--- title: "Geleiders en isolatoren" book: "Natuurkunde basisschool en onderbouw" subject: physics language: nl chapter: 22 exercises: 11 source: https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/22-geleiders-en-isolatoren --- # Hoofdstuk 22 — Geleiders en isolatoren Waarom zijn elektriciteitsdraden van metaal gemaakt — maar in plastic gekleed? Waarom geleidt het bruggetje van de [schakelaar](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/16-een-eerste-stroomkring#ex-g3-first-electric-circuit-switch) de stroom, terwijl zijn omhulsel je vingers veilig houdt? Vorig jaar sloten we lussen; dit jaar vragen we door welke materialen elektriciteit überhaupt kan reizen. Het antwoord sorteert elk materiaal in twee soorten: [geleiders](#def-g4-conductors-insulators-conductor) en [isolatoren](#def-g4-conductors-insulators-insulator). ## 22.1 De tester **Methode 22.1 (Een tester bouwen).** Bouw de lus van vorig jaar — [batterij](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/16-een-eerste-stroomkring#def-g3-first-electric-circuit-battery), draadjes, [lampje](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/16-een-eerste-stroomkring#def-g3-first-electric-circuit-bulb) — maar laat er met opzet één onderbreking in: twee vrije draadeinden, een vingerbreedte uit elkaar. 1. raak de twee vrije einden aan elkaar: het [lampje](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/16-een-eerste-stroomkring#def-g3-first-electric-circuit-bulb) brandt — de tester werkt; 2. overbrug de onderbreking met het voorwerp dat je onderzoekt, met een metalen uiteinde stevig tegen elk draadje; 3. kijk naar het [lampje](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/16-een-eerste-stroomkring#def-g3-first-electric-circuit-bulb) : [licht](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/3-licht-en-schaduw#def-g1-light-and-shadows-source) betekent dat de elektriciteit het voorwerp is overgestoken; donker betekent dat het niet lukte. Het [lampje](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/16-een-eerste-stroomkring#def-g3-first-electric-circuit-bulb) geeft het antwoord: het brandt precies dan als het onderzochte voorwerp de lus sluit. ![De tester: een gezonde lus met één onderbreking. Wat de onderbreking overbrugt, wordt onderzocht — het lampje laat zien of de stroom erdoorheen komt.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g4-conductors-insulators/fig-4dbde60df37d.svg) *De tester: een gezonde lus met één onderbreking. Wat de onderbreking overbrugt, wordt onderzocht — het [lampje](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/16-een-eerste-stroomkring#def-g3-first-electric-circuit-bulb) laat zien of de stroom erdoorheen komt.* ## 22.2 Geleiders en isolatoren **Definitie 22.2 (Geleider).** Een *geleider* is een materiaal dat elektriciteit erdoorheen laat reizen. In de tester sluit een geleider die de onderbreking overbrugt de lus, en brandt het [lampje](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/16-een-eerste-stroomkring#def-g3-first-electric-circuit-bulb). **Definitie 22.3 (Isolator).** Een *isolator* is een materiaal dat elektriciteit tegenhoudt. De onderbreking met een isolator overbruggen laat de lus net zo open als daarvoor: het [lampje](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/16-een-eerste-stroomkring#def-g3-first-electric-circuit-bulb) blijft donker. **Voorbeeld 22.4 (Een ochtend proeven).** Uitslagen van een tester in de klas: een stalen paperclip — [licht](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/3-licht-en-schaduw#def-g1-light-and-shadows-source). Een muntje — [licht](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/3-licht-en-schaduw#def-g1-light-and-shadows-source). Aluminiumfolie — [licht](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/3-licht-en-schaduw#def-g1-light-and-shadows-source). Een sleutel — [licht](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/3-licht-en-schaduw#def-g1-light-and-shadows-source). Een plastic liniaal — donker. Een houten potlood — donker. Een glazen knikker — donker. Een rubberen gum — donker. Een strookje papier — donker. Het patroon springt eruit: de voorwerpen die het [lampje](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/16-een-eerste-stroomkring#def-g3-first-electric-circuit-bulb) laten branden zijn allemaal van metaal. **Propositie 22.5 (Metalen geleiden).** Alle metalen geleiden elektriciteit — ijzer, koper, aluminium, goud, stuk voor stuk, en daarom verraste de kieskeurigheid van de [magneet](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/6-magneten#def-g1-magnets-magnet) over ijzer ons wel, maar zal de tester dat nooit doen. De meeste andere alledaagse vaste stoffen — plastic, hout, glas, rubber, papier, was — zijn [isolatoren](#def-g4-conductors-insulators-insulator). **Opmerking 22.6 (Geleider is niet magnetisch).** Verwar de twee talenten van metaal niet. De [magneet](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/6-magneten#def-g1-magnets-magnet) kiest alleen ijzer en zijn familie; de elektrische stroom is veel minder kieskeurig en reist door *elk* metaal. Het aluminiumfolie dat je [magneet](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/6-magneten#def-g1-magnets-magnet) negeerde, draagt de stroom prachtig — twee verschillende spellen, twee verschillende regels. ## 22.3 Geleiders en isolatoren werken samen **Voorbeeld 22.7 (Anatomie van een draad).** Kijk naar het uiteinde van de kabel van een lamp waar hij de stekker in gaat: binnenin loopt glanzend koper — een [geleider](#def-g4-conductors-insulators-conductor), de weg van de stroom; eromheen zit gekleurd plastic gewikkeld — een [isolator](#def-g4-conductors-insulators-insulator), het hek langs die weg. Het koper doet het werk; het plastic houdt de stroom binnen en jouw vingers buiten. Elke kabel in je huis combineert de twee: een [geleider](#def-g4-conductors-insulators-conductor) in een [isolator](#def-g4-conductors-insulators-insulator). ![Een elektrische kabel uitgekleed: een koperen weg voor de stroom, in een plastic hek voor de veiligheid.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g4-conductors-insulators/fig-18c20515df46.svg) *Een elektrische kabel uitgekleed: een koperen weg voor de stroom, in een plastic hek voor de veiligheid.* ![Het doorgesneden uiteinde van een kabel, in het echt: glanzende koperdraadjes — de geleider — in hun gekleurde plastic mantel — de isolator.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g4-conductors-insulators/img-8d572e6def44.jpg) *Het doorgesneden uiteinde van een kabel, in het echt: glanzende koperdraadjes — de [geleider](#def-g4-conductors-insulators-conductor) — in hun gekleurde plastic mantel — de [isolator](#def-g4-conductors-insulators-insulator).* **Voorbeeld 22.8 (Alledaagse voorwerpen lezen).** Nu verklaren veel ontwerpen zichzelf. De [schakelaar](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/16-een-eerste-stroomkring#ex-g3-first-electric-circuit-switch): een metalen bruggetje (dat moet stroom dragen) in een plastic behuizing (jouw vinger niet). De schroevendraaier van de elektricien: stalen blad, dikke isolerende greep. Het stopcontact: metaal diep binnenin, plastic aan de buitenkant. Hoogspanningsmasten dragen blote metalen kabels hoog buiten bereik, hangend aan lange isolerende schijven zodat de stroom niet in de mast kan weglekken. **Opmerking 22.9 (Water, mensen, en waarom er regels zijn).** Er moet nog één [geleider](#def-g4-conductors-insulators-conductor) genoemd worden: *vochtige dingen* — waaronder vochtige mensenhuid. Wij geleiden slecht, maar het stopcontact duwt zo machtig dat slecht ruimschoots genoeg is. Dat is de diepe reden achter de veiligheidsregels die je kent: prik nooit in stopcontacten, raak nooit iets elektrisch aan met natte handen, en houd föhns ver van het bad. De batterijtester is veilig *doordat* de duw van een [batterij](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/16-een-eerste-stroomkring#def-g3-first-electric-circuit-battery) minuscuul is; het stopcontact vergeeft niets. ## 22.4 Oefeningen **Oefening 22.1 ★.** Wat is een [geleider](#def-g4-conductors-insulators-conductor)? En een [isolator](#def-g4-conductors-insulators-insulator)? Welke van de twee laat het [lampje](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/16-een-eerste-stroomkring#def-g3-first-electric-circuit-bulb) van de tester branden? **Oplossing van Oefening 22.1.** Een [geleider](#def-g4-conductors-insulators-conductor) laat elektriciteit erdoorheen reizen; een [isolator](#def-g4-conductors-insulators-insulator) houdt haar tegen. De [geleider](#def-g4-conductors-insulators-conductor) laat het [lampje](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/16-een-eerste-stroomkring#def-g3-first-electric-circuit-bulb) branden — hij sluit de lus. **Oefening 22.2 ★.** Sorteer in [geleiders](#def-g4-conductors-insulators-conductor) en [isolatoren](#def-g4-conductors-insulators-insulator): een stalen lepel; een kurk; aluminiumfolie; een glas; een koperen muntje; een plastic bouwsteentje. **Oplossing van Oefening 22.2.** [Geleiders](#def-g4-conductors-insulators-conductor): de stalen lepel, het aluminiumfolie, het koperen muntje. [Isolatoren](#def-g4-conductors-insulators-insulator): de kurk, het glas, het plastic bouwsteentje. **Oefening 22.3 ★.** Hoe controleer je vóór elke proef of de tester zelf werkt? Waarom is die controle belangrijk? **Oplossing van Oefening 22.3.** Raak de twee vrije einden rechtstreeks aan elkaar: het [lampje](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/16-een-eerste-stroomkring#def-g3-first-electric-circuit-bulb) moet branden. Als de tester zelf stuk is, zou elk voorwerp een [isolator](#def-g4-conductors-insulators-insulator) lijken — de controle beschermt tegen het beschuldigen van onschuldigen. **Oefening 22.4 ★.** Een onderzocht voorwerp laat het [lampje](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/16-een-eerste-stroomkring#def-g3-first-electric-circuit-bulb) donker. Geef twee mogelijke redenen — één over het voorwerp, één over slordig testen. **Oplossing van Oefening 22.4.** Of het voorwerp is een [isolator](#def-g4-conductors-insulators-insulator) — of er is slordig getest: een draadeinde dat verf, lak of vuil raakt in plaats van stevig tegen het blote materiaal van het voorwerp te drukken (of een verbinding is losgeraakt). **Oefening 22.5 ★.** Waarom is een lampkabel vanbinnen koper en vanbuiten plastic? Welke taak heeft elk materiaal? **Oplossing van Oefening 22.5.** Het koper geleidt: het is de weg van de stroom naar de lamp. Het plastic isoleert: het houdt de stroom in de draad en vingers veilig erbuiten. **Oefening 22.6 ★.** Welk deel van een [schakelaar](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/16-een-eerste-stroomkring#ex-g3-first-electric-circuit-switch) is een [geleider](#def-g4-conductors-insulators-conductor) en welk een [isolator](#def-g4-conductors-insulators-insulator)? Waarom heeft hij allebei nodig? **Oplossing van Oefening 22.6.** Het metalen bruggetje geleidt — het moet de lus sluiten als de [schakelaar](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/16-een-eerste-stroomkring#ex-g3-first-electric-circuit-switch) aanstaat. De behuizing isoleert — er drukken de hele dag vingers op. Zonder bruggetje geen [licht](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/3-licht-en-schaduw#def-g1-light-and-shadows-source); zonder behuizing geen veiligheid. **Oefening 22.7 ★.** Aluminiumfolie negeert een [magneet](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/6-magneten#def-g1-magnets-magnet) volkomen. Laat het het [lampje](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/16-een-eerste-stroomkring#def-g3-first-electric-circuit-bulb) van de tester branden? Welke regel geeft het antwoord, en voor welke verwarring waarschuwt [Opmerking 22.6](#rem-g4-conductors-insulators-notmagnet)? **Oplossing van Oefening 22.7.** Ja — aluminium is een metaal, en alle metalen geleiden. De waarschuwing: magnetisch zijn en geleiden zijn verschillende talenten; de alleen-ijzerregel van de [magneet](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/6-magneten#def-g1-magnets-magnet) zegt niets over geleiden. **Oefening 22.8 ★.** Een potlood is hout met een grafietstift. De tester van Nino blijft donker over het gelakte hout, maar brandt zwakjes van punt tot punt door het geslepen grafiet. Wat heeft Nino over de twee materialen van het potlood ontdekt? **Oplossing van Oefening 22.8.** Het hout (en de lak) is een [isolator](#def-g4-conductors-insulators-insulator), maar de grafietstift erin is een [geleider](#def-g4-conductors-insulators-conductor) — een zeldzame niet-metalen [geleider](#def-g4-conductors-insulators-conductor), die verborgen van punt tot punt door het potlood loopt. **Oefening 22.9 ★.** Waarom hebben schroevendraaiers en tangen van elektriciens dikke plastic grepen? Welk materiaal beschermt wie? **Oplossing van Oefening 22.9.** De [isolator](#def-g4-conductors-insulators-insulator) beschermt de mens: raakt het metaal van het gereedschap ooit iets elektrisch, dan houdt de dikke plastic greep de stroom tegen op weg naar de hand. **Oefening 22.10 ★★.** Een halsketting van schakels geeft “[licht](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/3-licht-en-schaduw#def-g1-light-and-shadows-source)” in de tester; een ketting van houten kralen geeft “donker”; een ketting van metalen kralen die op een dik katoenen koord geknoopt zitten geeft ook “donker” — terwijl elke kraal geleidt! Verklaar het derde resultaat door de weg van de stroom van kraal tot kraal te volgen. **Oplossing van Oefening 22.10.** De stroom moet de hele weg afleggen. In de schakelketting raakt de ene metalen schakel de andere: een volledige metalen weg. In de kralenketting ligt tussen de ene metalen kraal en de volgende een stukje katoenen knoop — een [isolator](#def-g4-conductors-insulators-insulator) — zodat de weg bij elke kraal onderbroken is: donker, ondanks al die [geleiders](#def-g4-conductors-insulators-conductor). **Oefening 22.11 ★★.** Waarom is het veel gevaarlijker om elektrische dingen met natte handen aan te raken dan met droge? En waarom is de batterijtester veilig voor jouw proeven terwijl het stopcontact dat nooit is? Gebruik [Opmerking 22.9](#rem-g4-conductors-insulators-safety). **Oplossing van Oefening 22.11.** Vochtige huid geleidt veel beter dan droge, dus bieden natte handen de stroom een makkelijke weg door het lichaam. De batterijtester is veilig doordat de duw van een [batterij](https://one-course.com/books/physics/1/nl/chapter/16-een-eerste-stroomkring#def-g3-first-electric-circuit-battery) minuscuul is; de duw van het stopcontact is honderden keren machtiger — door vochtige huid kan die dodelijk zijn, en daarom staan de regels batterijspelletjes toe en verbieden ze stopcontacten, altijd.