Elektronica 101: We houden de spanning erin

Om de spanning wat op te bouwen: In dit stukje wil ik wat meer algemene dingen uitleggen over spanning, gevaren, frequentie en golflengte.

Het “lichtnet”

In Nederland is de vaste spanning op het “lichtnet” (je stopcontacten, of eigenlijk je “wandcontactdozen”) al langere tijd 230 VAC. VAC staat voor Volt AC, AC=Alternating Current, =Wisselstroom, zie verderop). Vroeger was dit 220 VAC. De meeste apparaten die je tegenwoordig koopt kunnen met 100 tot 240 VAC of in ieder geval met 210 tot 240 VAC overweg..

Netspanningen en frequenties wereldwijd
Netspanning en netfrequentie over de wereld. Bron: Wikipedia over Lichtnet

Omdat in een aantal andere landen de spanning op het lichtnet anders is dan in Nederland, maken steeds meer fabrikanten hun apparaten slim genoeg om met alle voorkomende spanningen te kunnen werken.

Gelijkstroom

Bij gelijkstroom heb je 1 plus (+, V, VCC) en een min (-, GND ook wel aarde genoemd). Er stroomt alleen maar stroom van de plus naar de min. Gelijkstroom wordt aangeduid met DC, wat staat voor Direct Current.
Voorbeelden van gelijkstroombronnen zijn alle batterijen en accu’s. In de meeste apparaten wordt wisselstroom omgezet naar gelijkstroom omdat de meeste circuits op gelijkstroom werken. Ook wordt de spanning vaak omlaag gebracht met een transformator of adapter.

Wisselstroom

Wisselstroom wordt aangeduid met AC, wat staat voor Alternating Current.
Je ziet ook vaak de afkorting VAC, wat staat voor Volt Alternating Current. Ook wordt dit vaak met een ~ symbool weergegeven.
Bij wisselstroom is er sprake van 1 nuldraad, meestal waarop geen spanning staat en 1 of meerdere fasedraden waarop de spanning continu varieert van +230 Volt naar -230 Volt (NL). De snelheid waarmee die spanning op de fasedraad wisselt noemen we de frequentie en deze wordt uitgedrukt in Hertz (Hz) Hierover verderop meer. In Nederland is de netspanning ~230 VAC, 50 Hz.

Zwakstroom, sterkstroom, krachtstroom

Er wordt wel eens gesproken over zwakstroom, sterkstroom, krachtstroom en hoogspanning. Deze termen zijn niet echt vastgelegd maar globaal kun je deze grenzen gebruiken: tot 50 Volt spreekt men vaak van zwakstroom. Vervolgens wordt tot 230 Volt gezien als sterkstroom. Alles daarboven (o.a. 3 fasenstroom voor een oven of kookplaat) benoemd men vaak als krachtstroom. Hoogspanning wordt vooral gebruikt voor Voltages van 1000 Volt (1 KiloVolt) en hoger. Dit komt o.a. voor in transformatorhuisjes, hoogspanningsleidingen, ontstekingsmeganismes en tasers.

Gevaarlijke stroom

Wanneer is spanning of stroom gevaarlijk voor mensen? Het antwoord daarop is niet zo eenvoudig. Het heeft namelijk met een aantal factoren te maken. De spanning is een factor, maar deze is niet doorslaggevend. Vooral de hoeveelheid stroom die door je lijf gaat is bepalend en dat heeft te maken met je huidweerstand en omgevingsfactoren. Ook maakt het groot verschil of het gelijkstroom of wisselstroom is.

Globaal zul je niet doodgaan aan gelijkspanning tot 120 Volt en wisselspanning tot 50 Volt. Je huidweerstand is daarvoor groot genoeg om schade te beperken. Als je huid nat of flink bezweet is kun je beter de helft van deze Voltages hanteren en zet je stroom op een vloeistof dan is een een 30 V-DC en 12 VAC nog veilig. Bij te hoge voltages is 30 mA (milliAmpere) al dodelijk. Voor mensen met een pacemaker is zelfs 10 mA al dodelijk.
De elektronica die we op deze site behandelen zal nooit boven deze grenzen uitkomen tenzij expliciet anders vermeld. Een Arduino werkt met 3,3 of 5 Volt: totaal ongevaarlijk voor mens en dier.

Frequentie

FrequentieFrequentie wordt aangeduid met een ƒ en gemeten in Hertz (Hz). 1 Hertz betekent dat er 1 keer per seconde een complete signaalcyclus is.
Het lichtnet in Nederland heeft een frequentie van 50 Hz; dit betekent dat de fasedraad 50 keer per seconde van +230 Volt naar -230 Volt en weer terug wisselt. In sommige andere landen wordt een frequentie van 60 Hz gebruikt.

Hoorbare frequenties

Een signaal tussen de 20 en 20.000 Hz is hoorbaar voor het menselijk gehoor als het luchttrillingen = geluidsgolven veroorzaakt. Een speaker / luidspreker is speciaal ontworpen om een signaal om te zetten in geluidsgolven. Ook een piëzo-element is daarvoor bedoeld. Een microfoon is het tegenovergestelde: deze kan geluidsgolven detecteren/meten.

Hoewel het menselijk gehoor 50 en 60 Hz kan horen, kun je het lichtnet niet horen. Heel soms is het wel hoorbaar als de zware brom in speakers als deze niet goed “ontstoord” zijn.

Golflengte

GolflengteNauw verwant aan de frequentie is de golflengte. De golflengte wordt aangeduid met een “λ” en gemeten in meters (nanometer, micrometer…) De golflengte van een periodiek verschijnsel is de lengte van een golf. Dat wil zeggen de afstand tussen twee opeenvolgende punten met dezelfde fase.

Amplitude

Dit stukje zou niet compleet zijn als ik ook amplitude niet zou behandelen. Amplitude is de hoogte van een golf gemeten vanaf de middenas. Voor de amplitude gebruiken we het symbool ϒ en we meten het net als golflengte in meters.

Meer informatie:

Leave a Reply

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.