1.3 Elektriciteit in huis

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Elektriciteit in huis?

Elektriciteit in huis!

Wat is er nodig om elektrische stroom op te wekken?

1. spoel en een stroomdraad
2. warmte
3. een bewegende magneet en een spoel
4. een bewegende magneet

Bij een elektriciteitscentrale wordt er warmte opgewekt.
Waarvoor wordt die warmte gebruikt?

1. Om stoom te krijgen
2. Om de magneet te laten draaien
3. Om de spoel te laten draaien
4. om koelwater te kunnen gebruiken

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

Waarom wordt elektrische stroom vervoerd bij een zo hoog mogelijke spanning?

1. Gewoon omdat het kan
2. Om de stroom zo snel mogelijk bij de huizen te krijgen
3. Dan ontstaat er meer elektrische energie
4. Dan is er minder energie verlies

Zet op aflopende spanning

Wat is hoogspanning?

1. De spanning door een stroomdraad die hoog boven de grond hangt
2. De spanning die groter is dan 10 000 Volt
3. De spanning van het stopcontact
4. De spanning tussen twee ruziënde ministers of presidenten

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

1. Transformator A heeft een grotere uitgangsspanning als transformator B
2. Transformator B heeft een grotere uitgangsspanning als transformator A
3. De uitgangsspanningen van beide transformatoren zijn even groot

Op een transformator van een aquariumpomp staat 12V/0,4 A. De primaire spoel heeft 100 windingen en wordt aangesloten op het lichtnet.
Bereken het aantal windingen van de secundaire spoel.

1. 5 windingen
2. 1917 windingen
3. 2 windingen
4. 1104 windingen

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​​+...

Wat is de eenheid van Vermogen?

Vermogen berekenen

vermogen = spanning x stroomsterkte

2.3 Vermogen en energie

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.

Een apparaat van 1950 W is aangesloten op het stopcontact. Hoe groot is de stroomsterkte door het apparaat?

Energieverbruik

Zoals we al zagen is het vermogen (P) de hoeveelheid energie (E) die per seconde (s) gebruikt wordt. of te wel:

Als we dan de hoeveelheid energie willen uitrekenen is dat dus:

vermogen=​tijd​​energie​​

Energie=vermogen⋅tijd

E=P⋅t

P=​t​​E​​

Belangrijk: 

• vermogen (P)  in W(att) 
• tijd (t) in seconden (s) 
  dan energieverbruik (E) in  J(oule)

• vermogen (P) in KiloWatt (kW) 
• tijd (t) in uur (h) 
  dan energieverbruik (E) in Kilowattuur (kWh)

E=P⋅t

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.