MY STORY,
AND SOME INTERESTING FACTS.
De meeste mensen zoals jij hebben vast en zeker al wel eens gehoord van de begrippen ‘Stroom’ en ‘Spanning’. Jammer genoeg heeft bijna niemand een idee wat deze twee termen nu precies betekenen terwijl het eigenlijk allemaal redelijk voor de hand liggend is. Dit frustreert mij al een tijdje en daarom wil ik graag dit probleem de wereld uit helpen aan de hand van een verhelderende samenvatting van enkele fundamentele kernbegrippen (zeer belangrijke basisbegrippen) die je zeker onder de knie moet hebben om je carrière als in ingenieur succesvol in te zetten. Laten we deze paragraaf starten met een kort verzonnen verhaal over een elektrische verbinding tussen de Aarde en de maan.
​
Stel je eventjes voor dat je een bepaald lampje wilt doen branden. Je kan dit simpelweg doen door de lamp ( ) te verbinden met een batterij ( ) met behulp van twee kabeltjes die de plus en de min tussen de lamp en de batterij met elkaar verbinden. Hierdoor zal het lampje onmiddellijk beginnen branden. Het lijkt wel een beetje magie, vind je niet? Maar beeld je nu even in dat de lamp zich bevindt op de maan, de batterij blijft op de Aarde, en twee kabels van elk 384.400 km (= de afstand van de Aarde tot de maan) zijn voorzien tussen lamp en Aarde. Als je op dit ogenblik de twee kabels ook verbindt met de batterij op de Aarde zal het ongeveer 2,6 seconden* duren voordat het lampje op de maan aangaat. Dit voorbeeld dient enkel en alleen om je duidelijk te maken dat elektriciteit iets fysisch is, iets écht, en het zijn tijd nodig heeft om zich voort te planten doorheen een circuit. Alleen rest ons nu nog de vraag: waarom?
​
**Structuur van een atoom die bestaat uit elektronen (gekleurd in grijs) die om een baan rond de nucleus draaien (gekleurd in blauw en rood). De nucleus is de kern van een atoom.
Elektrische stroom is gekend als het transport (flow) van elektrische lading. Helaas zal niemand je ooit kunnen vertellen wat lading precies is, maar enkel hoe ladingen op elkaar inwerken en hoe we het idee gebruiken om de wondere wereld van de fysica te verklaren. Lading wordt ook wel de grootheid genoemd die je verteld hoe sterk een bepaald subatomair deeltje (een deeltje kleiner dan een atoom) een ander deeltje aantrekt of afstoot. Er zijn slechts twee soorten ladingen: positief en negatief. Deeltjes die een negatieve lading dragen worden bij conventie (zoals afgesproken) elektronen genoemd. Waarschijnlijk heb je ooit wel al eens gehoord van elektronen? Het klinkt iets vertrouwd en ze zijn werkelijk overal: in elk individueel atoom en dus in eender welk materiaal dat je je momenteel kan bedenken. Helaas kunnen elektronen zich niet zomaar makkelijk voortbewegen in elk materiaal. Je hebt een geleider nodig, typisch een metaal, waarin de atomen redelijk groot zijn. Hierdoor ontstaat er een zee van vrije elektronen die tot geen enkel atoom behoren (door de grootte van de atomen voelen de elektronen zich minder aangetrokken tot de kern van het atoom**). Concreet bevat een kabel (bijv. een koperen geleider) talloze vrije elektronen die de mogelijkheid hebben om zich voort te bewegen, zelfs als de kabel niet eens verbonden is met een batterij of iets dergelijk. Oké, die vele vrije elektronen hebben we dus ter beschikking, maar hoe krijgen we ze nu precies uit hun comfortzone en brengen we ze in beweging om zo een flow van elektrische lading te doen ontstaan?
​
De motivator om ze in beweging te brengen kennen we als elektrische spanning. Spanning wordt voorzien door bijvoorbeeld een batterij. Zie het als een soort van pomp die de elektronen in de geleider doet bewegen in een eindeloos pad, wat ook wel een circuit wordt genoemd in termen van elektronica. Denk niet dat een batterij elektronen toevoegt! Het pompt enkel en alleen de vrije beschikbare elektronen rond in de kabel. Dat is meteen ook de reden waarom een batterij bestaat uit twee zogeheten polen (+ en -); om een doorlopende lus of pad te kunnen creëren waarin de elektronen continu in kunnen rond bewegen (zie figuur 3, meer uitleg later).
​
​
Samengevat is SPANNING dus datgene dat elektronen in een geleider in beweging brengt. Een flow van elektronen veroorzaakt een flow van lading. Deze flow van elektrische lading is gekend onder de term STROOM.
​
​
Ik wil je dit graag ook nog even op een andere manier uitleggen door terug te blikken op het voorbeeld over het lampje op de maan. Verrassend genoeg is hier de snelheid van elektriciteit niet zomaar gelijk aan de snelheid van de elektronen zelf. Stel dat dit wel zo was, dan zou het enkele seconden duren voordat een lamp ergens in je huis aangaat wanneer je de schakelaar beneden aan de trap indrukt, en weten allemaal dat dat niet het geval is. Een elektron heeft namelijk een snelheid in de ordegrootte van 0,0001 m/s en dat is eigenlijk heel traag (deze snelheid wordt ‘driftsnelheid’ genoemd en is afhankelijk van de stroomsterkte en de doorsnede van de geleider). Elektriciteit is echter gedefinieerd als de flow van elektrische LADING! De elektronen zijn enkel de drager ervan. De verplaatsing van lading gebeurt razendsnel, bijna* aan de lichtsnelheid (ong. 300.000 km/s) en dus een pak sneller dan zo één elektron. Om deze redenering te verduidelijken gebruik ik graag de analogie (vereenvoudigde voorstelling van de werkelijkheid) met knikkers doorheen een buis.
​
​
​
​
​
​
​
Zoals je kan zien in de eerste afbeelding veroorzaakt het invoegen van een knikker links van de buis bijna onmiddellijk een uitgaande knikker aan de andere kant. Als we de knikkers vervangen door elektronen en de buis door de geleider zien we meteen dat de beweging van een individueel elektron traag is, maar de netto-verplaatsing van lading zeer snel gebeurt, bijna aan de lichtsnelheid!
Figuur 1: Knikker-in-een-buis analogie.
Figuur 2: Visualisatie van een elektrisch circuit.
Figuur 3: Combinatie van de knikker-in-een-buis analogie met het lampje-op-de-maan voorbeeld.
Figuur 1 is echter helemaal niet zo realistisch als je nu misschien wel denkt: elektronen kunnen niet zomaar een geleider binnen- of buitenvliegen zoals de knikkers voorstellen, en in realiteit zal er dus geen flow van elektrische lading optreden. De enige oplossing is om de twee uiteinden van de geleider met elkaar te verbinden om op die manier een doorlopend pad (circuit) voor de elektronen te vormen zoals getoond in figuur 2. Hierbij kunnen ladingen continu ongestoord blijven voortbewegen doorheen het circuit. Figuur 3 combineert de knikker-in-een-buis analogie met een praktisch voorbeeld waarbij de 9V batterij de motivator is om de elektronen in beweging te brengen en werkelijk door de lamp te duwen. Merk wel op dat er in figuur 3 twee verschillende stromingsrichtingen zijn aangeduid met een blauwe pijl! Elektronen vloeien bij conventie steeds van – naar + van de batterij. Toch wordt de richting van de elektrische stroom omgekeerd aangeduid (van + naar -) omdat de elektronen een NEGATIEVE lading dragen. Het is maar om alles wiskundig te laten kloppen, maar onthoud vooral dat de elektronen zich dus steeds voortbewegen in de tegengestelde richting van de stroom!
​
*(384.400 km x 2)/(300.000 km/s) = 2,6 seconds. De lengte van het circuit is gelijk aan tweemaal de afstand van de Aarde tot de maan. De snelheid van elektriciteit kan benaderend worden gelijkgesteld aan de lichtsnelheid. Toch is de snelheid van elektriciteit slechts in de orde van 50%-99% van de lichtsnelheid, afhankelijk uit welk materiaal de gebruikte geleider bestaat. Volgens de wetten van de fysica kan niets maar dan ook niets even snel of sneller gaan dan het licht! In realiteit zal het dus tussen 2,6 en 5,1 seconden duren voordat het lampje brandt.
​
​
​
Electriciteit is een fysisch fenomeen.
Neen, iets magisch is het zeker niet.
~ Joren Malfroy
About me
Text
Text
If you can't explain it simply, you don't understand it well enough.
~ Albert Einstein
'Will artificial intelligence outsmart us?'. Stephen Hawking gives an answer to this question in his last book 'Brief Answers to the Big Questions' (2018).
​
"While the short-term impact of AI depends on who is at the controls, the long-term impact depends on whether someone is still at the controls. In short, the emergence of super intelligent AI could be the very best, but could also be the worst event that will ever happen to humanity. The real risk with AI is not malice but competence. A super intelligent AI will be extremely good at achieving its goals. However, if those goals do not align with ours, we have a problem."
​
Stephen Hawking has warned us about the terrible consequences of artificial intelligence (also abbreviated with AI). Artificial intelligence is the concept where machines 'think like people'. They are able to learn, reason, plan and understand languages. First of all, there are two types of AI: narrow AI (weak), and general AI (strong). What do they mean and what are the differences?
​
-
Narrow AI
This type of AI is known (and used) by everyone. Hence, machines are able to perform a task extremely well, even better than humans. However, they can't make decisions and do complex tasks like a human brain. They are used for repetitive task and are capable of executing a single task effectively. Some applications can be found in self driving cars, recognition applications, virtual personal assistants (such as Apple's Siri), online recommendations, et cetera.
This type of AI is the frightening one, the one where Hawking is really sceptical about. Machines can be made to think and function as a human mind, and become involved in decision making and analysis. General AI is still in its nascent stage and needs deep research, such as the development towards an artificial neural network that can function like a proper mind.
-
General AI
"Why are we so worried about AI? Can we just not pull the plug at any time?"
-
"People asked a computer: ‘Is there a God?’. And the computer replied: ‘There is now’, and a bolt of lightning struck the plug so it couldn't be turned off."
Let's st
Artificial intelligence (AI) could be the worst event in the history of our civilization.
~ Stephen Hawking
Electric cars are the future, hybrid cars are the transition (present), and a combustion engine is the past. Did you know that an electric engine actually has an efficiency as twice as high as a combustion engine? This means that an electric car can drive twice as far as a nowadays car with the same amount of energy! So, what's the problem? Why are we still driving with these terrible polluting cars if there is such a great alternative on the market?
​
The problem is pure psychological: we all have 'range anxiety'. We all have fear of getting stuck somewhere with an empty battery, of not finding a charging point, and if, getting stuck at the charging point for a long time. You hear it all coming: it's just a charging problem. The charging time of a car battery does not only depends on the battery itself, but also the charger or in general the charging infrastructure. There are different types of charging powers: Normal, semi-fast, and fast charging.
​
-
Normal charging
Text
-
Semi-fast charging
Text
-
Fast charging
Text
​
Blabla
​
An electric vehicle (EV) is pretty interesting when it's not driving.
~ Johan Driesen - prof. KU Leuven
It's kind of like saying: 'A square is a rectangle, but a rectangle is not necessarily a square'. Robotics is one of many subjects of mechatronics, where mechatronics is the global name of all machines where mechanics and electronics come together.
"Robotics is mechatronics, but mechatronics is not necessarily robotics."
Joren Malfroy
Text
"When voltage goes down, amperage goes up. No, it's not a contradiction to Ohm's law."
Joren Malfroy
Text