e en m herhaling

• Natuurkunde / Scheikunde
• Middelbare school
• vmbo
• Leerjaar 2

Elektriciteit is een vorm van energie

1

Heel veel van onze apparaten werken op elektriciteit

2

Al deze elektrische energie moet worden opgewekt

3

Voor het opwekken van elektrische energie is altijd een andere energiebron nodig

4

• Niet vernieuwbaar
• Raakt dus op
• Niet duurzaam
• Vervuilend

• Fossiele brandstoffen
  
• Aardgas, aardolie en steenkool
• CO2-uitstoot
• Klimaatverandering
• opwarming van de aarde

• Kernenergie
  
• Stralingsgevaar

"Oude" energie

1

2

"Nieuwe" energie

• Vernieuwbaar
  
• raakt nooit op
• Duurzaam
• Niet (minder) milieubelastend

zon

wind

water

aardwarmte

getijden

kernfusie

Elektriciteitverbruik

• Elektrische apparaten verbruiken elektrische energie
  
• Elektrische apparaten leveren andere energiesoorten
• Elektrische apparaten zetten energie om
  bv.
• Een mixer zet elektrische energie om in beweging
• Een waterkoker zet elektrische energie om in warmte
• Een lamp zet elektrische energie om in licht
• Een luidspreker zet elektrische energie om in geluid
• etc.
  
  
• Bij iedere energieomzetting gaat er energie "verloren"
• Meestal in de vorm van warmte
• energieomzettingen
• veerenergie

Vermogen en energie

• De hoeveelheid energie die een apparaat per seconde opneemt noemen we vermogen
  
• De hoeveelheid energie drukken we uit in Joule
• Het vermogen drukken we uit in Watt
• 1 Watt = 1 joule per seconde

• Een rekenvoorbeeld:
  Een magnetron heeft een vermogen van 600 W
  De magnetron staat 30 seconde aan om een klontje boter te laten smelten.
  
• Hoeveel energie wordt er verbruikt?

• Energie = vermogen x tijd
• dus
  Energie = 600 W x 30 s
  
• dus
  Energie = 1800 Ws = 1800 J

energie

vermogen

tijd

Meer vermogen en energie

• Nog een rekenvoorbeeld
  
• Een koelkast heeft een vermogen van 50W
  de koelkast slaat gemiddeld per dag 12 uur aan
  Hoeveel energie verbruikt de koelkast per jaar?

• Energie = vermogen x tijd
• de tijd is 365 dagen x 12 uur x 3600s = 15.768.000s
• dus
  Energie = 50W x 15.768.000 = 788.400.000 Joule
• da's best veel en een onhandig getal:
• Daarom doen we dit anders
• E = P x t
• dus
  E = 0,05 kW en t = 365 x 12 = 4380 uur
  
  E = 0,05 kW x 4380 h = 219 kWh
  
  
• animatie

Nog meer vermogen en energie

• In de natuurkunde zijn de S.I. eenheden voor
  energie, vermogen en tijd:
  Joule (J), Watt (W) en seconde (s)
• In het dagelijks leven zijn andere eenheden "handiger":
  kilowattuur (kWh) kilowatt (kW) en uur (h)

• 1 uur = 3600 seconden
• 1 kilowatt = 1000 Watt
• 1 kilowattuur = 3.600.000 Joule

De kosten van Elektrische energie

• De prijs van een kWh is op dit moment ongeveer € 0,25
  

• Terug naar ons rekenvoorbeeld?
• Een koelkast heeft een vermogen van 50W
  de koelkast slaat gemiddeld per dag 12 uur aan
  Hoeveel energie verbruikt de koelkast per jaar?
• E = P x t
  dus
  E = 0,2 kW en t = 365 x 12 = 4380 uur
  E = 0,05 kW x 4380 h = 219 kWh
• Totale kosten zijn dan:
  219 x € 0,25 = € 54,75

.... en dat is alleen nog maar de koelkast.

Rendement

• Energie is dus duur en het is daarom belangrijk het zo efficiënt mogelijk te gebruiken.
  
• Hoe goed een apparaat dat doet geven we aan met het rendement
• Ieder apparaat kan slecht een deel van de energie die erin gaat omzetten in de vorm die je wilt hebben
• Ouderwetse gloeilampen zetten maar 5% van de energie die erin gaat om in licht
• Gloeilampen zijn daarom tegenwoordig verboden.
  Ook halogeenlampen zijn per
  1 september 2018 verboden

Magnetisme

De allergrootste magneet

Staafmagneet

• Permanente magneet
  
• van ijzer, cobalt of nikkel
• altijd AAN (of UIT)
• magnetiseren

Elementair magneetjes

aarde

staafmagneet

Elektromagneet

• Een elektrische stroom in een draad
  wekt een magnetisch veld op
  
• Bij een enkele draad is dit niet of
  nauwelijks merkbaar
• In een spoel kan dit een
  zeer sterke magneet opleveren
• De sterkte van zo'n elektromagneet
  hangt af van:
• De stroomsterkte
• het aantal windingen
• de aanwezigheid van een ijzeren kern

animatie

animatie2

Aantrekken 

en 

afstoten

Noord en zuid

trekken aan 

Zuid en zuid

stoten af 

Noord en zuid

trekken aan

Noord en noord

stoten af 

.... dus

• Gelijknamige polen stoten af
• Ongelijknamige polen trekken aan

Spanning

Bouw van de materie

1

3

2

dus...

• 
  

4

5

6

7

Spanningsbronnen

phet

dus..

• Een spanningsbron "pompt" elektronen door een circuit
• De hoogte van de spanning bepaalt hoeveel energie elk elektron meekrijgt
• De spanning geven we aan in de eenheid Volt

Spanningsbronnen (2)

• Het stopcontact of lichtnet
  
• Wisselspanning
• 230 V (in andere landen vaak 110 V)

• Batterijen en accu's
• Gelijkspanning
• altijd 1,5 V of een veelvoud daarvan

• Batterijen schakelen
• Serie

• Totale spanning is de optelsom

• Parallel

• Spanning blijft hetzelfde

Elektrische stroom

• Als gevolg van een spanning kan
  er een (elektronen-)stroom gaan lopen
  
  
• Hiervoor is een gesloten circuit nodig
  
  
• De spanningsbron geeft energie mee
  aan de elektronen
  (hoe groter de spanning, hoe meer energie)
  
  
• De elektronen geven de energie onderweg
  af aan bv een lamp
  
  
• In de lamp wordt de elektrische energie
  omgezet in stralings-energie (licht en warmte)

Geleiders en isolatoren

Een isolator is een stof waarin de elektronen niet kunnen stromen

1

Een geleider is een stof waarin de elektronen kunnen stromen

2

De elektronen "springen" als het ware van het ene atoom naar het andere

3

Stroomsterkte

• De stroomsterkte is de hoeveelheid lading
  die per seconde door de kring stroomt.
• We meten de stroomsterkte in Ampère (A)
• 1 Ampère = 1 Coulomb per seconde
• 1 Coulomb = 6,3 x 10^19 elektonen
• da's 63.000.000.000.000.000.000
• da's best veel
  
  
• De stroomsterkte wordt door 2 factoren bepaald.

1. De Spanning
   Hoe groter de spanning, hoe groter de stroom
2. De weerstand
   Hoe gemakkelijker de elektronen door de kring kunnen, hoe groter de stroom

Phett

Schakelsymbolen

• Het is lastig om steeds lampjes, batterijen, koelkasten en elektromotoren te tekenen.
• Daarom gebruiken we daarvoor symbolen
  
  
  
  
• In dit plaatje de belangrijkste
• In je BINAS staan er nog veel meer
  
  
  
  
• Dat waren er wel heel erg veel
• Gelukkig hoef je die niet allemaal uit je hoofd te kennen

Schakelschema's

teken met potlood de basis.

een mooie rechthoek

1

teken de batterij

2

teken het lampje

3

teken de schakelaar

4

nu alleen nog de aansluitdraden

5

Teken een batterij, een lamp en een schakelaar in serie

Iets lastiger

Teken een parallelschakeling van een weerstand en een lampje,

waarin de stroom door het lampje wordt gemeten

Begin weer met de basis

1

In de opdracht staat geen batterij, maar zonder spanning geen stroomkring dus ...

2

Teken de lamp en de weerstand in aparte stroomkringen

3

Teken de stroommeter in de kring van het lampje

4

en als laatste weer de draadjes.

5

Elektriciteit handig ..

... maar

• Een AA-batterijtje is niet gevaarlijk.
• De spanning en het vermogen zijn gering
• Anders wordt het met zwaardere batterijen en accu's

Oppassen dus ... en

veiligheidsmaatregelen nemen

Zorg ervoor dat de ontwikkelde warmte weg kan.

Als er teveel warmte wordt ontwikkeld of de warmte niet weg kan

Zorg ervoor dat de stroom niet te groot kan worden

Zorg ervoor dat de stroom niet te groot kan worden.

Verdeel daarvoor de stroom over meerdere groepen.

Aardlekschakelaar