Wat is een elektrische schakeling?
Om elektronen te laten stromen hebben ze een gesloten circuit nodig. Een elektrische schakeling biedt een volledig, gesloten pad voor elektriciteit. De onderdelen van een stroomkring bestaan uit een belasting of weerstand; draden; en een schakelaar. De energiebron kan een batterij, een thermokoppel, een fotocel of een elektrische generator zijn. De belasting is het deel van de schakeling dat de stroom gebruikt. De belasting van de schakeling biedt altijd enige weerstand tegen de stroom van elektronen. Als gevolg daarvan wordt energie omgezet in warmte, licht of mechanische energie. De schakelaar wordt in een elektrische schakeling gebruikt om de stroom van elektronen te verhinderen. Dit wordt een open schakeling genoemd
Er zijn twee soorten elektrische schakelingen, de serieschakeling en de parallelschakeling.
Serieschakeling
Een serieschakeling is er maar één weg voor de elektronen om te stromen (zie afbeelding van serieschakeling). Het grootste nadeel van een serieschakeling is dat bij een onderbreking van de stroomkring de hele stroomkring open is en er geen stroom zal vloeien. Een voorbeeld van een serieschakeling zijn de lampjes in veel goedkope kerstbomen. Als één lampje uitgaat, gaan ze allemaal uit.
Parallelle schakeling
In een parallelle schakeling zitten de verschillende delen van de elektrische stroomkring op verschillende takken. Er zijn verschillende paden waarlangs elektronen kunnen stromen. Als er een onderbreking is in een tak van de stroomkring kunnen er nog steeds elektronen stromen in andere takken (zie afbeelding van parallelle stroomkring). Uw huis is in een parallelschakeling bedraad, dus als één lamp uitgaat, blijft de andere branden.
Elektrische schakelingen in uw huis
In uw huis zult u merken dat de meeste stopcontacten 3 pinnen hebben. Aan het stopcontact zijn drie draden verbonden. Twee van de draden lopen parallel aan elkaar en hebben een potentiaalverschil van 120 volt in de VS, in Europa is het potentiaalverschil 220 volt. De derde draad is verbonden met de aarde. Een draad die met de aarde is verbonden zorgt voor de kortste weg van elektronen naar de aarde. Deze derde draad voert geen stroom. De draad is gewoon een veiligheidsvoorziening tegen kortsluiting. Er is sprake van kortsluiting wanneer een ongelukje gebeurt waardoor de elektriciteit een kortere weg neemt binnen het circuit. Deze kringen hebben minder weerstand en daardoor vloeit er meer stroom. Als de hoogspanningsdraad het andere metalen oppervlak van een apparaat raakt, zal het hele apparaat stroom trekken en de persoon die het aanraakt een schok geven. De aarddraad heeft een kortere stroomkring en is dus een veiligheidsvoorziening: in plaats van dat er stroom door het apparaat loopt, vloeit deze naar de aarde.
Circuitveiligheidsvoorzieningen – zekeringen en stroomonderbrekers
Uw huis staat maar een beperkt stroomverbruik per keer toe. Afhankelijk van de bedrading kan er in sommige huizen wel 150 ampère tegelijk het hele huis binnenkomen, verdeeld over vele stroomkringen. Het gemiddelde circuit in een huis is 15 of 20 ampère. Als er meer stroom door de draden loopt, worden ze warm en kan er brand ontstaan. Daarom zijn er apparaten nodig die de stroom stoppen als de stroomsterkte te hoog wordt. Een zekering is een veelgebruikt apparaat in veel huizen. Binnenin de zekering zit een klein strookje metaal. Wanneer de stroom die erdoor loopt te hoog wordt, zal het dunne stripje smelten en dit zal tot gevolg hebben dat de stroomkring onderbroken wordt.
Zekers hebben het nadeel dat wanneer de zekering is doorgebrand, deze moet worden vervangen. Een betere oplossing is het gebruik van een zogenaamde stroomonderbreker. Een stroomonderbreker heeft een schakelaar die opengaat als de stroomsterkte te hoog is. Hierdoor wordt voorkomen dat er nog stroom loopt. De schakelaar kan handmatig worden gesloten nadat de hoeveelheid stroom die wordt gebruikt is afgenomen. Een voorbeeld: wanneer u te veel elektronische apparaten in uw huis aanzet die meer dan 15 ampère verbruiken, gaat de stroomonderbreker uit