Als we meerdere lampjes op een spanningsbron aansluiten, dan kunnen we dat op verschillende manieren doen. Links zien we de zogenaamde serieschakeling In een serieschakeling zijn alle lampjes in dezelfde stroomkring opgenomen. Als we in deze schakeling één lampje losdraaien, dan wordt deze stroomkring verbroken en gaan alle lampjes uit. Rechts zien we de zogenaamde parallelschakeling. In een parallelschakeling heeft elk lampje zijn eigen stroomkring. Als we in deze schakeling één lampje losdraaien, dan wordt slechts één van de stroomkringen verbroken. De andere lampjes blijven in dit geval gewoon branden. Als er een schakeling wordt gebouwd uit meerdere lampjes en het is niet serie en niet parallel, dan noemen we dit een gemengde schakeling.

Laten we eens kijken hoe het zit met de stroomsterkte in deze verschillende schakelingen. In de onderstaande animatie zien we lading stromen door een serieschakeling. In een serieschakeling gaat alle lading door alle lampjes heen. De hoeveelheid lading die uit de spanningsbron stroomt is dus gelijk aan de hoeveelheid ladingen die het rechter lampje in stromen en even later het linker lampje in stromen. De stroomsterkte is in een serieschakeling dus in alle onderdelen gelijk.

In een parallelschakeling zijn er meerdere stroomkring waarover de lading zich verdeelt. Hoe de stroomsterkte zich verdeelt hangt af van de weerstand van de lampjes. Alleen als de lampjes dezelfde weerstand hebben, zal de stroomsterkte door beide lampjes gelijk zijn.

We gaan nu ook de twee onderstaande gemengde schakelingen bestuderen. Hieronder zien we 4A uit de spanningsbron stromen. Al deze ladingen komen aan bij de rechter lamp. Hier is de stroomsterkte dus ook 4A. Daarna splitsen de ladingen op. Stel dat 1A bovenlangs gaat, dan weet je dat de rest (3A) onderlangs moet gaan.

In de onderstaande afbeelding stroom 10A uit de spanningsbron. Bij punt P splitsen de ladingen op. Als blijkt dat 2A linksaf gaat, dan moet de rest (8A) dus bovenlangs gaan. Deze 8A gaat door beide bovenstaande lampjes heen. Door elk stroomt dus 8A.

➍ Het opsplitsen en samenkomen van de ladingen kunnen we ook wiskundig samenvatten. In het bovenstaande voorbeeld zien we dat de stroomsterkte die naar punt P stroomt gelijk moet zijn aan de stroomsterkte die van punt P wegstroomt. Wiskundig schrijven we dit als: $$ \sum I_{in} = \sum I_{uit} $$ Als we stromen die naar een knooppunt toe gaan positief noemen en stromen die van een knooppunt af gaan negatief, dan kunnen we deze formule nog simpeler opschrijven: $$ \sum I = 0 $$ We noemen dit de wet van Kirchhoff voor de stroomsterkte.

Nu kijken we naar de spanning in de verschillende schakelingen. Hieronder zien we bijvoorbeeld een serieschakeling. Stel dat de spanningsbron een spanning van 20V heeft, dan betekent dit dat elke lading 20J aan energie meekrijgt om te besteden in de schakeling. Elke lading die door deze schakeling gaat moet door beide lampjes heen. Als gevolg moet een lading zijn energie dus verdelen over de lampjes. De 20V aan spanning wordt dus verdeeld over de lampjes. Hoe de spanning precies verdeeld wordt hangt af van de weerstand van de lampjes. Alleen als de lampjes dezelfde weerstand hebben, zal de spanning over beide lampjes gelijk zijn.

In een parallelschakeling gaat een enkele lading maar door één lampje heen. Elke lading besteed dus al zijn energie in slechts één lampje. Als de spanningsbron een spanning van 20V heeft, dan heeft in een parallelschakeling elk lampje ook een spanning van 20V. Het veranderen van de weerstanden heeft hier geen invloed op.

Nu tijd voor een gemengde schakelingen. De onderstaande schakeling bestaat uit twee stroomkringen (in rood aangegeven). Sommige ladingen gaan door de ene stroomkring en sommige gaan door de andere stroomkring. In elke stroomkring moet de lading in totaal 12J kwijtraken. Als gegeven is dat de rechter lamp een spanning van 8V heeft, dan moeten de twee linker lampen dus elk een spanning van 4V hebben. Op deze manier wordt in elke stroomkring 12J aan energie besteed.

➍ Voor elke stroomkring geldt dus dat de spanning van de spanningsbron gelijk is aan de spanning van de onderdelen bij elkaar opgeteld. In wiskundetaal geven we dit weer als: $$ U_{bron} = \sum U $$ $$ (\text{voor elke stroomkring})$$ Als we de spanning over de spanningsbron negatief noemen en de spanning over de componenten positief, dan kunnen we deze formule nog simpeler opschrijven: $$ \sum U = 0 $$ We noemen dit de wet van Kirchhoff voor de spanning.

Zorg dat je de lading van het elektron kan vinden in BINAS.

Zorg dat je weet wat stroomsterkte is en dat dit gemeten wordt in ampère.

Zorg dat je de wet van Kirchhoff kan toepassen in verschillende schakelingen.

//

Zorg dat je weet wat een serie- en een parallelschakeling is.