1.3 Elektriciteit in huis 1.4

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Waarom elektriciteit in huis?

Elektriciteit in huis!

Elektriciteitsnet

Een hogere spanning is

minder energieverlies

Daarom wordt elektriciteit

over grote afstanden met 

een hoge spanning 

vervoert.

Wat gebeurt er als er een stroom door een draad loopt?

1. Er ontstaat warmte
2. Er ontstaat licht
3. De draad wordt sterker

Zet op aflopende spanning

Waarom wordt elektriciteit over grote afstanden met een hoge spanning vervoerd?

1. Minder energieverlies
2. Meer energieverlies
3. Sneller transport

Gelijkspanning en wisselspanning

Gelijkspanning                                          Wisselspanning

- Stroom loopt                                           - Stroom loopt telkens in 

altijd in dezelfde richting                        andere richting

- Vaste + en -                                              - Geen vaste + en -

- Bijv. batterij / accu                                - Bijv. dynamo / netspanning

Werking van een transformator

Door de primaire spoel loopt een wisselstroom. Daardoor ontstaat er een magnetisch veld dat telkens van richting en grootte verandert. Het werkt als een elektromagneet.

De weekijzeren kern wordt door de primaire spoel gemagnetiseerd. En verandert dus ook 100 keer per seconde van richting.

Het magneetveld in de secundaire spoel verandert door de gemagnetiseerde weekijzeren kern. Hierdoor ontstaat er een wisselspanning op de uiteinden van de secundaire spoel. 

Wat is de werking van een transformator?

1. Magneetveld geeft elektrische energie door
2. Magneetveld genereert elektriciteit
3. Er is elektrische stroom tussen de spoelen

Wat is het verschil tussen gelijkspanning en wisselspanning?

1. Wisselspanning heeft vaste + en -
2. Gelijkspanning heeft vaste + en -
3. Wisselspanning loopt altijd in dezelfde richting

Omhoog en omlaag transformeren

Up = Spanning over de primaire spoel (in V)

Us = Spanning over de secundaire spoel (in V)

Np = Aantal windingen van de primaire spoel

Ns = Aantal windingen van de secundaire spoel

Een ideale transformator heeft een primaire spoel met 400 windingen en een secundaire spoel met 10 windingen. De primaire spanning is 230 V. Bereken de secundaire spanning.

De ideale transformator

Dus het vermogen van de primaire en secundaire spoel zijn gelijk. 

Oftwel:     Pp = Ps

Op de transformator uit de vorige vraag (Up=230V; Us=5,75V) is een gloeilampje aangesloten waardoor er een stroom van 0,50 A door de secundaire spoel loopt.
Bereken de stroomsterkte door de primaire spoel.

1.3 Elektriciteit in huis 

Het begint in de meterkast

De huisinstallatie

Onderdelen van een meterkast

Op de foto's op deze bladzijde staan voorbeelden van 

de onderdelen van de meterkast.

Jullie opdracht voor vandaag is om te kijken of je deze 

onderdelen thuis in de meterkast kan vinden!

kilowattuur-meters
links nieuw- rechts oud

hoofdschakelaar

zekeringen

Aardlekschakelaar

Parallelschakeling

Alle apparaten thuis zijn parallel geschakeld, dat betekent: 

- ze krijgen allemaal 230 V

- Utot = U1 = U2 = U3

- je kunt ze apart inschakelen

Hoe zit het met de spanning (U) in een parallelschakeling?

1. Elk apparaat krijgt een deel van de spanning
2. Elk apparaat krijgt de volledige spanning

Hoe zit het met de stroomsterkte (I) in een parallelschakeling?

1. De stroomsterkte is overal even groot
2. De stroom moet worden verdeeld

Hoe zit het met het vermogen (P) in een parallelschakeling?

1. Het vermogen kan je altijd bij elkaar optellen
2. Het vermogen moet ik optellen en dan delen door het aantal apparaten

In een parallelschakeling

- is de spanning overal gelijk

- is de stroomsterkte niet overal gelijk (hangt van het  vermogen af)

- Het vermogen van één groep  kun je altijd bij elkaar optellen

Formules voor stroomsterkte en vermogen bij de huisinstallatie

             Dus stromen mag je optellen        

 Vermogens mag je optellen om het totale vermogen te   krijgen.

I​totaal​​=I​1​​+I​2​​+I​3​​+I​4​​+...

P​totaal​​=P​1​​+P​2​​+P​3​​+...

Vermogen berekenen

vermogen = spanning x stroomsterkte

Het maximale vermogen op een groep met een zekering van 16 A.

Het maximale vermogen op een groep met een zekering van 16 A.

P​max​​=U⋅I​max​​

=230⋅16

=3680W

=3,7kW

Op één groep van een huisinstallatie zijn de volgende apparaten aangesloten:
- magnetron (800 W)
- waterkoker (2000 W)
- Afzuigkap (150 W)
- Zes ledlampen (elk 3 W)

Bereken de totale stroomsterkte in de groepsleiding.

Overbelasting

Stroom per groep mag niet meer dan 16A zijn. 

Meer = brandgevaar

Teveel apparaten =overbelasting

Zolang totale vermogen niet meer 

dan 3,7 kW is, geen probleem

Kortsluiting:

Weerstand klein in elektriciteitsdraden.

Als stroom een ander weg (niet door apparaat) kan nemen

 - Kortsluiting: veel te kleine weerstand

Kortsluiting

Als de fasedraad en nuldraad direct met elkaar in contact komen, gaan alle elektronen daar heen, er gaan geen elektronen meer door het apparaat, vandaar de naam kortsluiting

Kortsluiting:

Een stroomkring met een hele kleine weerstand en dus hele grote stroomsterkte.

Veiligheids

maatregelen

Isolatie

Zekeringen 

Aardlekschakelaar

Randaarde

Zekeringen

Groepszekering: deze springt boven 

de 16 A om brand door oververhitting 

te voorkomen.

Installatieautomaat: een 

elektronische zekering.

Fasedraaden nuldraad

Bruin - fasedraad

Blauw - nuldraad

Bruin 230V - Blauw geen spanning

Schakelaar naar lamp zwarte draad

 - Schakeldraad: Alleen spanning als schakelaar aan staat

Draden

• Fasedraad (bruin): wisselspanning van 230 V
  
• Nuldraad(blauw): geen spanning
• Schakeldraad (zwart): alleen spanning bij schakelaar in AAN-stand
  
• Aarddraad (groengele): buitenkant apparaat naar de aarde, lekstroom

Enkele/dubbele isolatie

Bij een apparaat met dubbele isolatie is er een extra isolatielaag en meestal een plastic buitenkant.

Dubbele isolatie

KEMA 

keur

Randaarde

Een geel/groene draad die via de metalen buitenkant van een apparaat via het snoer naar de rand van het stopcontact gaat.

De randaarde voorkomt stromen door je lichaam.

 

aardlekschakelaar

verschil mag niet > 30 mA

Aardlekschakelaar; springt bij een lekstroom van 30 mA en voorkomt schokken.

Randaarde

aarddraad

aardlekschakelaar

verschil mag niet > 30 mA

0

Overbelasting

Als er teveel stroom door een draad loopt, wordt de draad heet. Hierdoor kan er brand ontstaan.

Kortsluiting

Om elk stroomdraad zit een laagje plastic. Hier kan de elektriciteit niet doorheen.

Als dit plastic kapot gaat, kunnen de elektriciteitsdraden elkaar raken. Je krijgt dan kortsluiting. Ook hierdoor kan brand ontstaan

En natuurlijk is elektriciteit ook gevaarlijk voor mensen! 

Op de volgende pagina staat een filmpje waarin wordt uitgelegd hoe de elektrische installatie thuis beveiligd is

De gevaren van elektriciteit