Elektriciteit. We gebruiken het allemaal dagelijks. Maar hoe ontstaat het eigenlijk? Lees maar mee!
Atomen met elektronen
Het kleinste deeltje waar we eerst naar moeten kijken is een atoom. Dit atoom heeft een kern waar ‘elektronen’ omheen draaien. Dit zijn hele kleine deeltjes die heen en weer bewegen. Bij deze bewegingen, bijvoorbeeld door een stroomkabel, produceren zij stroom. Vrije elektronen zitten niet per se vast binnen een atoom en kunnen zich dus door andere atomen voortbewegen.
Geleider of isolator?
Materialen waarin elektronen vrij kunnen bewegen, noemen we ‘geleiders’. Onder andere alle soorten metaal zijn geleiders. Binnen de geleiders bestaan er natuurlijk ook nog verschillende soorten: in sommige materialen kunnen elektronen een stuk makkelijker bewegen dan in andere. Dat zijn dus betere geleiders. Materialen waarin elektronen helemaal niet vrij kunnen bewegen, noemen we ‘isolatoren’. Hout en plastic zijn hier goede voorbeelden van.
Gesloten systeem
Die bewegende elektronen worden dus gebruikt om energie te transporteren van een energiebron (bijvoorbeeld een batterij) naar een apparaat (bijvoorbeeld een lampje) om daar op één of andere manier werk te verrichten. Daarvoor moet de batterij verbonden worden met het lampje door stroomkabels. Eén kabel is hier niet genoeg; er zouden dan een paar elektronen van de batterij naar de lamp bewegen, en vervolgens niet verder kunnen. De elektronen moeten door de gloeidraad van de lamp heen stromen en vervolgens weer teruggaan naar de batterij, zodat de elektronen door kunnen blijven stromen. Met andere woorden: de stroomkring moet gesloten zijn. De energiebron werkt dan als een soort ‘pomp’ voor de elektronen, die rond blijven bewegen.
Tegenpolen
Elektronen hebben een negatieve lading. Dat betekent niet dat die lading ‘achteruit’ loop of zoiets, het enige wat dat betekent is dat de lading van een elektron tegengesteld is aan die van een proton, die een positieve lading heeft. Twee tegengestelde ladingen trekken elkaar aan, terwijl twee dezelfde ladingen elkaar afstoten; net zoals twee dezelfde magneten elkaar afstoten. Aan de ene kant van de energiebron (de minpool) zijn er heel veel elektronen aanwezig, terwijl er aan de andere kant (de pluspool) juist heel weinig zijn.
Dat elektronen een ‘negatieve’ lading hebben leidt er alleen wél toe dat er iets raars gebeurt in een gesloten stroomkring: de elektronen bewegen namelijk van de pluspool van de batterij door de lamp heen naar de andere minpool. Daardoor gaat er negatieve lading weg van de minpool, en dat heeft hetzelfde effect als wanneer er positieve lading naar de minpool tóe zou bewegen, bij de pluspool vandaan. De lading ‘beweegt’ in een stroomkring dus in tegengestelde richting aan de elektronen. Je moet dus altijd zorgen dat je deze twee stromen uit elkaar houdt wanneer je met elektriciteit bezig bent.