hfst 12.2 spanning transformeren

• Natuurkunde / Scheikunde
• Middelbare school
• vmbo
• Leerjaar 4

spanning transformeren

Leerdoelen 12.2 Spanning transformeren

1. Je kunt uitleggen wat het verschil is tussen hoogspanning, netspanning en veilige spanning.
   
2. Je kunt toelichten wat wordt bedoeld met: de netspanning in Nederland is 230 V/50 Hz.
   
3. Je kunt uitleggen waarom veel apparaten een eigen adapter (netstekkervoeding) hebben.
   
4. Je kunt beschrijven hoe een transformator energie opneemt, omzet en weer afstaat.
   
5. Je kunt berekenen hoe een transformator de spanning transformeert.
   
6. Je kunt berekeningen uitvoeren met het opgenomen en afgegeven vermogen van een (ideale) transformator.

Planning

1. wat weten we al van elektriciteit?
2. Nieuwe stof: transformator, spanning omzetten
3. (huiswerk nakijken)
4. Evalueren

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
  

Wat weet je over netspanning?

Spanningsbronnen

Elektriciteit van stopcontact komt van:

• Elektriciteitscentrale
• Windturbines
• Zonnecellen

In het filmpje geven ze netspanning twee verschillende waardes. Kijk of je het kan horen.

Welke waardes gaven ze de netspanning?

Elektriciteitsnet

Elektriciteitscentrale

=> hoogspanningsstation

=> transformatorstation

=>  transformatorhuisje           

=>  (grijze kastjes)

Hoge spanning => weinig energieverlies tijdens vervoer

Net spanning

- Netspanning is wisselspanning.

- Het schommelt tussen de 325 en de -325 volt. 

- Effectief zouden wij het kunnen vervangen met een gelijkspanning van 230 volt

Frequentie netspanning is 50Hz

Bereken het vermogen van de in put en out put (neem voor de in put spanning = 230V

In put                 Out put

gegeven           gegeven

U = 230 V             U = 5,0 V

I = 0,5 A                 I = 2,1 A

gevraagd           gevraagd

P = ? W                 P = ? W

formule             formule

P= U x I                P = U x I

P = 230 x 0,5       P = 5,0 x 2,1

P = 115 W             P= 10,5 W

condensator

spoel /transformator

weerstand

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.

Transformator

De transformator

De transformator bestaat uit twee spoelen die om een weekijzeren kern zijn bevestigd. Je sluit de primaire spoel aan op de spanning die je wilt transformeren. Deze noem je de primaire spanning of Up. 

De secundaire spoel levert dan een (omhoog of omlaag) getransformeerde spanning. Deze noem je de secundaire spanning of Us.

0

Omhoog of omlaag transformeren

Of de spanning hoger of lager wordt, hangt af van het aantal windingen van de spoelen:

Als de secundaire spoel meer windingen heeft dan de primaire spoel, is Us groter dan Up.

De spanning wordt dan omhoog getransformeerd.

Als de secundaire spoel minder windingen heeft dan de primaire spoel, is Us kleiner dan Up. 

De spanning wordt dan omlaag getransformeerd.

U

N

p

s

s

U

N

p

s

Omhoog of omlaag transformeren

Het verband tussen het aantal windingen en de primaire en secundaire spanning kun je schrijven als:

 aantal windingen primaire spoel    =      primaire spanning

 aantal windingen secundaire spoel       secundaire spanning

                                                             np het aantal windingen van de primaire spoel;

                                                             ns het aantal windingen van de secundaire spoel;

                                                             Up de primaire spanning in volt (V);

                                                             Us de secundaire spanning in volt (V).

Of in symbolen:

np = Up

ns     Us

Voorbeeldopdracht 1

De transformator van een deurbel heeft een primaire spoel met 800 windingen en een secundaire spoel met 32 windingen. De primaire spoel is aangesloten op het lichtnet (230 V).

Bereken de secundaire spanning.

primaire spoel   secundaire spoel

 np = 800                 ns = 32       

 Up = 230 V             Us = ? V

Uitwerking:
np = Up        800  = 230
ns     Us           32        ?
800 × Us = 230 × 32

Us= 230 x 32  = 9,2 V
           800

Voorbeeldopdracht 1

De transformator van een deurbel heeft een primaire spoel met 800 windingen en een secundaire spoel met 32 windingen. De primaire spoel is aangesloten op het lichtnet (230 V).

Bereken de secundaire spanning.

primaire spoel   secundaire spoel

 np = 800                 ns = 32       

 Up = 230 V             Us = ? V

Uitwerking:
np = Up        800  = 230
ns     Us           32        ?
800 × Us = 230 × 32

Us= 230 x 32  = 9,2 V
           800

Ideale transformator

Bij een ideale transformator is er geen vermogensverlies 

==> 100% rendement ==> 

Vermogen primaire kant = Vermogen secundaire kant. 

Ideale transformator

P  = P

U  x I   = U  x I

p           s

p         p              s          s

P = U x I

Bereken het vermogen van de in put en out put (neem voor de in put spanning = 230V)

Bereken het vermogen van de in put en out put (neem voor de in put spanning = 230V)

In put                 Out put

gegeven           gegeven

U = 230 V             U = 5,0 V

I = 0,5 A                 I = 2,1 A

gevraagd           gevraagd

P = ? W                 P = ? W

formule             formule

P= U x I                P = U x I

P = 230 x 0,5       P = 5,0 x 2,1

P = 115 W             P= 10,5 W

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%.
  

Wat weet je over netspanning?

Afsluiting: we weten.................

1. Je kunt uitleggen wat het verschil is tussen hoogspanning, netspanning en veilige spanning.
   
2. Je kunt toelichten wat wordt bedoeld met: de netspanning in Nederland is 230 V/50 Hz.
   
3. Je kunt uitleggen waarom veel apparaten een eigen adapter (netstekkervoeding) hebben.
   
4. Je kunt beschrijven hoe een transformator energie opneemt, omzet en weer afstaat.
   
5. Je kunt berekenen hoe een transformator de spanning transformeert.
   
6. Je kunt berekeningen uitvoeren met het opgenomen en afgegeven vermogen van een (ideale) transformator.