paragraaf 5 elektrische energie gebruiken

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

paragraaf 5

Huisinstallatie

KWh-meter

Analoog (ouderwets)

Digitaal (nieuw)

De kWh-meter meet hoeveel elektrische energie er wordt 

verbruikt in een huishouden. 

Typen elektriciteitsdraden

230V

0V

In de aan-stand 230V

In de uit-stand 0V

0V

Typen elektriciteitsdraden

Kortsluiting ontstaat meestal door een defect snoer of apparaat. De stroom kan rond stromen van de plus naar de min zonder daarbij een apparaat tegen te komen. In dit circuit heb je dan ook maar een hele kleine weerstand. Hierdoor wordt de stroomsterkte erg groot —> daardoor worden de draden erg warm —> kans op brand.

Overbelasting ontstaat wanneer je te veel apparaten tegelijk aan zet. De stroomsterkte wordt dan erg groot —> daardoor worden de draden erg warm —> kans op brand

Stop:

Een zekering (ook wel smelt veiligheid genoemd) smelt door wanneer de stroom te groot wordt, hierdoor wordt brand voorkomen.

Een zekering smelt door bij kortsluiting of overbelasting. Hiermee voorkomt een zekering dat er brand ontstaat. (Let op! Een zekering voorkomt het ontstaan van brand, NIET het ontstaan van overbelasting en/of kortsluiting)

Aardedraad

Aardrail

Aardedraad:

koperdraad voorzien van een kunststof omhulsel (groen met geel). Hier staat normaal geen spanning op, totdat er een defect is in een apparaat die de buitenkant onder spanning doet staan, dan wordt deze draad gebruikt om de spanning af te voeren.

Aardlekschakelaar:

Deze schakelaar meet de grote van de stroom die het huis via de hoofdkabel binnen komt en de grote van de stroom die het huis verlaat. Deze zouden nagenoeg even groot moeten zijn, omdat stroom wordt GEbruikt (niet VERbruikt). Is er een verschil (groter dan 30mA), dan betekent dit dat er stroom “weglekt” door een defect. Deze schakelaar schakelt de stroom dan binnen 0,2s uit.

Aardrail:

Grote metalen pin die in het grondwater wordt geslagen. Bij een defect in een apparaat voert de aarde draad de stroom via deze pin weg de aarde in.

Aardlekschakelaar

Dubbel geïsoleerd:

Apparaten die voorzien zijn van een behuizing (omhulsel/buitenkant) van bijv. kunststof, waardoor deze niet onder spanning kunnen komen te staan. 

Dit wordt met name gedaan bij apparaten van metaal die in vochtige ruimtes staan, zoals een wasmachine. Deze worden naast de gebruikelijke isolatie (aardedraad etc) ook voorzien van een buitenkant geheel van kunststof.

Pictogram voor dubbel geïsoleerde apparaten

Kortsluiting

Geen

Een zekering voorkomt dat er brand ontstaat door overbelasting of kortsluiting.

Dubbele isolatie

Juist/onjuist:

Een fasedraad is rood/bruin van kleur.

1. Juist
2. Onjuist

Juist/onjuist:

Op de aardedraad staat een spanning van 230V

1. Juist
2. Onjuist

Juist/onjuist:

Op de camping hebben zekeringen vaak een waarde van 10A. In nieuwe woonhuizen hebben zekeringen vaak een waarde van 16A. Je kunt in nieuwe huizen dus meer apparaten tegelijk aan zetten op 1 groep.

1. Juist
2. Onjuist

Wanneer een apparaat defect is, dan wordt de stroom via een metalen pin afgevoerd naar het grondwater. Deze pin noem je de....

1. Aardedraad
2. Aardlekschakelaar
3. Aardrail
4. Geen van deze antwoorden is juist

juist/onjuist:
Wanneer je te veel apparaten tegelijk aan zet, dan ontstaat er kortsluiting.

1. Juist
2. Onjuist

juist/onjuist:
Kortsluiting kan ontstaan wanneer je te ruw/onvoorzichtig met een apparaat of snoer omgaat.

1. Juist
2. Onjuist

Juist/onjuist:
Een zekering of stop voorkomt overbelasting.

1. Juist
2. Onjuist

Juist/onjuist:
Een zekering of stop voorkomt brand

1. Juist
2. Onjuist

In het huis van Jim brandt een lampje tijdens zijn vakantie. Alle andere apparaten staan uit. Voordat Jim 2 weken op vakantie ging stond de kWh-meter op 56.875kWh. Bij terugkomst staat de meter op 56.880kWh. Bereken het vermogen van het lampje in watt. Alleen getal invullen, geen eenheid. Afronden op 1 decimaal.

In nieuwe huizen zitten zekeringen van 16A op een groep. Femke zet de volgende apparaten tegelijk aan: 4 gloeilampen (40W per stuk), oven (1500W), frituurpan (900W) en wasmachine 760W). Alle apparaten werken op 230V. Kunnen deze apparaten aan staan en op dezelfde groep zijn aangesloten?

P = E / t

1 W = J/s

energie omzetten

Energie vormen kunnen worden omgezet in andere vormen van energie, zo kan bijv. elektrische energie worden omgezet in stralingsenergie (licht) en warmte.

voorbeeld:

denk bijv. aan een gloeilampje, wanneer deze wordt aangelsoten op het elektriciteitsnet, dan geeft deze licht en wordt deze warm.

energie omzetten

Bij het omzetten van energie van de ene vorm in de andere gaat er nooit energie verloren, dat wil zeggen. De hoeveelheid energie voor de energie-omzetting is precies gelijk aan de hoeveelheid energie na de energie-omzetting, dit noemt men de wet van behoud van energie!

wet van behoud van energie:

Energie voor = energie na

Wet van behoud van energie

E​totaal⋅erin​​=E​totaal⋅uit​​

rendement

Wanneer men een energievorm wil omzetten in een andere vorm van energie, dan kan het zijn dat er ook energievormen vrij komen die niet gewenst zijn. Neem bijv. een gloeilamp. Men wil de elektrische energie omzetten in stralingsenergie (licht). Echter als een gloeilampje enige tijd aan staat, dan kun je voelen dat deze ook veel warmte produceert. De functie van een gloeilamp is licht geven, niet warmte produceren. De energievorm warmte is dus ongewenst in dit geval! sommige apparaten zetten de energie die ze krijgen bijna helemaal om in de gewenste vorm van energie, terwijl andere apparaten slechts een klein deel van de totale energie die ze krijgen om kunnen zetten in de gewenste vorm van energie. Het rendement van een apparaat zegt hoeveel procent van alle energie wordt omgezet in de gewenste vorm van energie. Als het rendement van een lampje dus 10% is, dan wordt slechts 10% van alle (elektrische)energie die de lamp krijgt omgezet in licht. De andere 90% gaat dan dus "verloren" aan warmte!

rendement

Hoe hoger het rendement van een apparaat is, des te meer energie gunstig wordt omgezet. men streeft dus altijd naar een zo hoog mogelijk rendement! Bekijk de voorbeelden hieronder en bedenk dat het gebruiken van LED lampjes dus veel energie zuiniger is dan het gebruik van gloeilampen.

Rendement

η=(E​nuttig​​:E​totaal​​)⋅100

η=(P​nuttig​​:P​totaal​​)⋅100

of

rendement in procenten

η=

E = energie in Joule

P = vermogen in Watt

Enuttig = de hoeveelheid energie die het doel van het apparaat dient (bijv. bij een lamp de hoeveelheid energie die ten goede komt aan licht, NIET warmte!)