabels (beheert door de distributienetbeheerder) tot aan jouw huis gebruikt worden. Meer zelfs: de kans bestaat dat je de elektriciteit van dezelfde producent blijft gebruiken als voordat je veranderde. Stel bv. dat je het groenste abonnement neemt, maar je woont net naast een kerncentrale: dan zal je wellicht díe elektriciteit gebruiken. Terwijl iemand anders die ultra-pro-kernenergie is net de elektriciteit gebruik van het windmolenpark naast de deur. Uiteraard moet de leverancier wel garanderen dat hij die producent(en) heeft gezocht, zodat voldaan wordt aan de omschrijving van al zijn abonnementen. {{Appendix}} {{Sub}} lbfw0jvoqibq36kki7i4mui4gvwy4xw