Hoofdbanner

Iedereen die wel eens de stekker uit een stopcontact heeft gehaald, kent het verschijnsel dat er soms een vonk overspringt tussen de twee aansluitingspunten. Hoe kan dit, waardoor ontstaat die vonk?

Daarvoor moeten we in het jaar 1820 beginnen. Toen namelijk stuurde Hans Christian Ørsted een elektrische stroom door een koperen draad. Hij zag dat een kompasnaaldje dat vlak bij de draad stond, begon te draaien en een andere stand innam. Kennelijk werd er door de elektrische stroom een magnetisch veld opgewekt.
Later ontdekte men dat in een spoel (dit is: koperdraad gewikkeld om een eventuele kern) een elektrische stroom kan gaan lopen wanneer men daar een bewegende magneet in de buurt houdt. Dit is de manier waarop men tegenwoordig elektriciteit opwekt, zie de dynamo aan je fiets of de generator in een elektriciteitscentrale. 

                      
      Fietsdynamo 2.1

           Fietsdynamo     

Nog weer later ontdekte men het begrip magnetische flux. Dit is de hoeveelheid omvatte magnetisch veldlijnen door een oppervlak. Pas wanneer die verandert, ontstaat er een spanning en een stroom. Deze opgewekte spanning en stroom noemt men in de natuurkunde de inductiespanning en de inductiestroom. 

De formule voor de inductiespanning luidt:   Uind = N · ∆ϕ / ∆t

Waarbij N het aantal windingen van de spoel is, ∆ϕ de veranderende magnetische flux en ∆de tijd waarin de flux verandert. Des te korter de tijd, des te sneller dus de beweging van magneet t.o.v. spoel is, des te groter de inductiespanning. Des te groter de veranderende magnetisch flux is, idem dito.

         

   Elektromagneet

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Een elektrische stroom door een spoel wekt een magnetisch veld op 

Echter, de inductiestroom wekt op zijn beurt ook weer een magnetisch veld op, een nieuw magnetisch veld ten opzichte van het oude waardoor de inductiestroom ontstond. Het blijkt nu dat dit nieuwe magnetische veld het oude veld tegenwerkt. 
Dit heet de wet van Lenz: de inductiestroom heeft een zodanige richting, dat hij de oorzaak van zijn ontstaan tegenwerkt.

Dit heeft belangrijke consequenties. Wanneer je een apparaat hebt met veel spoelen in de stroomkring, zoals bij een stofzuiger of een boormachine, zal bij het inschakelen van de stroom een magnetisch veld in die spoelen opgewekt worden dat de stroom juist tegenwerkt. Er ontstaat even een soort van tegenstroom. Dit is te herkennen aan het feit dat het apparaat even de tijd nodig heeft om op gang te komen. Pas na enkele seconden draait het op volle toeren, dan is als het ware die tegenwerking overwonnen.

Andersom, wanneer het apparaat is uitgeschakeld, staat er nog wel een spanning van 230 volt op, mits de stekker nog in het stopcontact zit. Wanneer je de stekker eruit haalt, valt die spanning in één keer weg. De tegenwerking bestaat nu uit het feit dat de spoelen de spanning juist willen laten toenemen. Het gevolg is een meewerkende inductiespanning die kortstondig zeer groot kan zijn. Dit omdat ∆zeer klein is, zie de formule voor de inductiespanning (delen door een klein getal is vermenigvuldigen met een groot getal).             

Het gevolg is dat gedurende een fractie van een seconde de spanning binnen het apparaat kan oplopen tot tienduizenden volts! Deze spanning ontlaadt zich door de lucht heen tussen de twee polen van de stekker, precies als een bliksemflits tijdens onweer. Deze kortstondige ionisatie van de lucht zien wij als een vonk. Dit effect is overigens nog groter wanneer de stofzuiger, strijkbout of boormachine nog aan staat terwijl je de stekker eruit trekt. Probeer het maar eens, leuk om te zien. En niet gevaarlijk.