H12.1 Stroom en Spanning + H12.2 Spanning transformeren

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k, g
• Leerjaar 4

H12 Elekticiteit

Deze week:

Herhaling 3de jaar

H12.1 Stroom en spanning

H12.2 Spanning transformeren

wat weet je nog van  

elektriciteit?

Serie- en parallelschakeling:

Serieschakeling:

• 1 stroomkring
• 1 lampje uit > alles uit
• Stroomsterkte is overal gelijk
• Spanning wordt verdeeld

Parallelschakeling:

• meerdere stroomkringen
• 1 lampje uit > rest blijft aan
• De totale stroomsterkte is de de stroom van alle sub-kringen bij elkaar opgeteld
• De spanning is gelijk bij elke sub-kring

Stroomsterkte

Is het aantal elektronen die door de stoomkring lopen 

"I" is het symbool voor stroomsterkte

De eenheid is ampère (A)

Stroommeter (ampèremeter) meet je de hoeveelheid stroom 

(ALTIJD IN SERIE)

Kleine 

stroom

Grote

stroom

Stroomsterkte in een schakeling

In Serie-schakeling:

• De stroomsterkte is overal gelijk

In een parallel-schakeling

• Tel de stroomsterkte van alle subkringen op.
• Dit is de stroom die door de hoofdkring loopt.

I​t​​=I​1​​+I​2​​+I​3​​+...

I​t​​=I​1​​=I​2​​=I​3​​=...

Spanning

De spanning van de spanningsbron bepaalt hoeveel energie de spanningsbron kan leveren. 

Het symbool voor spanning is U. 

De eenheid is volt (V).

Stopcontact heeft een spanning van ... V

Spanning meet je met een voltmeter 

(ALTIJD in PARALLEL)

Hoge 

spanning

Lage

spanning

Spanning in een schakeling

In Serie-schakeling:

• De spanning word verdeeld over weerstanden/lampjes

In een parallel-schakeling

• Is de spanning overal gelijk in een sub-kring

U​t​​=U​1​​+U​2​​+(U)​3​​+...

U​t​​=U​1​​=U​2​​=U​3​​=...

Leerdoelen 12.1: Stroom en spanning

Ik kan uitleggen of een diode de stroom doorlaat of tegen houdt en hoe je een led in een schakeling aansluit

Ik kan rekenen met capaciteit, stroomsterkte en de tijd

Ik kan rekenen met het vermogen, de spanning en de stroomsterkte

Gelijkspanning/wisselspanning

Gelijkspanning (DC): 

• de spanningsbron heeft een + en - pool. 
• De stroom loopt van + naar -. 

Wisselspanning (AC): 

• de spanningsbron heeft geen specifieke polen. 
• De polen wisselen 50x per seconde. 

Diode en LED

Diode: 

• Schakelonderdeel dat één kant stroom doorlaat!

Led: 

• is een diode die licht uitzendt
• light emitting diode
  
• Wordt vaak gebruikt als controlelampjes
  

Capaciteit:

• De hoeveelheid elektrische lading die is opgeslagen in een batterij.
  
• Wordt opgegeven in Ah (Ampére-uur) 
  
• Batterijen hebben kleine capaciteit => mAh (milli-Ampére-uur)
• 2 000 mAh gaat twee keer zo lang mee als een batterij van 
  

       1 000 mAh

C=I⋅t

C = capaciteit [Ah]

I = Stroomsterkte [A]

t = tijd [h]

Vermogen

Apparaten verbruiken energie; De hoeveel energie per seconde dat een apparaat verbruikt noemen we het vermogen.

Vermogen (P) wordt uitgedrukt in [J/s], oftwel Watt [W].

Grotere apparaten hebben ook grotere vermogens, 

hiervoor gebruik je de eenheid kiloWatt (kW), dit is 1000 W, of 1000 J/s.

Formule Vermogen (P)

Vermogen = Spanning x Stroomsterkte

                   P = U x I

        

P

U

I

Watt of joule/seconde

Volt

Ampère

W of J/s

V

A

Vermogen

Spanning

Stroomsterkte 

Het symbool van capaciteit is?

1. C
2. R
3. P
4. W

Formule voor capaciteit:

1. Capaciteit = spanning : stroomsterkte
2. Capaciteit = weerstand x tijd
3. Capaciteit = stroomsterkte x tijd
4. Capaciteit is geen formule voor.

Een accu kan 10 ampère voor 5 uur leveren. Bereken de capaciteit van de accu.

1. Capaciteit = 10 / 5 = 2 Ah
2. Capaciteit = 10 x 5 = 50 Ah
3. Capaciteit = 10 /5 = 2 A/h
4. Capaciteit = 10 + 5 = 15 Ah

Hier zie je een typeplaatje van een elektrisch apparaat. Hoeveel is het vermogen?

1. 230 V
2. 11 A
3. 50-60 Hz
4. 2400 W

Wat is het vermogen?

1. 12 Watt
2. 0,3 Watt
3. 0,083 Watt
4. 3 Watt

Bereken het vermogen in kiloWatt als het vermogen 250 W is.

1. 250 000 kW
2. 0,250 kW
3. 2,5 kW
4. 25 kW

Vermogen

1. E
2. I
3. P
4. G

Stroomsterkte

• Is het aantal elektronen die door de stoomkring lopen 

Spanning 

• Hoeveelheid energie dat de elektronen mee krijgen van de spanningsbron 

Vermogen

• De hoeveel energie per seconde dat een apparaat verbruikt 

Weerstand

• Is de tegenwerkende kracht  van stroom

Capaciteit

• De hoeveelheid elektrische lading die is opgeslagen in een batterij

C=I⋅t

U=I⋅R

P=U⋅I

En nu aan de slag:

Maak opdrachten van H12.1

H12.2 Spanning transformeren

Korte herhaling H12.1

Wat is spanning en wat is transformeren

Elektriciteitsnet - Transformator -  Rendement

Stroomsterkte

• Is het aantal elektronen die door de stoomkring lopen 

Spanning 

• Hoeveelheid energie dat de elektronen mee krijgen 

van de spanningsbron 

Vermogen

• De hoeveel energie per seconde dat een apparaat verbruikt 

Weerstand

• Is de tegenwerkende kracht  van stroom

Capaciteit

• De hoeveelheid elektrische lading die is opgeslagen in een batterij

C=I⋅t

U=I⋅R

P=U⋅I

Diode en LED

Diode: 

• Schakelonderdeel dat één kant stroom doorlaat!

Led: 

• is een diode die licht uitzendt
• light emitting diode
  
• Wordt vaak gebruikt als controlelampjes
  

Leerdoelen H12.2

Ik kan straks aan mijn buurman uitleggen wat het verschil is tussen hoogspanning, netspanning en veilige spanning

Ik kan straks vertellen hoe een transformator energie opneemt, omzet en weer afstaat.

Ik kan berekenen hoe een een transformator de spanning transformeert en wat het rendement is van een transformator

Juiste spanning

Elektriciteit van stopcontact komt van:

- Elektriciteitscentrale

- Windturbines

- Zonnecellen

Dit zijn allemaal spanningsbronnen

Elektriciteitsnet

Elektriciteitscentrale

=> hoogspanningsstation

=> transformatorstation

=>  transformatorhuisje                 (grijze kastje)

Hoge spanning => weinig energieverlies tijdens vervoer

Spanning

Spaarlamp: 230 V
Zaklamp: 4,5 V

Zaklamp gemaakt voor 4,5 V 

• Wat gebeurd er als ik de lamp aansluit op 3 V of hoger dan 4,5 V?

Hogere spanning is gevaarlijker dan lagere spanning, hoger dan 100 V wisselspanning kan dodelijk zijn.

Toepassing transformator

In veel alledaagse onderdelen zit een transformator, zoals de adapter van je telefoon/tablet/laptop. De transformator zet de wisselspanning van 230 V om in een lagere gelijkspanning van bijv. 5 V.

Formule:

Formule voor een transformator

Dit kun je ermee:

De spanning of het aantal windingen uitrekenen.

Formule:

Een transformator:

• Zet een hoge spanning om naar een lage spanning of omgekeerd

Dit kun je ermee:

De spanning of het aantal windingen uitrekenen.

Ideale transformator

Bij een ideale transformator is er geen vermogensverlies 

==> 100% rendement ==> 

Vermogen primaire kant = Vermogen secundaire kant. 

Samenvatting H12.2

• elektriciteitscentrale > hoogspanningskabels > transformatorstation > transformatorhuisje > woning
• Met een transformator kan je de spanning omhoog of omlaag transformeren om zo energie te besparen 
• Transformator bestaat uit een primaire en een secundaire spoel. 
  
• Een ideale transformator heeft een rendement van 100%.
  

Huiswerk

Maak opgaven H12.2

Opgave 6 (GT: p. 226) 

en 11 (K: p. 30)

Transformator A transformeert de netspanning naar 12 V. De primaire spoel heeft 920 windingen:

a) Bereken het aantal windingen van de secundaire spoel

Gegevens/gevraagd:

• Np = 920    ; Ns = ?
• Up = 230 V ; Us = 12 V

Formule:

• Np : Ns = Up : Us

Uitwerking:

• 920 : Ns = 230 : 12
• 920 : Ns = 19,1666
• 920 = 19,16666 x Ns
• Ns = 920 : 19,6666 = 48

Antwoord:

Het aantal windingen is 48 

Ideale transformator

Transformator