Door de weerstand wordt materiaal warm en meestal neemt dan de weerstand toe. Met als gevolg minder stroom, minder opwarming, afkoeling, minder weerstand, meer stroom, meer warmte enz. Er zal zich een evenwicht instellen.

Ik vraag me af of je hier niet iets verkeerd interpreteert. Heeft dit ook met de batterijtester te maken?


opgaven 24, 25, 26

Ja dat hoort bij vraag 25, maar ik heb het meerdere keren gezien en ik snapte het niet echt...

Zou je die strip in losse stukjes knippen en die elk op dezelfde batterij aansluiten (zelfde spanning) dan zou er in de schakeling met het breedste stuk (laagste weerstand) 5 maal zoveel vermogen ontwikkeld worden omdat er ook een 5 x zo sterke stroom zal gaan lopen als door dat smalle stuk. 

Maar er loopt door héél dat ding overal dezelfde stroomsterkte, dat kan niet anders, want het is in feite een serieschakeling van verschillende, steeds smaller wordende  "draden". 

Maar in het dunste stukje is dan de zg stroomdichtheid onvermijdelijk groter dan in het breedste stuk. Stel het je voor als een vijfbaansweg die trapsgewijs versmald wordt naar één baan.

Elk atoom in dat smalle stukje heeft dus een 5 x zo hoge kans om door een passerend elektron uit die stroom geraakt te worden als een atoom in het breedste stuk. Meer botsingskansen => meer botsingen => meer energie-overdracht van elektronen op atomen => harder trillende atomen => hogere temperatuur.  

Maar als je bredere stukje hebt dan zijn er toch ook meer atomen? Want voor een bredere stuk heb je meer materiaal nodig toch?

Meer atomen (in de breedte). Maar per seconde passeert maar hetzelfde aantal elektronen.

bekijk onderstaand model, waarin door een dunne draad en een 5 x zo dikke draad drie elektronen hun weg zoeken (even grote stroomsterkte).

 dezelfde botsingsenergie moet in het onderste model over véél meer atomen verdeeld worden.

Groet, Jan

Maar als je bijvoorbeeld een draad hebt en het heeft een bepaalde weerstand en als die weerstand groter wordt stijgt de temperatuur dus? De energie van de elektronen gaat niet meer zo goed door de draad dus gaat het in plaats daar van uit de draad dus heb je energie die vrijkomt ofzo? Dus stijgt de temperatuur? Ik weet niet of ik dit goed beredeneer...

nee, dit klopt niet helemaal. Als je dit soort vergelijkingen moet maken, op wat voor natuurkundegebied ook, helpt het om in extremen te gaan denken. Steek (in gedachten!!!, voordat er ongelukken gebeuren) de twee einden van een elastiekje (grote weerstand) in de gaatjes van het stopcontact. Geen stroom, geen opwarming.
Doe dat echter met een dikke koperdraad (NIET écht doen) en de vonken vliegen rond je oren en de stoppen slaan door. En als je het met blote vingers hebt gedaan heb je waarschijnlijk een paar flinke blaren op je vingertoppen van de hitte die in een fractie van een seconde vrijkwam. (nog afgezien van andere onprettige effecten, dus no, don't try this at home, folks)

Wat we in die stukjes batterijtester vergelijken zijn niet twee draden die we op een gelijke spanning aansluiten.

Zet 1 volt op een fietslampje en dat draadje heeft zo'n hoge weerstand bijv 20 Ω) dat er maar een vijftig milliampère stroom doorheen kan: het draadje gaat niet gloeien.
Zet 1 volt over een even lang stukje polsdikke kabel (0,00... Ω) zoals die aan hoogspanningsmasten hangen en de stroom wordt zó groot (duizenden ampère) dat dat stukje kabel gloeiend heet wordt. 

Maar nu net als in die batterijtester twee draden waar we eenzelfde stroom (dwz per seconde evenveel elektronen) doorheen sturen. Die polsdikke kabel wordt niet merkbaar warmer als je er 1 ampère doorheen jaagt. Maar dat dunne draadje in een fietslampje wordt bij diezelfde ampère letterlijk gloeiend heet.

Als je dat fietslampje aansluit op een dikke draad gaat er door de draad én door het lampje dezelfde stroom, dat kan immers niet anders, draden en lampje staan in serie. Het effect is bekend: het lampje gaat gloeien, de draad blijft koud. 

En die batterijtester is feitelijk een stukje steeds dunner wordende draad, waar dus overal dezelfde stroomsterkte doorgaat, zodat het dunne stuk warmer wordt dan het dikkere stuk.


Vergelijk dit anders ook met een van dik naar dun verlopende waterslang: snap je dat de gemiddelde snelheid van de watermoleculen in het dunnere stuk véél hoger ligt? 

Dit snap ik, maar er was een vraag waarbij ze zeggen "Onder de elektroden is de weerstand in de stroomkring het grootst.
Daar (ontstaat de meeste warmte en) wordt de temperatuur het hoogst (en kunnen dus brandwonden ontstaan)."


Dit hoort bij vraag 4 van dit examen: 

Vraag:
http://www.natuurkundeuitgelegd.nl/examens/na1v092vb.pdf
Uitwerking:
http://www.natuurkundeuitgelegd.nl/examens/na1v092cv.pdf

Ik vond het niet echt logisch?

Daar geldt precies hetzelfde als bij een fietslampje aangesloten aan een paar relatief dikke kabels:  één stroomkring, dus noodgedwongen overal even grote stroomsterkte, dus grootste warmte-ontwikkeling waar dat het moeilijkst gaat. Dat is in het geval van die defibrillator je huid. 

maar schakel een stukje huid parallel aan een koperkabel, en er loopt nauwelijks stroom door de huid 



Grote warmteontwikkeling ontstaat dan in die stukjes stroomkring waar die stroom nét even wat moeilijker stroomt: in de batterij zelf, en door de contactpuntjes van een schakelaar. 

Dus in geval van deze parallelschakeling is er kleine weerstand bij de plek waar het huid bevindt zoals in dat plaatje? 

Nee, de huid heeft een grote weerstand, en daarom gebeurt er bij een parallelschakeling niks in die huid omdat er nauwelijks stroom gaat lopen.

de schakelaar heeft een iets hogere weerstand dan de rest van de draad in de onderste stroomkring waarmee het in serie staat en daarom vindt daar wél warmte-ontwikkeling plaats. Neem in de onderste stroomkring een weerstand op (bijv een gloeilampje) en de stroomsterkte daalt in die stroomkring dan dramatisch. Het lampje heeft dan een veel grotere weerstand dat de schakelaar, het lampje gaat gloeien.

De schakelaar staat parallel aan de huid. De schakelaar heeft een veel lagere weerstand dan de huid. Omdat er daardoor een veel grotere stroom door de schakelaar gaat lopen is de warmte-ontwikkeling daar veel groter dan in de huid. 

Maar je moet dan wel aannemen dat de spanning gelijk blijft toch? Of hoeft dat niet? Want R = U/I en als R kleiner is en U blijft gelijk dan moet I groter worden?

Ik weet niet meer hoe ik de bedoeling van je vragen over dit onderwerp moet interpreteren. Alles hangt af van hoe een en ander is geschakeld. 

dus dan maar een paar sommetjes in de hoop dat het kwartje valt:



parallel (spanning gelijk):

weerstand 4 Ω:
I=U/R = 12/4 = 3 A
P=U·I = 12 x 3 = 36 W

weerstand 2 Ω:
I=U/R = 12/2 = 6 A
P=U·I = 12 x 6 = 72 W

conclusie: parallel kleinste weerstand grootste vermogen

serie (stroomsterkte gelijk):
totale weerstand =4+2 = 6 Ω
I= U/R = 12/6 = 2 A

weerstand 4 Ω:
U=I·R = 2 x 4 = 8 V
P=U·I = 8 x 2 = 16 W

weerstand 2 Ω:
U=I·R = 2 x 2 = 4 V
P=U·I = 4 x 2 = 8 W

conclusie: serie grootste weerstand grootste vermogen
 
voeg daarbij dat in de serie van die batterijtester dat grotere vermogen ontwikkeld wordt in een kleiner volume (smaller stripje), en dus zal de temperatuur van dat dunne stukje beduidend sneller stijgen dan dan dat bredere stuk. 

Sorry als ik u heb verward, ik denk dat ik zelf het nog niet helemaal snapte maar die voorbeeldsommen maakt het wel een stuk duidelijker! Heel erg bedankt.

Mij krijg je over dit soort ohm-onderwerpjes niet in de war hoor. Maar er zit ergens een knoop in je hoofd die er zomaar niet uit wil. Beter nu even laten rusten en over een maandje nog eens rustig deze topic bekijken.