Herhaling transformatoren

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo t
• Leerjaar 4

Paragraaf 2 H12 test jezelf

spanningsbronnen

Een spanningsbron is een object dat zelf spanning opwekt. Spanning is een verschil in elektrische lading (verschil in + en - deeltjes).  Spanning opwekken kan op verschillende manieren:

> met een chemische (scheikundige) reactie --> accu of batterij (levert gelijkspanning)

> met een spoel en permanente magneet --> dynamo, generator (levert wisselspanning) (windmolen, waterkrachtcentrale of energiecentrale)

wisselspanning

Een dynamo levert wisselspanning, dit houd in dat de waarde van de spanning wisselend is. Deze loopt steeds van 0V naar een maximum spanning en kan dus alle tussen liggende waarden hebben. Ook wisselen de plus- en minpool steeds van kant. hierdoor verandert ook de stroom steeds van richting er ontstaat een wisselstroom.

symbool voor wisselspanning/wisselstroom:

gelijkspanning

Gelijkspanning houdt in dat de spanningsbron een vaste pluspool en een vaste minpool heeft. Ook is de waarde van de spanning die geleverd wordt constant gelijk, vandaar het woord gelijkspanning. 

Een batterij levert gelijkspanning. wanneer je een batterij bekijkt, dan zie je dat deze een vaste pluspool heeft (het uitstulpseltje) en een vaste minpool (de plattekant). Ook staat er op een batterij welke spanning deze levert, bijv. continue 1,5V. Een vaste spanning dus.

symbool voor gelijkspanning:

De lader werkt op wisselspanning

De lader levert gelijkspanning

De secundaire spoel heeft meer windingen

transformator

De koperdraad geleidt stroom

De Laklaag geleidt geen stroom

De weekijzeren kern versterkt het magnetischveld

transformator

Een transformator is een elektronisch onderdeel dat spanning kan verhogen of verlagen. 

Een transformator bestaat uit een weekijzeren kern, een primaire en een secundaire spoel.

Bij energiecentrales wordt de opgewekte wisselspanning van 10.000 a 20.000V met behulp van een transformator verhoogt tot een hoogspanning van 400.000V.  Bij verdeelstations wordt deze hoogspanning weer omlaag gebracht tot 10.000V en vervolgens in transformatorenhuisjes in woonwijken wordt de spanning weer omlaag gebracht tot netspanning (230V).

1 = een spoel

2 = permanente magneet

1 = een spoel

2 = permanente magneet

Wat is de functie van een transformator?

1. Het vermogen vergroten / verkleinen
2. De spanning verhogen / verlagen
3. Het energieverlies beperken
4. Het stroomgebruik beperken

Uit welke twee onderdelen bestaat een transformator?
1.) een permanente ………….
2.) een ………….

omhoog/omlaag transformeren

Het aantal wikkelingen van de spoel bepaald de hoogte van de spanning.

veel wikkelingen = hoge spanning (lage stroom)

weinig wikkelingen = lage spanning (hoge stroom)

spanning wordt omlaag getransformeerd (Up > Us):

wanneer de primaire spoel meer windingen heeft dan de secundaire spoel (Np > Ns)

spanning wordt omhoog getransformeerd (Us > Up):

wanneer de secundaire spoel meer windingen heeft dan de primaire spoel (Ns > Np)

Wanneer een spoel van een transformator veel wikkelingen heeft, wat geldt er dan?

1. Dan is de spanning ook hoog
2. Dan is de spanning juist laag
3. Het aantal wikkelingen heeft niets met de spanning te maken
4. Dat ligt er aan hoe de spanningsbron is ingesteld

Wanneer je de spanning omlaag wilt brengen, wat geldt er dan?

1. Np > Ns
2. Ns > Np
3. Het aantal wikkelingen zegt niets over wat er met de spanning gebeurd
4. Dat kun je niet zeggen, omdat je daar te weinig gegevens voor hebt

formule transformator

Up = primaire spanning 

Us = secundaire spanning

Np = aantal wikkelingen van de primaire spoel

Ns = aantal wikkelingen van de secundaire spoel

Up x Ns = Us x Np

​(Us)​​(Up)​​=​(Ns)​​(Np)​​

Een telefoonlader wordt in het stopcontact (230V) gedaan. In de lader zit een transformator waarvan de primaire spoel 400 wikkelingen heeft. De spanning die wordt afgegeven aan de accu van de telefoon is 5,7V. Hoeveel wikkelingen heeft de secundaire spoel? Rond je antwoord indien nodig af op een heel getal.

Een oplader wordt in het stopcontact (230V) gedaan. In de lader zit een transformator waarvan de primaire spoel 250 wikkelingen heeft en de secundaire spoel heeft 5 wikkelingen. Hoe groot is de secundaire spanning? Rond je antwoord indien nodig af op 1 decimaal. Gebruik een komma.

Een deurbel wordt in het stopcontact (230V) gedaan. In de stekker zit een transformator waarvan het aantal wikkelingen van de primaire spoel onbekend is. De spanning die wordt afgegeven aan de bel is 8,9V. De secundaire spoel heeft 8 wikkelingen. Hoeveel wikkelingen heeft de primaire spoel? Rond je antwoord indien nodig af op een heel getal.

rendement van een transformator

Transformatoren hebben een rendement dat rond de 99% ligt. Dit houd in dat 99% van alle energie die wordt opgenomen in de primaire spoel wordt omgezet in energie die wordt afgegeven door de secundaire spoel. slechts 1% of minder van alle energie wordt omgezet in warmte. Dit is verwaarloosbaar. Bij alle opdrachten mag je er dan ook vanuit gaan dat een transformator een ideale energie-omzetter is. 

ideale transformator:

100% van alle elektrische energie opgenomen = 100% elektrische energie afgegeven

                        primaire spoel                                          secundaire spoel

ideale transformator

voor een ideale transformator geldt:

P primair = P secundair

P = U x I, dus geldt:

Up x Ip = Us x Is

Wanneer U groot is, dan is I dus klein en andersom!!!!

Bij een ideale transformator geld: Pp = Ps

Pp = 0,8W

Ps = ?W

Us = 1,2V

Is = 4,5mA = 0,0045A

Ps = Us x Is

Ps = 1,2 x 0,0045 

Ps = 0,0054W

De transformator is dus niet ideaal, omdat Ps (0,0054W) niet gelijk is aan Pp (0,8W)

Vermogen is even groot

Stroomsterkte is kleiner

Wat geldt er voor de ideale transformator?

1. Up = Us
2. Np = Ns
3. Ip = Is
4. Pp = Ps

De spanning in de primaire spoel van een transformator is 230V. De stroomsterkte die in de primaire spoel stroomt is 3,4. De afgegeven spanning in de secundaire spoel is 24V. Hoe goot is de stroomsterkte in de secundaire spoel? Ga er hierbij vanuit dat het om een ideale transformator gaat. Rond je antwoord indien nodig af op 1 decimaal. Gebruik en komma.

De spanning in de primaire spoel van een transformator is 10.000V. De stroomsterkte die in de primaire spoel stroomt is 0,35. De afgegeven spanning in de secundaire spoel is 230V. Hoe goot is de stroomsterkte in de secundaire spoel? Ga er hierbij vanuit dat het om een ideale transformator gaat. Rond je antwoord indien nodig af op 1 decimaal. Gebruik en komma.