1.1 (Havo) / 1.1 + 1.2 (Vwo) Elektrische energie opwekken en vervoeren

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 3

1.1 (Havo) / 1.1 + 1.2 (Vwo) Elektrische energie opwekken en vervoeren

Programma

-Oefeningen bespreken	15 min
-Elektriciteitscentrale	15 min
-Elektriciteitsnet	05 min
-Transformators	15 min
-Oefenen	20 min

Leerdoelen

Wat behandelen we vandaag?

• Je kunt de onderdelen van een elektriciteitscentrale beschrijven.
• Je kunt de kenmerken van gelijkspanning en wisselspanning met elkaar vergelijken.
  
• Je kunt uitleggen waarom in het elektriciteitsnet verschillende spanningen worden gebruikt.
  
• Je kunt het principe van een transformator uitleggen.
  
• Je kunt aan de hand van de verhouding van het aantal windingen de spanningsverhoging of spanningsverlaging in een transformator berekenen.

Wat weet je al over elektriciteit?

Hoe denk je dat elektriciteit ontstaat?

Hoe wordt elektriciteit opgewekt.

Bijna alle elektriciteit dat in de wereld opgewekt wordt, gebeurt door middel van 2 dingen:

• Een spoel
• Een magneet

Wanneer je de magneet in en uit de spoel beweegt, ontstaat er stroom, dit heet een dynamo/generator.

Hoe wordt elektriciteit opgewekt?

De wisselspanning die ontstaat wordt ook wel inductiespanning genoemd.

Dynamo

Zo ontstaat een wisselspanning in een dynamo.

Het stuk metaal rondom de spoel heet weekijzer.

Deze is makkelijk magnetisch te maken en weer  niet magnetisch te maken.

De elektriciteitscentrale

Je weet ondertussen dat elektriciteit kan komen van zonnepanelen, windturbines en batterijen.

Maar de meeste elektriciteit wordt gemaakt in

elektriciteitscentrales.

Hoe werkt een

elektriciteitscentrale?

1. Water wordt verwarmd door een brandstof te verbranden.
   
2. Water verandert in stoom en de druk die de stoom heeft draait een turbine aan.
   
3. De turbine laat een magneet in een spoel draaien waardoor er een generator gaat werken, deze wekt de stroom.
   
4. De stoom wordt afgekoeld door koelwater en kan weer hergebruikt worden.
   

Koelwater

Koelwater moet koud zijn en dus van een plek

vandaan komen waar veel water is.

Vaak zijn dat meren, rivieren of zeeën.

Zet de onderdelen van de elektriciteitscentrale in de juiste volgorde.

Verandert water in stoom.

Laat een magneet draaien

Wekt elektrische energie op

Verandert stoom in water

Brander

Koeler

Turbine

Generator

Energieverlies

De kabels waar stroom doorheen gaat, worden warm vanwege alle elektriciteit.

Een deel van de elektriciteit wordt dus omgezet in warmte, dit heet energieverlies.

Daarom wordt energie vaak met hoge spanningen verplaatst, zodat het minder snel warmte verliest.

Hoogspanning

Hoogspanningsmasten vervoeren elektriciteit met een

hoge spanning.

De hoogspanning is 380000 Volt.

De spanning in je huis kan niet zo groot zijn want dat is

te gevaarlijk, daarom moet de spanning omlaag.

Netspanning

In een transformatorhuisje wordt de hoogspanning omgezet naar een lagere spanning, eentje die in elk gebouw in Nederland gebruikt wordt.

De netspanning, deze is 230 Volt.

Spanning voor onze elektriciteit

Omdat een magneet rondjes draait in een spoel in de energiecentrale ontstaat er een wisselspanning.

Dit is een spanning die constant van een + spanning naar een - spanning beweegt.

In tegenstelling tot bijvoorbeeld een batterij die steeds dezelfde spanning afgeeft, de gelijkspanning.

Frequentie en polariteit (V)

De wisselspanning in onze elektriciteit heeft een frequentie (f) van 50 Hz (Hertz). Dat betekent dat de spanning die van + naar - gaat, dat 50 keer doet in  1 seconde.

De negatieve waarden willen zeggen dat de polariteit van de spanning is omgedraaid: plus is min geworden en min plus.

Effectieve spanning

Het maakt voor sommige apparaten niet uit of ze op de wisselspanning van het stroomnet werken of op een gelijkspanning van 230 V. 

Een waterkoker bijvoorbeeld produceert in beide gevallen evenveel warmte. Je zegt daarom dat de effectieve spanning van het lichtnet 230 V is

Transformator

De spanning op onze stroomnet is dus over het algemeen 230 V.

Maar de meeste apparaten kunnen die spanning niet aan, die hebben een lagere spanning nodig.

Daarom hebben apparaten vaak een transformator, deze zet de 230 V om in een gepaste spanning, zoals 12 V.

Hoe werkt een transformator?

In een transformator zit een primaire spoel en een secundaire spoel om een stuk metaal gewikkeld.

• De stroom van het stopcontact gaat naar de primaire spoel, hierdoor wordt de spoel een elektromagneet.
• Het stuk metaal wordt hierdoor magnetisch.
• Omdat het stuk metaal magnetisch is en in de secundaire
  spoel zit, zal deze stroom maken.
• Omdat de secundaire spoel minder windingen heeft, is de
  spanning lager geworden.

Er gaat dus geen directe stroom van het stopcontact naar het
apparaat, het gaat dus altijd via een magneetwerking.

Omhoog en omlaag transformeren

Bij een transformator kan je de spanning zowel omhoog als omlaag brengen, dit heeft dus te maken met het aantal windingen in een spoel.

De spanning of winding die nodig is kan je berekenen met de volgende formule:

De transformator van een deurbel zet een wisselspanning van 230 V om in een wisselspanning van 12 V. De primaire spoel heeft 400 windingen.
Bereken het aantal windingen van de secundaire spoel.

Zijn er nog vragen over deze les?

Oefeningen

Ga aan de slag met de volgende oefeningen:

Havo:

Hoofdstuk 1 Paragraaf 1:

1 t/m 7

Vwo:

Hoofdstuk 1 Paragraaf 1:

1, 2, 3

Hoofdstuk 1 Paragraaf 2:

1 t/m 5 + 7

Welke leerdoelen beheers je?

Klik op de link, deze opent weer de check. Vul nu de laatste slide in:

Checks voor 1.1 (Havo)/1.1 + 1.2(Vwo)