H1 samenvatting elektriciteit - GT

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k, g, t
• Leerjaar 3

Herhaling H1.1 en H1.2

Isolators en geleiders

Symbolen voor schakelschema's

Schakelschema + regels

Serie- en parallelschakeling 

De meterkast

Kortsluiting en overbelasting

Wisselspanning en gelijkspanning

Isolators en geleiders

symbolen voor schakelschema's

Schakelschema

• Schakeling: 
• Elektrische onderdelen die met elkaar verbonden zijn. 
• Schakelschema:
• Eenvoudige tekening van een schakeling
  

Regels voor het tekenen van stroomkringen

1. Gebruik altijd de goede symbolen! 
2. De draden worden alleen horziontaal of vertikaal getekend.
3. Altijd hoeken van 90 graden tekenen.
4. De afstand useen de apparaten in de tekening zegt niets over de werkelijke afstand.
5. Het schema moet zo overzichtelijk mogelijk zijn.

Elektrische stroom

Elektrische stroom in een draad bestaat uit bewegende elektronen.

De spanningsbron pompt de elektrische stroom rond.

Stroom         I     in Ampère    (A)

Spanning    U    in Volt            (V)

Vermogen  P   in Watt            (P)

                  P = U x I

Serie schakeling:          1 Lange stroomkring.
Parallel schakeling:     Verschillende stroomkringen die aan 

                                          elkaar geschakeld zijn

De meterkast

• Hoofdkabel
• kilowattuur-meter: verbruik aan elektriciteit
• Groepsschakelaar: Elke groep heeft eigen zekering
• Aardlekschakelaar: meet of er stroom weglekt in huis, dit is namelijk gevaarlijk. Als dat gebeurt, schakelt hij de stroom uit
  

• Kortsluiting
• Overbelasting

Zekeringen

De zekering schakelt de stroom uit wanneer deze te hoog wordt door overbelasting of kortsluiting.

kWh-meter

De energiemeter of kWh-meter meet het energieverbruik.

Groep

Een aantal stopcontacten en lichtpunten zit samen op één groep. Vanuit de meterkast loopt een aparte leiding voor elke groep.

Aardlekschakelaar

De aardlekschakelaar schakelt de stroom uit bij lekstroom.

Hoofdkabel

Kortsluiting

Overbelasting

https://youtu.be/kBMykkyGCEM

Wisselspanning en gelijkspanning

• Gelijkspanning (DC): Een batterij heeft een                                                                     + en - symbool en levert gelijkspanning

• Wisselspanning (AC): Spanning wisselt                                                                          50 x per seconde van (+) en (-).

• Apparaten voor wisselspanning en gelijkspanning kan je niet zomaar door elkaar gebruiken.

GT: Opg 4  

Bekijk de drie lampjes in fig. 6. Bij elk lampje staat vermeld op welke spanning je het moet aansluiten en hoe groot de stroomsterkte dan wordt.

a) bereken het vermogen van het bovenste lampje

b) bereken het vermogen van het middelste lampje

c) bereken het vermogen van het onderste lampje.

d) Welk lampje geeft het meeste licht als het op de juiste spanning brandt?

• Gegevens: 
•    lampje 1: U = 6 V ; I = 0,5 A
•    lampje 2: U = 6 V ; I = 0,05 A
•    lampje 3: U = 3,5 V ; I = 0,2 A
• Gevraagd: P = ? W 
• Formule: P = U x I
• a) P = 6 x 0,5 = 3 W
• b) P = 6 x 0,05 = 0,3 W
• c) P = 3,5 x 0,2 = 0,7 W
• d) Het bovenste lampje geeft het meeste licht, want heeft het grootste vermogen.

GT: Opg 7   

Op groep 3 van een huisinstallatie (230 V) zijn de volgende apparaten aangesloten:

* een strijkijzer van 1200 W

* een wasmachine van 2200 W 

* een tv van 500 W

a) bereken de stroomsterkte oor het strijkijzer

b) Bereken de stroomsterkte door de wasmachine

c) bereken de stroomsterkte door de tv

d) bereken de totale stroomsterkte in groep 3 als alle drie apparaten aanstaan

e) Leg uit of groep 3 overbelast wordt als alle drie apparaten tegelijk aanstaan

Gegevens: 

• U = 230 V
• strijkijzer: P = 1200 W
• wasmachine: P = 2200 W
• tv: P = 500 W
• Gevraagd: Stroomsterkte in A
• Formule: P = U x I => I = P : U
• Uitwerking: 
• a) I = 1200 : 230 = 5,2 A
• b) I = 2200 : 230 = 9,6 A
• c) I = 500 : 230 = 2,2 A
• d) I totaal = 5,2 + 9,6 + 2,2 = 17 A
• e) I totaal is groter dan 16 A => overbelasting

GT opg. 10

Mia koopt een nieuwe lamp voor in de huiskamer. In figuur 9 zie je het energielabel op de verpakking

a) Zouden er ook lampen te koop zijn die evenveel licht geven, maar nog zuiniger zijn? leg uit waarom wel of waarom niet.

b) Bereken het vermogen van de lamp met de gegevens op de verpakking

c) Mia schat dat de lamp gemiddeld 20 uur per week aan zal staan. Bereken hoe groot het energieverbruik van de lamp per jaar zal zijn?

d) De ledlamp die Mia heeft gekocht, vervangt een gloeilamp van 60 W. Bereken hoeveel euro Mia per jaar zal besparen op haar energiekosten

• c) 
• Gegevens: P = 6 W = 0,006 kW
  
• t = 20 h p.w. = 20 x 52 = 1040 h p.j.
• Gevraagd: E = ? kWh
• Formule: E = P x t 
• Uitwerking: E = 0,006 x 1040 = 6,24 kWh 
• Antwoord: Energieverbruik is 6,2 kWh
• d) 
• Gegevens: 
• P = 60 W  en prijs 0,23 euro per kWh
• => de gloeilamp verbruikt 10x zo veel
• E gloeilamp = 0,060 x 1040 = 62,4 kWh
• E verschil = 62,4 - 6,24 = 56,16 kWh
• Kosten = 56,16 x 0,23 = 12,92 euro p.j

GT opg. 10

Mia koopt een nieuwe lamp voor in de huiskamer. In figuur 9 zie je het energielabel op de verpakking

a) Zouden er ook lampen te koop zijn die evenveel licht geven, maar nog zuiniger zijn? leg uit waarom wel of waarom niet.

b) Bereken het vermogen van de lamp met de gegevens op de verpakking

c) Mia schat dat de lamp gemiddeld 20 uur per week aan zal staan. Bereken hoe groot het energieverbruik van de lamp per jaar zal zijn?

d) De ledlamp die Mia heeft gekocht, vervangt een gloeilamp van 60 W. Bereken hoeveel euro Mia per jaar zal besparen op haar energiekosten

• a) Deze lamp heeft beoordeling A+, er zijn ook lampen met A++. => er zijn lampen te koop die nog zuiniger zijn.
• b) 
• Gegevens: op de verpakking staat 6 kWh/1000 h => de lamp verbruikt in 1000 h dus 6 kWh => E = 6 kWh ; t = 1000 h
• Gevraagd: P = ? W
• Formule: E = P x t => P = E : t
• Uitwerking: 
• P = 6 : 1000 = 0,006 kW = 6 W
• Antwoord: Het vermogen van de lamp is 6 Watt

GT: Opg 11

De consumentenbond heeft een aantal computers laten testen. In de uitslag van deze test staat dat een computer gemiddeld 110 kWh (25,30 euro) per jaar verbruikt. Daarbij gaat de Consumentenbond ervan uit dat het apparaat 600 uur per jaar aanstaat.

a) van welke kWh-prijs gaat de consumentenbond uit?

b) Bereken hoe groot het vermogen van de "gemiddelde computer" is?

a) 

• Gegevens: 110 kWh kost volgens de Consumentenbond 25,30 euro
• Gevraagd: Prijs 1 kWh = ? 
  
• Formule: 
  
• Kosten = E x prijs => prijs = kosten : E
  
• Uitwerking: prijs = 25,30 : 110 = 0,23 euro
  
• Antwoord: prijs voor 1 kWh is 0,23 euro
  

b) 

• Gegevens: E = 110 kWh ; t = 600 h
• Gevraagd: P = ? kW
• Formule: E = P x t => P = E : t
  
• Uitwerking: P = 110 : 600 = 0,183 kW
  
• Antwoord: Het vermogen is 0,2 kW 
  

Welke kleur heeft een nuldraad?

1. Bruin
2. Blauw
3. Groen/geel
4. Zwart

In de schakeling hiernaast is op twee plaatsen de stroomsterkte gemeten. De meetresultaten staan bij de schakeling vermeld. Hoe groot is de stroomsterkte in punt A?

1. 0,4 A
2. 0,6 A
3. 1,0 A
4. 1,6 A

In een wasmachine is de isolatie rond een elektriciteitsdraad kapotgegaan. Er loopt nu een klein lekstroompje (ongeveer 65 mA) naar de aarde.
Door welke draad loopt dit stroompje?

1. door de nuldraad
2. door de fasedraad
3. door de aarddraad
4. door de schakeldraad

In een schakeling zijn twee lampjes parallel geschakeld.
Welke bewering over de spanning in deze schakeling is JUIST?

1. De spanning is overal in de stroomkring gelijk.
2. De totale spanning vind je door de spanning door de twee lampjes bij elkaar op te tellen.
3. De totale spanning is gelijk aan het vermogen van de twee lampjes samen.
4. De totale spanning is gelijk aan de stroomsterkte.

Reken om:
a. 230 mA = … A
b. 35 A = … mA

Reken om:
a. 8,73 kW = …W
b. 6502 W = … kW

In de afbeelding hiernaast zien we drie lampjes. Door elk lampje loopt 0,075 A. Bereken hoe groot de totale stroomsterkte is voor deze schakeling.

Herhaling H1.3 en H1.4

Vermogen: 

P = U x I

Energieverbruik: 

E = P x t

Energiekosten: 

Kosten = E x prijs 1kWh

Gevaren elektriciteit en Elektriciteit in vochtige ruimte

Functie Zekering, Aardlekschakelaar, Randaarde

Vermogen

Hoeveel elektrische energie een apparaat per seconde verbruikt, noem je het vermogen. 

Afkorting: P

De eenheid van vermogen is:

Watt (W) 

Formule:

P = U x I

Vermogen berekenen

Energieverbruik 

• Apparaten verbruiken energie. We rekenen af  per kWh.

• 1 kiloWatt is 1.000 Watt.                                                                                                        Kilo-Watt-uur (kWh) is de maatstaf voor elektrische energie-inhoud. 

• Het is het gemiddeld vermogen dat verbruikt wordt gedurende één uur.              Een elektrische kachel met een maximaal vermogen van 2 kW verbruikt per uur 2 kWh       als hij maximaal aanstaat.

• Een kWh (kilo-Watt-uur) kost ongeveer 23 cent => Maar hoe rekenen we hiermee?

E = P x t

E = energieverbruik in kilowattuur (kWh)

P = vermogen in kilowatt (kW)

t = tijd in uur (h)

Een lamp met een vermogen van 15W 

brandt de hele avond (18:00 - 23:00)

Bereken hoeveel energie de lamp verbruikt.

Samenvatting H1.3

Vermogen                 P = U x I   (vermogen in Watt)

Energieverbruik      E = P x t   (vermogen in kiloWatt)

Energiekosten:     Kosten = energieverbruik (kWh) x prijs 

Gevraagd, gegevens, formule, uitwerking en antwoord

Gevaren elektriciteit

1) Brand bij kortsluiting óf 

overbelasting.

2) Schok.

Elektriciteit in vochtige ruimte

• In vochtige ruimtes zoals badkamers en keukens moet je altijd voorzichtig zijn met elektriciteit.
• vloeistof geleid extra goed

Zekeringen

• Groepszekering: deze springt boven 

de 16 A om brand door oververhitting 

te voorkomen.

• Installatieautomaat: een elektronische zekering.

• Smeltveiligheid: ouderwetse zekering met                                                                  dun draad => vervangen

Aardlekschakelaar

• Deze vergelijkt de stroom tussen de fase- en nul-draad. 
• Is deze groter dan   30 mA, dan springt de aardlekschakelaar.

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.

 

Het vermogen van een apparaat is afhankelijk van andere twee grootheden. Welke grootheden zijn er dan?

1. energieverbruik en spanning
2. energieverbruik en stroomsterkte
3. spanning en stroomsterkte
4. spanning en tijd

Welke bewering is juist?
In de aardlekschakelaar wordt de stroom . . . . .

1. in de fasedraad vergeleken met de stroom in de nuldraad.
2. in de fasedraad vergeleken met de stroom in de schakeldraad.
3. in de nuldraad vergeleken met de stroom in de schakeldraad.
4. in de nuldraad vergeleken met de stroom in de zekering.

In een wasmachine is de isolatie rond een elektriciteitsdraad kapotgegaan. Er loopt nu een klein lekstroompje (ongeveer 65 mA) naar de aarde.
Door welke draad loopt dit stroompje?

1. door de nuldraad
2. door de fasedraad
3. door de aarddraad
4. door de schakeldraad

Kees schakelt drie fietslampjes in parallel.
Door elk lampje gaat een stroom van 0,165 A.
Kees schrijft op: “De totale stroom in de schakeling is 0,495 A”.
Leg uit of Kees gelijk heeft.

Voor fornuizen wordt ook wel “krachtstroom” gebruikt. Krachtstroom werkt met een spanning van 400 V in plaats van 230 V. Bereken het vermogen van zo’n fornuis als een stroom van 15,3 A er doorheen gaat.

Bij Rick in huis wordt elektrisch gekookt.
Op een avond kookt hij soep voor 25 min op de kookplaat met een vermogen van 875 W.
Bereken hoeveel elektrische energie de kookplaat in deze 25 minuten heeft gebruikt.

Het totale vermogen op een groep van een huisinstallatie (230 V) is 3650 W.
De groep is beveiligd door een zekering van 16 A.
Laat met een berekening zien of de zekering gaat smelten of niet.

Chris en Melanie zeggen allebei iets over zekeringen
Chris zegt: “Een zekering voorkomt brand”.
Melanie zegt: “Een zekering voorkomt kortsluiting”.
Leg uit wie er gelijk heeft!

Heb je nog vragen of opmerkingen over Hoofdstuk 1?
Of wil je nog graag extra uitleg over.....?

Planning

Vragen kun je altijd via teams stellen en klassikaal

Volgende week Oefentoets

PTA