1.2 Elektrische energie vervoeren

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

Sleep naar de juiste plaats:

transformator

turbine

brander

generator

Bereken de energie als een kachel 20 minuten brandt. De kachel heeft een vermogen van 2 kW

1. 2 400 000 J
2. 2 400 J
3. 0,66 J
4. 4000 J

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

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.

10 000 Volt

380 000 Volt

10 000 Volt

230 Volt

Wisselspanning lichtnet

f = 50 Hz

Gelijkspanning batterij

Effectieve spanning

Transformator

Kan  wisselspanning verhogen/verlagen afhankelijk van de verhouding van het aantal windingen van de primaire en secundaire spoel

Werking van een transformator

Een 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.

Werking van een transformator (2)

• Gevolg - er ontstaat in de 

secundaire spoel een 

veranderende magneetveld, 

wat een lagere wisselspanning 

opwekt.

Belangrijk om op te merken

De twee spoelen zijn geïsoleerd en er gaat dus geen stroom via het ijzer van de eerste naar de tweede spoel! De energie wordt overgegeven via de magnetische velden.

formule

• N = aantal windingen

• U = spanning in [V]

Ideale transformator

Opgenomen vermogen (P) van de primaire is het afgestane vermogen van de secundaire spoel.

P = U * I

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.

De ideale transformator

Een transformator zet elektrische energie met een hoge spanning om in elektrische energie met een lage spanning (of andersom).

Daarbij ontstaat een kleine hoeveelheid warmte: energieverlies.

Bij een ideale transformator zeggen we dat er geen energieverlies is.

Dus het vermogen van de primaire en secundaire spoel zijn gelijk. 

De ideale transformator

Dus het vermogen van de primaire en secundaire spoel zijn gelijk. 

Oftwel:     Pp = Ps

Elektriciteit uit het stopcontact is:

1. gelijkspanning van 230v
2. wisselspanning 230v 50Hz
3. wisselspanning 230v 60Hz
4. gelijkspanning 110v

Maakt het voor een apparaat uit of het op een wisselspanning of op een gelijkspanning werkt?

1. Ja
2. Nee
3. Ligt aan het apparaat

Kunnen alle apparaten thuis werken op de spanning van 230 V?

1. Ja
2. Nee

In een transformator wordt de spanning naar beneden gebracht.
Wat weet je over deze transformator?

1. De primaire spoel heeft meer windingen dan de secundaire spoel.
2. De secundaire spoel heeft meer windingen dan de primaire spoel.

In wat voor apparaat zit een kleine transformator?

1. Adapter
2. Batterij
3. Stopcontact
4. spanningsmeter

Wat doet een transformator

1. Verhoogt de spanning
2. verlaagt de spanning
3. Verhoogt en verlaagt de spanning

Elektriciteitscentrale

Hoogspanningskabel

Middenspanningsstation

Woning-elektriciteit

Zet in de juiste volgorde

El. Centrale

Verdeelstation

Hoogspanningslijnen

Transformatorhuisje

Meterkast

Een ideale transformator betekent?

1. Dat het formaat klein is
2. Dat er geen spanning verloren gaat
3. Dat er geen energie verloren gaat
4. Dat er geen stroom verloren gaat

Een transformator heeft twee spoelen.

1. waar
2. niet waar

Een transformator heeft twee spoelen en een ijzeren kern.

Waarom is de kern van ijzer?

1. ijzer geleidt elektriciteit
2. ijzer geleidt warmte
3. ijzer kan magnetisch zijn
4. ijzer is zwaar

wat kan een transformator

1. Lampen schakelen
2. De frequentie veranderen
3. Spanning veranderen
4. Kortsluiting voorkomen

Een transformator werkt alleen, omdat er een wisselend magnetisch veld in de transformator wordt opgewekt.
Een transformator werkt dus alleen als hij aangesloten wordt op:

1. Gelijkspanning
2. Wisselspanning

Hoe herken je de primaire spoel van de transformator?

1. Dat is de linker spoel
2. Dat is de rechter spoel
3. Die is aangesloten op de spanningsbron
4. Dat is de spoel met de meeste windingen

Aan welke kant van deze
transformator staat de
grootste spanning?

1. links (primaire spoel)
2. rechts (secundaire spoel)

Hoe zit het met
spanning bij een transformator?

1. primair = gelijkspanning secundair = gelijkspanning
2. primair = wisselspanning secundair = wisselspanning
3. primair = gelijkspanning secundair = wisselspanning
4. primair = wisselspanning secundair = gelijkspanning

De linkerspoel in deze transformator noem
je de .............. en de rechterspoel de .................... .

1. primaire spoel; secundaire spoel
2. secundaire spoel; primaire spoel
3. primaire spanning; secundaire spoel
4. primaire spoel; secundaire spanning

Als je je telefoon oplaad zitten er 4 transformatoren tussen de energiecentrale en jouw telefoon. Transformeren deze nu juist omhoog of omlaag? En naar welke spanningen is dit dan? tip: bekijk je boek!

Transformator in...	Omhoog of omlaag?	transformeert van...	transformeert naar..
de energiecentrale		20000 V
Transformatorstation
Transformatorhuisje
Adapter van je telefoon			10 V

Omlaag

Omlaag

Omlaag

Omhoog

380000 V

380000 V

10000 V

10000 V

230 V

230 V

Wat gebeurt er als er een stroom door een draad loopt?

1. Er ontstaat warmte
2. Er ontstaat licht
3. De draad wordt sterker

Zet op aflopende spanning

Waarom wordt elektriciteit over grote afstanden met een hoge spanning vervoerd?

1. Minder energieverlies
2. Meer energieverlies
3. Sneller transport

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. 

Waar vind je dit principe?

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