3H - H1

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Startklaar

- Telefoon weg

- Jas uit

- Laptop ingelogd op Lessonup

Wat neem je mee?

- Boek

- Laptop

- Geo

- Rekenmachine

- Pen + potlood + gum

- (Ruitjesschrift of ruitjespapier in de multomap)

- Routekaart

Leerdoelen

Je kunt de onderdelen van een elektriciteits-

centrale beschrijven.

Je kunt het verschil tussen gelijkspanning 

en wisselspanning uitleggen.

Je kunt uitleggen waarom in het elektriciteits-

net verschillende spanningen worden gebruikt.

Je kunt de werking van een transformator uitleggen.

De elektriciteitscentrale

Branders: verbrandt de brandstof om water te verhitten waardoor er stoom met hoge druk ontstaat.

Turbine: De stoom spuit tegen de schoepen van de turbine zodat deze om zijn as gaat draaien.

Condensor: De afgewerkte stoom wordt afgekoeld met koelwater zodat dit condenseerd en opnieuw verhit kan worden in de brander.

Generator: Dit is een dynamo die de draaiing van de turbine omzet in elektrische energie.

Transformator: Deze verhoogt de spanning om gebruikt te worden op het elektriciteitsnet.

Stroom door een draad

Als er een stroom door een draad loopt, ontstaat er altijd

 (een beetje) warmte. Elektrische energie wordt omgezet in warmte. Dit is energieverlies.

Elektriciteitsnet

Een hogere spanning is

minder energieverlies

Daarom wordt elektriciteit

over grote afstanden met 

een hoge spanning 

vervoert.

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

Lichtnet

• De spanning op het stopcontact (lichtnet) gaat 50 keer per seconde (50 Hz) tussen 325 V en -325 V op en neer.
• De effectieve spanning is 230 V.

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. 

Werking van een transformator

• Werkt alleen op wisselspanning.
• Het magneetveld geeft de elektrische
  energie door tussen de primaire en
  secundaire spoel.
• Er is dus geen elektrische stroom
  tussen de spoelen.
• De verhouding tussen Up en Us is afhankelijk van het aantal windingen.

Waar vind je dit principe?

Leerdoelen

Je kunt de primaire en secundaire spanning 

van een transformator uitrekenen met behulp 

van het aantal windingen.

Je kunt stap voor stap een berekening maken 

met behulp van een formule.

Je kunt (indirect) formules herschrijven.

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

Lichtnet

• De spanning op het stopcontact (lichtnet) gaat 50 keer per seconde (50 Hz) tussen 325 V en -325 V op en neer.
• De effectieve spanning is 230 V.

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. 

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

Stap voor stap oplossen

Stap 1: Lees de opdracht

Stap 2: Noteer gegevens (en gevraagd)

Stap 3: Noteer de formules

Stap 4: Vul de gegevens in

Stap 5: Werk de berekening uit

Stap 6: Noteer de uitkomst

Stap 7: Controleer de uitkomst                                         blz 173 en 174

Leerdoelen

Je kunt berekeningen maken met het verband 

tussen vermogen, spanning en stroomsterkte.

Je kunt berekeningen maken met het verband 

tussen energie, vermogen en tijd.

Je kunt de eenheden joule en kilowattuur 

naar elkaar omrekenen.

Energie en vermogen

• Vermogen en energie zijn grootheden
• Vermogen vertelt hoe fel een lamp is
• Energieverbruik bepaalt de rekening

Vermogen

• Vermogen is: hoeveel elektrische energie een apparaat gebruikt per seconde.
  
  
• De eenheid van vermogen is de watt (W)
  
  
• Hoe hoger het vermogen, hoe meer licht!

Vermogen berekenen

Energie

• Het energieverbruik van een apparaat meet je door het vermogen keer de tijd te doen. 
  
  
• De eenheid van energieverbruik is kilowattuur (kWh)
  
  
• Dit wordt gebruikt om de energierekening te betalen!

Energie meten

• In de meterkast thuis zit een kWh-meter (kilowattuurmeter)

Energie berekenen

Energie berekenen

Joule en kWh

Stel een apparaat voor met een vermogen

 van 1000 W die 1 uur aan staat. 

Dus 1 kWh = 3,6 MJ

Elektriciteitsnet

Een hogere spanning is

minder energieverlies

Daarom wordt elektriciteit

over grote afstanden met 

een hoge spanning 

vervoert.

Huisinstallatie

Spanning en stroom thuis

Alle apparaten zijn thuis parallel geschakeld. Zodat de stroomsterkte over ieder apparaat gelijk is:

Om de totale stroomsterkte te berekenen tel je de stroomsterkte door iedere vertakking bij elkaar op:

Elektriciteit in huis

• Huisinstallatie: alle elektriciteitsdraden door het huis
  Soorten draden:
• Stopcontact heeft 2 draden om een stroomkring te maken:
  1. fasedraad (bruin)
  2. nuldraad (blauw)
  
• Lamp: schakeldraad
  (zwart)

Kortsluiting

• Elektriciteitsdraden hebben een kleine weerstand. De stroom gaat er makkelijk doorheen. Het apparaat heeft een grotere weerstand en zorgt dat de stroom niet te groot wordt.
  
• Kortsluiting gebeurt als draden elkaar aanraken, en de stroom een weg met minder weerstand kan kiezen.  Gevaarlijk

Overbelasting

• De huisinstallatie is verdeeld over groepen.  
   
• Per groep mag maximaal 16 A aan stroom gaan.  
   

• Als de stroomsterkte toch groter wordt, is er overbelasting. 

Bijvoorbeeld: 1 groep voor de keuken, 1 voor de woonkamer, 1 voor de badkamer

Het koperdraad wordt dan te heet en kan verbranden

Is een schok gevaarlijk?

Of een schok gevaarlijk is, is afhankelijk van de stroomsterkte.

Een meterkast van binnen

De groepszekering schakelt

de stroom uit als de 

stroomsterkte groter dan 16 A is.

Dit geeft bescherming tegen

kortsluiting en overbelasting.

Niet tegen een schok.

Isolatie

• Elektriciteitsdraden zijn geïsoleerd met een laag plastic.
• Zo kun je de draad vastpakken zonder een schok te krijgen
• Sommige zijn dubbel geïsoleerd: ze hebben 2 lagen isolatie

       Aardlekschakelaar

• In de meterkast vindt je ook de aardlekschakelaar
   
• de aardlekschakelaar voorkomt lekstroom
   
• Lekstroom is wanneer een apparaat stroom 'lekt' naar de omgeving

Werking van een aardlekschakelaar

Als de aardlekschakelaar meet dat er minder stroom terugkomt dat er door de fasedraad loopt, wordt de stroom uitgeschakeld.

Randaarde

• De randaarde verbonden met buitenkant van metalen apparaten.
   
• Het voorkomt dat je een schok krijgt als de isolatie stuk is.
   
• de aardedraad is groen/geel.

Aan de slag

Lading

Grootheid: lading (Q)

Eenheid: coulomb (C)

Heeft te maken met elektrische kracht

Begrippen uit deze les

Effectieve spanning

Elektriciteitscentrale

Elektromagneet

Energieverlies

Gelijkspanning

Generator

Hoogspanning

Netspanning

Transformator

Wisselspanning

Begrippen uit deze les

Schrijf 3 dingen op die
je deze les hebt geleerd

Stel 1 vraag over iets dat je
deze les nog niet zo goed hebt begrepen

Volgende les:

Practicum