Samenvatting H12 TL

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k, g
• Leerjaar 4

H12 Elekticiteit

Deze week:

Herhaling 3de jaar

H12.1 Stroom en spanning

H12.2 Spanning transformeren

wat weet je nog van  

elektriciteit?

Serie- en parallelschakeling:

Serieschakeling:

• 1 stroomkring
• 1 lampje uit > alles uit
• Stroomsterkte is overal gelijk
• Spanning wordt verdeeld

Parallelschakeling:

• meerdere stroomkringen
• 1 lampje uit > rest blijft aan
• De totale stroomsterkte is de de stroom van alle sub-kringen bij elkaar opgeteld
• De spanning is gelijk bij elke sub-kring

Stroomsterkte

Is het aantal elektronen die door de stoomkring lopen 

"I" is het symbool voor stroomsterkte

De eenheid is ampère (A)

Stroommeter (ampèremeter) meet je de hoeveelheid stroom 

(ALTIJD IN SERIE)

Kleine 

stroom

Grote

stroom

Stroomsterkte in een schakeling

In Serie-schakeling:

• De stroomsterkte is overal gelijk

In een parallel-schakeling

• Tel de stroomsterkte van alle subkringen op.
• Dit is de stroom die door de hoofdkring loopt.

I​t​​=I​1​​+I​2​​+I​3​​+...

I​t​​=I​1​​=I​2​​=I​3​​=...

Spanning

De spanning van de spanningsbron bepaalt hoeveel energie de spanningsbron kan leveren. 

Het symbool voor spanning is U. 

De eenheid is volt (V).

Stopcontact heeft een spanning van ... V

Spanning meet je met een voltmeter 

(ALTIJD in PARALLEL)

Hoge 

spanning

Lage

spanning

Spanning in een schakeling

In Serie-schakeling:

• De spanning word verdeeld over weerstanden/lampjes

In een parallel-schakeling

• Is de spanning overal gelijk in een sub-kring

U​t​​=U​1​​+U​2​​+(U)​3​​+...

U​t​​=U​1​​=U​2​​=U​3​​=...

Leerdoelen 12.1: Stroom en spanning

Ik kan uitleggen of een diode de stroom doorlaat of tegen houdt en hoe je een led in een schakeling aansluit

Ik kan rekenen met capaciteit, stroomsterkte en de tijd

Ik kan rekenen met het vermogen, de spanning en de stroomsterkte

Gelijkspanning/wisselspanning

Gelijkspanning (DC): 

• de spanningsbron heeft een + en - pool. 
• De stroom loopt van + naar -. 

Wisselspanning (AC): 

• de spanningsbron heeft geen specifieke polen. 
• De polen wisselen 50x per seconde. 

Diode en LED

Diode: 

• Schakelonderdeel dat één kant stroom doorlaat!

Led: 

• is een diode die licht uitzendt
• light emitting diode
  
• Wordt vaak gebruikt als controlelampjes
  

Capaciteit:

• De hoeveelheid elektrische lading die is opgeslagen in een batterij.
  
• Wordt opgegeven in Ah (Ampére-uur) 
  
• Batterijen hebben kleine capaciteit => mAh (milli-Ampére-uur)
• 2 000 mAh gaat twee keer zo lang mee als een batterij van 
  

       1 000 mAh

C=I⋅t

C = capaciteit [Ah]

I = Stroomsterkte [A]

t = tijd [h]

Vermogen

Apparaten verbruiken energie; De hoeveel energie per seconde dat een apparaat verbruikt noemen we het vermogen.

Vermogen (P) wordt uitgedrukt in [J/s], oftwel Watt [W].

Grotere apparaten hebben ook grotere vermogens, 

hiervoor gebruik je de eenheid kiloWatt (kW), dit is 1000 W, of 1000 J/s.

Formule Vermogen (P)

Vermogen = Spanning x Stroomsterkte

                   P = U x I

        

P

U

I

Watt of joule/seconde

Volt

Ampère

W of J/s

V

A

Vermogen

Spanning

Stroomsterkte 

Stroomsterkte

• Is het aantal elektronen die door de stoomkring lopen 

Spanning 

• Hoeveelheid energie dat de elektronen mee krijgen van de spanningsbron 

Vermogen

• De hoeveel energie per seconde dat een apparaat verbruikt 

Weerstand

• Is de tegenwerkende kracht  van stroom

Capaciteit

• De hoeveelheid elektrische lading die is opgeslagen in een batterij

C=I⋅t

U=I⋅R

P=U⋅I

H12.2 Spanning transformeren

Korte herhaling H12.1

Wat is spanning en wat is transformeren

Elektriciteitsnet - Transformator -  Rendement

Stroomsterkte

• Is het aantal elektronen die door de stoomkring lopen 

Spanning 

• Hoeveelheid energie dat de elektronen mee krijgen 

van de spanningsbron 

Vermogen

• De hoeveel energie per seconde dat een apparaat verbruikt 

Weerstand

• Is de tegenwerkende kracht  van stroom

Capaciteit

• De hoeveelheid elektrische lading die is opgeslagen in een batterij

C=I⋅t

U=I⋅R

P=U⋅I

Diode en LED

Diode: 

• Schakelonderdeel dat één kant stroom doorlaat!

Led: 

• is een diode die licht uitzendt
• light emitting diode
  
• Wordt vaak gebruikt als controlelampjes
  

Leerdoelen H12.2

Ik kan straks aan mijn buurman uitleggen wat het verschil is tussen hoogspanning, netspanning en veilige spanning

Ik kan straks vertellen hoe een transformator energie opneemt, omzet en weer afstaat.

Ik kan berekenen hoe een een transformator de spanning transformeert en wat het rendement is van een transformator

Elektriciteitsnet

Elektriciteitscentrale

=> hoogspanningsstation

=> transformatorstation

=>  transformatorhuisje                 (grijze kastje)

Hoge spanning => weinig energieverlies tijdens vervoer

Spanning

Spaarlamp: 230 V
Zaklamp: 4,5 V

Zaklamp gemaakt voor 4,5 V 

• Wat gebeurt er als ik de lamp aansluit op 3 V of hoger dan 4,5 V?

Hogere spanning is gevaarlijker dan lagere spanning, hoger dan 100 V wisselspanning kan dodelijk zijn.

Toepassing transformator

In veel alledaagse onderdelen zit een transformator, zoals de adapter van je telefoon/tablet/laptop. De transformator zet de wisselspanning van 230 V om in een lagere gelijkspanning van bijv. 5 V.

Formule:

Formule voor een transformator

Dit kun je ermee:

De spanning of het aantal windingen uitrekenen.

Formule:

Een transformator:

• Zet een hoge spanning om naar een lage spanning of omgekeerd

Dit kun je ermee:

De spanning of het aantal windingen uitrekenen.

Ideale transformator

Bij een ideale transformator is er geen vermogensverlies 

==> 100% rendement ==> 

Vermogen primaire kant = Vermogen secundaire kant. 

Samenvatting H12.2

• elektriciteitscentrale > hoogspanningskabels > transformatorstation > transformatorhuisje > woning
• Met een transformator kan je de spanning omhoog of omlaag transformeren om zo energie te besparen 
• Transformator bestaat uit een primaire en een secundaire spoel. 
  
• Een ideale transformator heeft een rendement van 100%.
  

Opgave 6 (GT: p. 226) 

en 11 (K: p. 30)

Transformator A transformeert de netspanning naar 12 V. De primaire spoel heeft 920 windingen:

a) Bereken het aantal windingen van de secundaire spoel

Gegevens/gevraagd:

• Np = 920    ; Ns = ?
• Up = 230 V ; Us = 12 V

Formule:

• Np : Ns = Up : Us

Uitwerking:

• 920 : Ns = 230 : 12
• 920 : Ns = 19,1666
• 920 = 19,16666 x Ns
• Ns = 920 : 19,6666 = 48

Antwoord:

Het aantal windingen is 48 

H12.3 serie en parallelschakelingen

Pak je rekenmachine en ga in de kring zitten

Serieschakeling

- Stroomsterkte is overal gelijk

- spanning is verdeeld: 

- totale weerstand 

(vervangingsweerstand)

R_v= R₁ + R₂ + R₃ ....

Vervangingsweerstand

Vervangingsweerstand

- Bereken de vervangingsweerstand.

- Bereken de stroomsterkte door de 

vervangingsweerstand.

Vervangingsweerstand

Parallelschakeling

- Stroomsterkte is verschillend

- Spanning is overal gelijk.

- Totale weerstand:

Vervangingsweerstand = 

Oefensom

Bereken de vervangings-

weerstand R_v .

Oefensom

Bereken de vervangings-

weerstand R_v .

H12.4 Elektriciteit en veiligheid

Meterkast

kWh-meter

Stopcontact

Bekijk de twee stopcontacten.

De linker heeft een randaarde (de ijzeren contactjes) en de bijbehorende stekker heeft inkepingen.

Dubbele isolatie

Kortsluiting

1

2

Overbelasting

Maximumstroom per groep: 16A  

Meer = brandgevaar

Te veel apparaten => overbelasting

want: stroom hangt af van aangesloten vermogen

Bij overbelasting wordt de groep uitgeschakeld door de zekering

De aardlekschakelaar

De aardlekschakelaar reageert als er stroom 'weglekt' via een andere weg dan de draden, b.v. via je lichaam.

Hij vergelijkt I_fasedraad met Inuldraad, 

het verschil noem je de Ilek (lekstroom).

Als I_lek > 30mA zet de aardlekschakelaar

de groep uit.

Aardlekschakelaar 

4 kleuren bedrading

Bruin - fasedraad (230 V)

Blauw - nuldraad

Groengeel - aarde

Zwarte - schakeldraad: Alleen spanning als schakelaar aan is.

Welke draden kun je veilig aanraken?

nuldraad

Waarom raak je ook de nuldraad niet aan? Omdat er een kans is dat bijv. een vorige bewoner de nuldraad en fasedraad verwisseld heeft. Dan werkt alles perfect - maar staat alle spanning op de nuldraad. 

Aarding