4K, CT1, Elektrische energie H1, H9, H12

• Nask / Techniek
• Middelbare school
• vmbo k
• Leerjaar 4

CT 1 week

Elektrische energie H1, H9, H12

Stroomkring

stroom moet rond kunnen om een lampje te laten branden.

symbolen voor een schakelschema 

Elektrische Schakelingen

Belangrijk:

• Gesloten stroomkring
• Symbolen (Binas tabel 12)

WAT IS EEN SCHAKELING?

Als je een stroomkring maakt met een spanningsbron, een schakelaar en een lampje, noem je dat een SCHAKELING. Het is veel werk om een schakeling levensecht te tekenen. Om het makkelijker te maken teken je een SCHAKELSCHEMA met SYMBOLEN.

SCHAKELSCHEMA

De spanning (over element) meten

De stroomsterkte (door element) meten

Hoe meten we de spanning en stroomsterkte in een schakeling?

Voltmeter

Ampèremeter

Waar plaats ik de Ampèremeter in deze schakeling om de stroom door
de draad heen te meten?
--> Serie in de schakeling

Waar plaats ik de Voltmeter

om de spanning over het lampje

te meten?
--> Parallel over het lampje

Wat gebeurd er met de spanning over de lampjes? Wordt deze verdeeld of blijft deze gelijk?

Serie schakeling

Parallelschakeling

Aantal vertakkingen.
Aantal stroomkringen

De serieschakeling

In een serieschakeling geldt het volgende:

• De spanning (U) over de batterij wordt verdeeld over de beide lampjes. 
• Hoe meer lampjes je in serie schakelt, hoe meer de spanning verdeeld moet worden.
  
• Hoe meer lampjes je schakelt, hoe zwakker de lampjes gaan branden.
• de stroomsterkte (I) in ampère is overal in de stroomkring even groot!

De parallelschakeling

In een parallelschakeling geldt het volgende:

• De spanning (U) over de batterij wordt niet verdeeld over de beide lampjes. De spanning over de batterij is gelijk aan de spanning over de afzonderlijke lampjes.
• Hoe meer lampjes je parallel schakelt, hoe meer de stroomsterkte verdeeld moet worden.
  
• Hoe meer lampjes je schakelt, hoe groter de stroomsterkte door de stroomkring wordt.

Vermogen

Vermogen = spanning · stroomsterkte

P = U · I
Eenheid van vermogen is W (Watt)

Vermogen

Het vermogen (P) hangt af van: De spanning (U).

Hoe meer Volt (V), des te groter is het vermogen.

Het vermogen (P) hangt óók af van: De stroomsterkte (I).

Hoe meer Ampère, des te groter het vermogen.

                          De formule voor het vermogen is dus:

                                               P = U x I

Weerstand

Hoe meer weerstand, hoe moeilijker de stroom er doorheen gaat.

Een geleider heeft weinig weerstand.

Een isolator heeft veel weerstand.

Weerstand bereken je met wet van Ohm.

R=​I​​U​​

Weerstand

Weerstand = spanning / stroomsterkte
R = U / I

Eenheid van weerstand is Ω (Ohm)

Weerstand

Weerstand geeft aan hoe goed stroom wordt tegen gehouden

Elk apparaat heeft weerstand

• meer weerstand → minder stroom
  
• minder weerstand → meer stroom
  

Draadweerstand

Ook de stroomdraden houden de elektrische stroom een heel  klein beetje tegen. Dit noemen we de draadweerstand. De draadweerstand is afhankelijk van drie factoren.

1. de soortelijke werstand van een stof (deze is bij de vragen gegeven in een tabel). De soortelijke weerstand geven we aan met de letter rho (   ).
2. de lengte van de draad (lengte = l)
3. de doorsnede van de draad (doorsnede = A)

ρ

Een weerstand

Hier staat een voorbeeld van een weerstand.

Let op de ringen. Deze weerstand heeft vier ringen, er zijn ook weerstanden met vijf ringen.

De ringen hebben een betekenis welke een

codering is voor de grootte van de weerstand.

We hebben ring 1, 2 (en soms 3)

Daarnaast ring A en B

                                       

Weerstandbepalen

Elektrische geleidbaarheid:

De elektrische geleidbaarheid geeft aan of een stof elektrische stroom kan geleiden of niet.

Plastic kan dat niet (isolator).

Koper kan dat wel (geleider).

Geleiders in een stroomkring

Stroomdraden bevatten koper.

Koper geleid elektriciteit.

Koper is een metaal.

Alle metalen kunnen geleiden, de ene iets beter dan de ander

Capaciteit van een batterij/accu

De capaciteit van een batterij/accu geeft aan hoelang een batterij/accu meegaat. De eenheid van capaciteit is mAh (milli ampère uur) of Ah (ampère uur).

Formule: C = I x t

Hoe groter de batterij/accu, des te groter de capaciteit!

De capaciteit van een oplaadbare batterij

Capaciteit (C) in Ah of mAh

Stroomsterkte (I) in A of mA

Tijd (t) in uren

De capaciteit van een oplaadbare batterij

Capaciteit (C) in Ah of mAh

Stroomsterkte (I) in A of mA

Tijd (t) in uren

Een batterij heeft een capaciteit van 200 Ah. 

Je meet een stroom van 0,20 A.

Bereken: hoeveel uur gaat de batterij mee?

CAPACITEIT

Transformator

Door een transformator kan je de spanning veranderen.

Voorbeeld: transformator (of adaptor) van je laptop.

230 Volt vanuit stopcontact wordt omgezet naar 

minder dan 24 Volt.

Formule

​U​s​​​​U​p​​​​​​​=​N​s​​​​N​p​​​​

      = spanning primaire spoel

      = spanning secundaire spoel

      = aantal windingen

          primaire spoel

      = aantal windingen

          secundaire spoel

U​p​​

U​s​​

N​p​​

N​s​​

Rendement 

Het rendement van de gloeilamp is 5%

Het rendement van de spaarlamp is 25%.

In formulevorm:

Rendement

Meterkast

Hiernaast zie je de onderdelen van een meterkast. 

Energie meten

De elektrische energie die je thuis gebruikt, moet je betalen.

De hoeveelheid energie wordt gemeten met een kWh-meter 

(een kilowattuur meter).

1 kWh = 1000 Watt per uur

Apparaten met een groot vermogen verbruiken dus 

veel energie! Dit kost dus meer geld!

Elektrische energie thuis

Om precies te meten hoeveel elektrische energie je gebruikt, zit er in de meterkast een meter die de elektrische energie meet in kilowattuur (kWh).  Zo'n meter noem je een kilowattuurmeter. 

Tegenwoordig wordt de informatie van de kwh-meter door de digitale kwh-meter zelf,  via de elektriciteitskabels doorgegeven  aan de energie-maatschappij.

Kilowattuurmeter

Een apparaat dat de verbruikte elektrische energie meet. Deze vind je vaak in een meterkast.

Stroom, spanning diagram

Je kunt in plaats van een batterij ook een regelbare voeding gebruiken. Je kunt daarmee de spanning (het aantal Volt) zelf instellen. 

Gelijkspanning = '+ en -' (DC)

Wisselspanning = afwisselend '+ en -' (AC)

Stroom, spanning diagram 

Als je de spanning verandert over het lampje verandert, neemt de stroomsterkte toe.

De weerstand van het lampje wordt groter als de spanning groter wordt!

GROOTHEID		EENHEID
Spanning	U	volt	V
Stroomsterkte	I	ampère	A
Weerstand	R	ohm	Ω
Vermogen	P	watt	W
Elektrische energie	E	joule	J
Tijd	t	seconden	s
Capaciteit	C	ampèreuur	Ah