H1 Elektriciteit samenvatting

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

Planning H1 Elektriciteit

H1 Elektriciteit

wk 49: H1.2 Elektriciteit

wk 50 H1.2 Elektromagneten + H1.3 Elektronische schakelingen

wk 51: H1.4 Samenvatting + Oefentoets H1

wk 2: Bespreken oefentoets + PTA H1 Elektriciteit

PTA: H1 donderdag 9 januari 2025

GT (H13, H15 en H16)

Geleider en isolator

Wie weet het nog en wie kent voorbeelden?

• Een geleider laat wel stroom door.
• alle metalen en koolstof

• Een isolator laat geen stroom door.
• rubber, hout, plastic, lucht. 

Geleiders 

P = U x I

P = vermogen             in watt (W)

U = spanning              in volt (V)

I = stroomsterkte      in ampère (A)

• De batterij heeft een spanning van 6 V                                                                       en een stroomsterkte van 2 A. Hoe groot                                                                         is het het vermogen van dit lampje?

De hoeveelheid elektrische energie die een apparaat per seconde verbruikt

Een maat voor de hoeveelheid elektrische energie die de stroom met zich mee draagt. De eenheid van spanning is volt (V)

Samen de oplossing vinden

Gegevens/Gevraagd

• U = 6 V   ;   P = 1,2 W

• I = ? A

Formule:

• P = U x I
• I = P : U

Uitwerking/antwoord:

• I =1,2 : 6 = 0,2 A (200 mA)
• Er gaat dus 0,2 Ampère door de lamp

De Vraag:

De batterij heeft een spanning van 6 V en heeft een vermogen van 1,2 W. Wat is de stroomsterkte door het lamje?

Ampèremeter

Voltmeter

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

Serieschakeling

Stroomsterkte:

• Stroomsterkte overal gelijk
• Itot = I1 = I2 = I3
  

spanning:

• Spanning verdeeld zich
• U_tot = U₁ + U₂ + U₃
  

Weerstand:

• Totale weerstand (vervangingsweerstand) tel je bij elkaar op
• Rv = R1 + R2 + R3
• Bepaal altijd eerst Rv en daarna I  

Parallelschakeling

Stroomsterkte:

• stroomsterkte verdeelt zich over de stroomkringen
• I_tot = I₁ + I₂ + I₃
  

spanning:

• Spanning is gelijk per stroomkring
• U_tot = U₁ = U₂ = U₃
  

Weerstand:

• de vervangingsweerstand kun je niet zomaar bij elkaar optellen
• 1/R_v = 1/R₁ + 1/R₂ + ... 
• Of bij 2 weerstanden: R_v = (R₁ x R₂) : (R₁ + R₂) 

De meterkast

Hoofdzekering en de

Energiemeter / kWh-meter

• Bij de hoofdzekering/kabel komt de stroom binnen => ALLEEN installateur

• De energiemeter => meet het energieverbruik (in kWh)
• Aardlekschakelaar => lekkage stroom (I > 30 mA )=> alles uit!!!
  
• Voor elke groep is er een aparte zekering.
• Bij overbelasting / kortstuiting => schakelt automatisch de groep uit I > 16 Ampère 

Overbelasting

https://youtu.be/kBMykkyGCEM

Kortsluiting

Overbelasting uitrekenen

De stroomsterkte door een apparaat is afhankelijk van de weerstand en het vermogen => Formule:  

• U = I x R
• P = U x I

Grootheid		Eenheid
Spanning	U	Volt	V
Stroomsterkte	I	Ampere	A
Weerstand	R	Ohm	Ω
Vermogen	P	Watt	W

Hoe bereken je overbelasting?

• Je berekent de totale stroomsterkte op de groep
• indien stroomsterkte bekend van alle apparaten => optellen
• óf vermogen bekend => optellen en daarna "I" berekenen
• Je vergelijkt de hoeveelheid ampère  de groep en de zekering met elkaar.
• Max. stroomsterkte zekering  > dan I (totaal)  => GEEN overbelasting.
• Max. stroomsterkte zekering < dan I (totaal)    => WEL overbelasting.

 In een keuken worden de volgende apparaten tegelijkertijd gebruikt op één groep: De groep is beveiligd met een zekering van 16 A. 

Is er sprake van overbelasting?

Waterkoker: 230 V en 2000 W  -   Magnetron: 230 V en 800 W  -  Koelkast: 230 V en 300 W

1. Bereken de stroomsterkte ieder apparaat afzonderlijk en bereken daarna I (totaal)? 

• P = U x I    =>    I = P : U
• I1 = 2000 : 230 = 8,7 A  ; I2 = 3,5 A  ;  I3 = 1,3 A

• Itotaal = 8,7 + 3,5 + 1,3 = 13,5 A

2. Of bereken Vermogen (totaal) en daarna I (totaal)

• P (totaal) = 2000 + 800 + 300 = 3100 W
• P = U x I  =>  I = P : U = 3100 : 230 = 13,5 A

3. Vergelijk de totale stroomsterkte met  de maximale stroomsterkte van de groep

4. Is er sprake van overbelasting en waarom wel of waarom niet!!!

Type magneten

Permanente magneet => Is altijd magnetisch

Elektromagneet => Wordt magnetisch wanneer er stroom door de spoel loopt

animatie

Een eenvoudige elektromagneet bestaat uit een spoel waar stroom doorheen gaat en een ijzeren kern. 

 De elektromagneet werkt als magneet zolang er stroom door de spoel gaat. Als er geen stroom door de spoel gaat, dan is er geen magneetveld. 

De kern zorgt voor een sterker magneetveld. Door de ijzeren kern gaat geen stroom.

Spoel

Weekijzeren kern

De Luidspreker

Een luidspreker heeft een permanente magneet en een spoel die werkt als een elektromagneet. 

De stroom in de elektromagneet wisselt van sterkte en richting op de maat van de muziek. => permanente magneet wordt aantrokken of weggeduwd. 

De spoel zit vast aan de beweegbare conus. Die trilt mee met de spoel => geluid.

Schakelen met een relais

Een relais is eigenlijk niets anders dan een (op afstand) elektrisch bediende schakelaar

Door een startmotor loopt een grote stroom. 

 Als deze grote stroom ook door de kabels in je 

dashboard loopt, smelten de kabels en er bestaat 

een kans dat je een grote schok kunt krijgen.

Hoe lossen we dit op?

We gebruiken een schakelaar die op afstand de startmotor kan bedienen en die grote stromen kan schakelen → relais. 

Relais

• Maakt gebruik van een elektromagneet.

• Een elektromagneet is een koperen spoel die rond een weekijzeren kern zit.

• Als er stroom door loopt, wekt dit een magnetisch veld op

• Je hebt 2 stroomkringen nodig. 

"Stukje herhaling vorige les

Raambeveiliging: Reedcontact + Relais

• Reed contact: Elektrische schakelaar dat bediend wordt door een magneet.

• Relais: bestaat uit: elektromagneet + stuk ijzer aan een veer

1. Via een 'gewone' schakelaar wordt stroomkring 1 gesloten. Stroom gaat nu door de elektromagneet lopen.
   
2.  Het ijzer wordt door de elektromagneet aangetrokken en sluit stroomkring 2, waarin het apparaat is opgenomen.

De transformator

Transformeert (veranderd) de spanning 

De transformator kan de spanning veranderen (transformeren).

Hij kan de spanning omhoog brengen en omlaag brengen.

Een ideale transformator is een transformator zonder energie verlies => Pp = Ps

Formule:

Formule voor een transformator

Kruislings vermenigvuldigen =>

• Up x Ns = Us x Np

Dit kun je ermee:

De spanning of het aantal windingen uitrekenen.

Rekenen transformator:

Hoeveel windingen heeft de secundaire kant?

Gegevens/Gevraagd:

• Np = 300 windingen       Up = 9 V
• Ns = ? windingen           Us = 1,5 V

Formule/  

• Up x Ns = Us x Np

Uitwerking/Antwoord:

• 9 x Ns = 1,5 x 300
• 9 x Ns = 450
• Ns = 450 : 9 = 50 windingen

Automatische schakeling

Een schakeling die zelfstandig een taak voor je uitvoert noem je een automatische schakeling.

3 onderdelen hiervoor nodig:

- sensor (meet iets)

- schakelaar (verwerkt signaal)

-actuator (voert het uit)

NTC

Negative Temp. Coëfficient

• Reageert op temperatuur
  
• Temperatuur omhoog =>
  

                         weerstand omlaag

LDR

Light dependent resistant

• Reageert op licht
• Meer Licht =>                                            weerstand omlaag

De weerstand bepalen/berekenen

Je kunt op twee manieren achter de waarde van een weerstand komen:

1. Door de spanning en de stroomsterkte te meten.
2. De kleurencodes aflezen van de weerstand.

1

2

Kleurcodering: Binas 13 

Reken uit hoe groot bovenstaande weerstand is?

• A: geel = 4
• B: paars = 7
  
• D: rood = 2
  
• T: goud = 5%
  
• R = 4700 Ω +/- 5%
• R = 4700 Ω +/- 235 Ω

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
  

Condensator

Condensator                                                          Symbool

Schakelonderdeel waarin een kleine hoeveelheid elektrische energie kan worden opgeslagen.

Een schakeling met condensator

Als je de schakelaar

sluit => laadt de condensator op. 

Als je daarna de schakelaar opent => lamp blijft even branden op de stroom van de condensator.

Transistor

Transistor heeft 3 aansluitpunten:

* Basis

* Collector

* Emitter

UIT: Geen stroom op Basis => geen stroom van Collector naar Emitter

AAN: Stroom op Basis => stroom gaat lopen van Collector naar Emitter

Werking transistor

Drie aansluitpunten:

1) collector (C)

2) basis (B)

3) emitter (E)

Als er een kleine stroom van B naar E loopt, dan loopt er een grote stroom C naar E

Geen signaal

Geen stroom van basis naar emitter —>

Geen stroom van basis naar emitter

Wel signaal

Zwakke stroom van basis naar emitter —>

Grote stroom van basis naar emitter

Werking transistor

Inbraak alarm

Nu volgt een quiz

8 meerkeuze vragen (theorie)

Login in lessonup

Wat is een NTC?

1. Is een soort diode
2. Slaat elektrische energie op
3. Reageert op temperatuur
4. Reageert op licht

Wat doet een diode?

1. Verdeelt de stroom
2. Laat stroom door één kant
3. Slaat energie op
4. Verhoogt de spanning

Wat is de functie van een relais?

1. Verhoogt de spanning
2. Laadt een condensator op
3. Meet de temperatuur
4. Schakelt grote stromen op afstand

Wat is nodig voor een relais?

1. Twee stroomkringen zijn vereist
2. Een enkele stroomkring
3. Een batterij en een zekering
4. Een diode en een condensator

Wat doet een aardlekschakelaar?

1. Detecteert lekkage stroom boven 30 mA
2. Meet de spanning
3. Verhoogt de stroomsterkte
4. Schakelt de hoofdzekering uit

Hoe bereken je de vervangingsweerstand van twee weerstanden bij een parallelschakeling?

1. Rv = R1 - R2
2. Rv = (R1 x R2) : (R1 + R2)
3. Rv = R1 x R2
4. Rv = R1 + R2

Een elektromagneet kun je aan- en uit zetten

1. waar
2. niet waar

De sterkte van een elektromagneet hangt af van:
1. het materiaal van de spoel
2. de sterkte van de stroom
3. het aantal windingen
4. het materiaal van de kern

1. 1, 2, 3 en 4
2. 1, 2 en 3
3. 1, 3 en 4
4. 2, 3 en 4

Nog vragen???

Morgen is het schoolexamen!!!