Natuurkundige Begrippen. In dit hoofdstuk zullen een aantal begrippen uit de elektriciteitsleer worden besproken. Indien u vertrouwd bent met deze begrippen, dan kunt u dit hoofdstuk overslaan.

Gelijkstroom.

Gelijkstroom is stroom die in een richting stroomt. Een bekend voorbeeld hiervan is de batterij.

Wisselstroom.

Wisselstroom is stroom waarvan de stroomrichting wisselt. Bij de Europese netstroom gebeurt dat honderd keer per seconde. Dit ompolen kan ook als een golflijn voorgesteld worden. Duurteen hele golf (een opwaartse en een neerwaartse beweging) een seconde, dan wordt gesproken van 1 Hertz (Hz). De Europese netstroom heeft 50 opwaartse en 50 neerwaartse bewegingen per seconde, we spreken van 50 Hz. In Amerika is er overal 60 Hz.

Elektrische spanning.

De maateenheid voor elektrische spanning is Volt. Een batterij, dit is gelijkstroom, kan bijvoorbeeld een spanning hebben van 1 V, een autoaccu geeft meestal 12 of 24 V. De netspanning bedraagt 220-230 V.Er bestaat ook draaistroom, dat is stroom van drie x 230 V, waarvan de amplitude ten opzichte van elkaar (120 graden) verschoven is. De spanning bedraagt dan 380 V. Evt illustratie

Stroomsterkte en vermogen.

De stroomsterkte wordt in Ampère (A) uitgedrukt. Spanning x stroomsterkte = vermogen. Als voorbeeld: een lamp heeft een vermogen van 60 Watt, bij 230 V betekent dit een stroomsterkte van 0,27 A, dat is niet erg veel. Wordt er echter een elektrisch kacheltje gebruikt op maximaal vermogen van 3500 W, dan wordt daarmee de volledige ruimte van 16 A van de stroomgroep gebruikt. Iedere andere stroomverbruiker die erbij wordt ingeschakeld zal de stop laten doorslaan.De meeste leidingen zijn bij 16 Ampère gezekerd. Reden waarom het niet mogelijk is om en een elektrische oven en een wasmachine gelijktijdig op een groep aan te zetten. De oven gebruikt ca. 2000 W, de wasmachine ook ongeveer zoveel, bij elkaar is dat meer dan 18 A. Reden waarom een groep op 16 A gezekerd wordt, is omdat hoe groter de stroomsterkte is hoe meer warmte in de draad wordt ontwikkeld ten gevolge van de weerstand van de draad zelf. De draad zou bij een hogere stroomsterkte te warm kunnen worden, waardoor brand kan ontstaan.Een dunne draad heeft een grotere weerstand dan een dikkere draad. Gloeilampen werken volgens dat principe, er wordt een dunne draad gebruikt die warm wordt en dan gaat gloeien. Uit bovenstaande kan geconcludeerd worden dat een 12 Volt installatie dikkere draden nodig heeft dan een 230 Volt installatie. Zie de volgende berekening: Een 12 V/25 W lamp heeft een stroomsterkte van ruim 2 A nodig; een 230 V/25 W lamp heeft een stroomsterkte van 0,11 A.

Frequentie.

Zoals bij wisselstroom al bleek, wordt er gesproken over frequenties. De frequentie is maatgevend voor de golflengte of omgekeerd. De frequentie-bereiken kunnen in een aantal verschillende groepen ingedeeld worden.

Het bereik van de ELF-frequenties, Extremely Low Frequency, met een frequentie bereik van 0 tot 300 Hz. De belangrijkste bronnen van ELF-velden zijn: Binnenshuis: het elektriciteitsnet met alle daarop aangesloten apparaten, Aspect Frequentie Eenheid Elektrische wisselvelden laagfrequent (< 100 kHz) Volt / Meter V/m Magnetische wisselvelden laagfrequent (< 100 kHz) Tesla (T) / Gauss (G) Elektromagnetische velden hoogfrequent (> 100 kHz)Magnetische- en el. velden zijn verweven. W/m (W/m) Elektrische gelijkvelden Volt (V) Magnetische gelijkvelden Tesla / Gauss De verschillende soorten velden met de frequenties en eenheden waarin ze worden uitgedrukt.

Elektrische wisselvelden (Hoofdstuk 4.1).

Deze velden worden veroorzaakt door het feit dat iets onder spanning staat. Dat wil zeggen het is aangesloten op het elektriciteitsnet. Dus alle leidingen, stopcontacten, lampen, apparaten die aangesloten zijn op het net, stralen dit elektrische wisselveld uit. Ook zonder dat er stroomloopt. Zelfs hele muren kunnen dit veld uitstralen. Het veroorzaakte veld heeft een stervormige uitbreiding en neemt vrij snel met toenemende afstand tot de bron weer af. Het elektrische veld is afschermbaar, de meeste bouwmaterialenschermen het elektrische wisselveld reeds behoorlijk af, aluminiumfolie dat goed geaard is kan volledig afschermen. De meeteenheid van elektrische wisselvelden is V/m.

Magnetische wisselvelden (Hoofdstuk 4.2).

De veroorzaker van magnetische wisselvelden is de elektrische stroom die vloeit. Een aansluiting op het net alleen is niet genoeg, het apparaat moet aanstaan of de lamp moet branden, dan treden deze velden pas op. De sterkte van het veld is afhankelijk van de stroomsterkte (Ampère), hoe meer stroom er vloeit hoe sterker het magneetveld is. Het neemt met toenemende afstand van de bron vrij snel af.Het veld breidt zich in concentrische cirkels rond de bron uit, als een steen die je in het water gooit. Afschermen is nagenoeg niet mogelijk. Dik metaal heeft een geringe afschermende werking.Magnetische velden zijn wel af te schermen met Mu-metaal, een bijzondere en zeer kostbare legering. De meeteenheid van magnetische velden (magnetische fluxdichtheid) is Tesla . Het magnetische wisselveld is niet met een kompas vast te stellen, zo snel kan de wijzer van het kompas niet draaien, nl. 100/ seconde.Een belangrijke eigenschap van een magnetisch wisselveld is de mogelijkheid binnen dit velde en stroom te induceren. Zo kunnen willekeurige spanningen opgewekt worden afhankelijk van het aantal windingen bij de spoel. Er kan van 220 V laagspanning gemaakt worden. Ook omgekeerd kan van 12 V in de auto 30.000 V gemaakt worden door de bobine. Deze spanning is noodzakelijk om de vonk in de bougie te laten overspringen. Bij een overspringende vonk vindt de ontsteking plaats van het benzine luchtmengsel. Het zal duidelijk zijn dat hier grote magneetvelden kunnen ontstaan.

Elektromagnetische golven (Hoofdstuk 5).

Elektromagnetische golven ontstaan hoofdzakelijk door zenders, maar kunnen ook veroorzaakt worden door apparaten (beeldschermen) en verlichting. Ze staan bekend als radio -, televisie en telefoonrichtzenders. Hieronder vallen de FM zenders, korte-, midden- en lange golf, microgolven en radar. Vanaf het golfbereik 30kHz en hoger komen elektrische en magnetische velden niet meer gescheiden voor. Overal zijn zenders aanwezig, zelfs in onze onmiddellijke nabijheid, het zij voor militaire of civiele doeleinden. Van radar voor vliegtuigen, schepen, militaire doeleinden, tot zenders van radio, televisie, GSM en UMTS, weer- en spionagesatellieten, politiezenders, taxi mobilofoon, walkietalkies, alarminstallaties, infrarood gestuurde garagedeur en autoportieren, babyfoon, wireless LAN, laptop. De lijst is te groot om alles op te noemen.

Elektrostatische velden (Hoofdstuk 6.1).

Deze worden veroorzaakt door materiaaleigenschappen, meestal kunststoffen en zijn afhankelijk van de luchtvochtigheid en het aantal bewegingen. Daardoor kunnen elektrostatische ladingen ontstaan. Zij worden uitgedrukt in V/m. Wie kent niet de vonk die bij de deurkruk overspringt of de trui die knettert bij het uittrekken?Ook natuurlijke materialen kunnen zich opladen, maar deze lading is meestal positief en niet langdurig.

Statische magneetvelden (Hoofdstuk 6.2).

Een statisch magneetveld kent iedereen, het aardmagneetveld, waardoor met het kompas te bepalen is waar het noorden is. De aarde gedraagt zich als een staafmagneet, de kompasnaald wordt aangetrokken door de tegenovergestelde pool. De magneetveld lijnen zijn gesloten lijnen van noord- naar zuidpool. Het statische magneetveld van de aarde is over het algemeen ongeveer overal even sterk, ca. 50.000 nT. Oftewel 50 T. Bijna alle metalen kunnen statisch opgeladen worden en hebben daarmee een statisch magneetveld. Ook hier is de meeteenheid Tesla. Met een kompas is vrij gemakkelijk vast te stellen of een statisch magneetveld, anders dan het aardmagneetveld, aanwezig is. Tot zover enige begrippen die met elektriciteit te maken hebben en die met elkaar het fenomeen elektrostress gemeen hebben.