H2.2: Elektrische energie vervoeren, 3 vwo

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Energie vervoeren

Leerdoelen deze periode:

1.    Je kunt uitleggen hoe inductiespanning wordt opgewekt.
2.    Je kunt de formule van vermogen toepassen en je kunt hiermee elektrische energie uitrekenen.
3.    Je kunt de werking van een transformator uitleggen en je kunt berekenen hoe de spanning, stroomsterkte en vermogen hierdoor worden beïnvloed.
4.    Je weet wat een NTC en LDR doet onder bepaalde omstandigheden en je kunt daarmee simpele automaten maken.
5.    Je begrijpt de werking van een relais en kunt daarmee een automatische schakeling ontwerpen.
6.    Je weet hoe je warmte kunt berekenen en gebruiken in berekeningen.
7.    Je kunt met rendement berekeningen maken m.b.t. energie of vermogen.
8.    Je kunt het warmteverlies van een huis berekenen.

Elektriciteitsnet:

• Als stroom door een kabel gaat, wordt de kabel warm.

       Energieverlies: minder elektrische energie over voor eindgebruikers

• Voor de minste energieverlies moet stroom over zo hoog mogelijke spanning vervoerd worden (minder warmte).

Elektriciteitcentrale

Transformators

380kV

10kV

230 V

Waarom wordt de spanning verhoogd als het over lange afstanden vervoerd wordt?

1. Voor veiligheid
2. Om energieverlies te voorkomen
3. Om een frequentie van 50 Hz te krijgen
4. Dat is wat apparaten nodig hebben

Dynamo

• As, spoel en magneet & lijkt op elektromotor.
• As draait, en spoelen bewegen langs magneten en leveren elektrische spanning.
• Fiets dynamo licht brandt feller als je 

       sneller rijdt - draait sneller, hogere spanning.

• Elektriciteitcentrale heeft een 

       hele grote dynamo (generator)

Inductie

Als de magnetische veld in een spoel verandert, 

onstaat er dus een spanning tussen de uiteinde 

van de spoel. Dit heet inductie.

De opgewekte spanning heet inductiespanning.

Soorten spanning

• Het lichtnet levert geen gelijkspanning (zoals batterijen en accu's) maar wisselspanning (wat voortdurend van richting wisselt). Dat doet het wel 50 keer per seconde, oftewel met een frequentie van 50 Hz.

De transformator (1)

De transformator bestaat uit twee spoelen van geisoleerde koperdraad om een weekijzeren kern.

• Primaire spoel wordt verbonden met het 

       lichtnet, secundaire spoel met het apparaat.

• Wisselstroom gaat door de primaire spoel, 

       die wordt een elektromagneet.

• Weekijzeren kern wordt hierdoor gemagnetiseerd.

De transformator (2)

• Gevolg - er ontstaat in de 

secundaire spoel een 

veranderende magneetveld, 

wat een lagere wisselspanning 

opwekt.

Formule

​U​s​​​​U​p​​​​​​​=​N​s​​​​N​p​​​​

      = spanning primaire spoel

      = spanning secundaire spoel

      = aantal windingen

          primaire spoel

      = aantal windingen

          secundaire spoel

U​p​​

U​s​​

N​p​​

N​s​​

Het vermogen bij een ideale transformator

Bij een ideale transformator gaan we er van uit dat er geen verlies is tussen de primaire kant end e sucundaire kant.

De energie die er elke seconde in gaat, komt er dus ook weer uit:

P_p=P_s

Oftewel:

U_{p x} I_{p =} U_{s x} I_s

Stel je 'opgenomen' vermogen is 20W (primair), Up = 230 V en Us = 7 V

-->Bereken Is (rond af op 2 decimalen)

Hoe zijn de spoelen aan elkaar gekoppeld?

1. Magnetisch
2. Elektrisch

Huiswerk:

Paragraaf 2.2 opgaven 14 t/m 24 (dus exclusief de PLUS)

FIJNE VAKANTIE!!!