Elektrische weerstand

Elk lampje, apparaat of ander component waarin elektrische energie wordt omgezet heeft een weerstand. Zo'n component is namelijk een soort 'hindernis' voor de elektronen die genomen moet worden. De grootheid weerstand geeft aan hoeveel moeite het voor de elektronen kost om door de component in de schakeling te gaan.

Hoe groter de weerstand (in ohm) is, hoe meer spanning (in volt) er nodig is om een ampère stroom door de component heen te krijgen.

Rekenen aan weerstand

De weerstand R van een lampje, apparaat of andere component is de spanning die nodig is om één ampère stroom er doorheen te krijgen. Je kunt deze dus berekenen door de spanning U (in volt) over de component te delen door de stroomsterkte I (in ampère) door de component. Dit wordt ook wel de wet van Ohm genoemd, vernoemd naar de Duitse natuurkundige Georg Simon Ohm die in de negentiende eeuw onderzoek deed naar de weerstand van draden. De eenheid van weerstand is dan ook ohm (Ω).

De weerstand bepalen

Je kunt de weerstand van een component in een schakeling dus berekenen als je weet hoe groot de stroomsterkte door de component is en welke spanning er over de component staat. Om deze te meten heb je een stroommeter en een spanningsmeter nodig. De stroommeter (ampèremeter) wordt in de schakeling opgenomen. Deze 'telt' als het ware het aantal elektronen dat elke seconde door de meter gaat. Met de spanningsmeter (voltmeter) kun je vóór en ná het apparaat kijken hoeveel energie het elektron bij zich draagt, het verschil daartussen is de spanning. Daarom moet de spanningsmeter altijd parallel aan het apparaat aangesloten worden. Hieronder staat een voorbeeld waarin de weerstand van een lampje wordt bepaald.

Verband tussen stroomsterkte en spanning

Als de weerstand van een component in de schakeling constant is, is er een rechtevenredig verband tussen de stroomsterkte I en de spanning U. Dit betekent dat bij een twee keer zo grote spanning de stroomsterkte ook twee keer zo groot is. Dit volgt uit de formule: U = I x R. Als je een grafiek maakt waarin je de stroomsterkte uitzet tegen de spanning krijg je dan een rechte lijn. Een component die hieraan voldoet noemen we een ohmse weerstand.

Lang niet alle componenten zijn ohmse weerstanden. Het (I,U)-diagram is dan geen rechte lijn, er is dus geen rechtevenredig verband tussen de spanning en de stroomsterkte. Een voorbeeld hiervan is het gloeilampje: bij een grotere spanning wordt de weerstand van het lampje groter. Dit komt omdat de temperatuur van de gloeidraad hoger wordt waardoor de atomen in de draad harder gaan trillen. Daardoor kunnen de elektronen moeilijker door de gloeidraad heen.

Weerstand en weerstand

Het woord 'weerstand' wordt in het Nederlands voor twee dingen gebruikt. Allereerst als natuurkundige grootheid, zoals hiervoor beschreven: de weerstand (in ohm) is de spanning gedeeld door de stroomsterkte (R = U/I). Het symbool R is afkomstig van het Engels woord voor de grootheid weerstand: resistance.

Met het woord 'weerstand' kan echter ook een component in een elektrische schakeling worden bedoeld, in het Engels heet zo'n component resistor. Zo'n weerstand wordt in de praktijk vaak gebruikt om in een schakeling de stroom kleiner te maken of de spanning te verdelen. In een weerstand wordt elektrische energie omgezet in warmte. Er zijn vele soorten weerstanden die in schakelingen gebruikt kunnen worden, zie de voorbeelden hieronder.

Even terug naar de natuurkundige grootheid weerstand: niet alleen weerstanden hebben dus een weerstand, maar álle elementen van een elektrische schakeling. Dus ook motortjes, lampjes, ledjes enzovoorts. Ook de snoertjes in een elektrische schakeling hebben een weerstand, maar deze is (omdat de snoeren dik en van koperdraad zijn) zó klein dat je deze (als er niks anders vermeld staat) mag verwaarlozen.

Bijzondere weerstanden