H1 Elektriciteit Kader
Elektriciteit
Hoofdstuk 1
Lesduur is: 45 minOnderdelen in deze les
Elektriciteit
Hoofdstuk 1
Elektrische stroom
§1
Leerdoelen 3K
Gesloten stroomkring
In een stroomkring zitten altijd een spanningsbron, geleiders en een verbruiker.
Wanneer een toestel in werking is, is de stroomkring gesloten.*
Een schakelaar kan een stroomkring makkelijk in- en uitschakelen.
Een schakelaar
Gewone schakelaar
Drukschakelaar
Serie en parallel?
Serieschakeling → 1 stroomkring.
Parallelschakeling → meerdere stroomkringen.
Voordelen parallelschakeling: alle onderdelen krijgen dezelfde spanning, onderdelen apart in- en uitschakelen. *
Voordelen serieschakeling: Alle onderdelen krijgen dezelfde stroomsterkte.
De totale stroomsterkte kun je berekenen.
Serie
1 stroomkring
Stroomsterkte gelijk
Parallel
Meerdere stroomkringen
Spanning gelijk
Stroommeter
Met een stroommeter kun je de stroomsterkte meten.
Een stroommeter moet je serie schakelen.
Leerdoelen 3K
Lezen en maken met potlood
BLZ: 10-19
Opdracht: 1 t/m 14
Elektriciteit in huis
§2
Leerdoelen 3K
De huisinstallatie
Bevat de huisaansluitkast, de kWh meter, de aardlekschakelaar(s) en de groepenkast met de groepszekeringen en groepsschakelaars.
De kabels
Dit zijn de geleiders.
Deze zijn omgeven door isolerende materialen. Deze geleiden niet. *
De kern is gemaakt van een geleidende stof (meestal koper). Daarom is dit ook een geleider.
Geleiders → metalen, koolstof, zoutwater, ...
Isolatoren → rubber, lucht, hout, ...
Fasedraad, nuldraad en schakeldraad
Op de fasedraad (bruin) staat spanning (230V)
Op de nuldraad (blauw) staat geen spanning.
De fasedraad kan ook op een schakelaar zijn aangesloten.
Uit de schakelaar komt dan een zwarte draad die de schakeldraad heet.De schakeldraad is meestal zwart en heeft alleen spanning
als de schakelaar aan staat. *
Gevaren van elektriciteit
Bij aanraking → schok.
Teveel toestellen ingeschakeld in 1 groep → overbelasting (stroomsterkte kan te groot worden → kabel te warm → brandgevaar).
Kapotte isolatie → stroom neemt verkeerde weg → kortsluiting (brandgevaar).
Kortsluiting
Draden en apparaten hebben een weerstand. Deze bepaald hoe makkelijk stroom er doorheen kan stromen.
Stroom pakt liever de weg met
de minste weerstand.Hierdoor kan kortsluiting
ontstaan.
Leerdoelen 3K
Lezen en maken met potlood
BLZ: 22 t/m 30
Opdracht: 1 t/m 15
Vermogen en energie
§3
Leerdoelen 3K
Elektrisch vermogen
= de hoeveelheid elektrische energie die een toestel per seconde opneemt.
Recht evenredig met spanning en stroomsterkte.
Eenheid = Watt.
vermogen (W) = spanning (V) x stroomsterkte (A)
De formule moet je ook kunnen omvormen!
Paspoort: Vermogen
Grootheid: Vermogen.
Symbool: P
Eenheid: Watt
Afkorting van de eenheid: W
Vermogen van 250 Watt
P=250 W
Emma heeft een elektrische tandenborstel. De tandenborstel heeft een spanning van 2,4 V en een stroomsterkte van 1,2 A. Hoe groot is het vermogen van de tandenborstel?
Gegevens
Gevraagd
Oplossing
Conclusie:
Energie en vermogen
Formule van elektrisch vermogen wordt vaak samen gebruikt met de formule van elektrische energie.
Elektrische energie verteld ons hoeveel stroom er gebruikt is.
elektrische energie (J) = vermogen (W) x tijd (s) *
In de volgende oefening zullen we beiden combineren.
Ayrton heeft een proef uitgevoerd met een ventilator uit een computer. Als de ventilator op de juiste spanning (4,3 V) werkt, geeft de stroommeter een stroomsterkte aan van 0,5 A.
Bereken hoeveel elektrische energie de ventilator in één minuut verbruikt.
Gegevens
Gevraagd
Oplossing
Conclusie:
Leerdoelen 3K
Lezen en maken met potlood
Paragraaf 2:
BLZ: 22 t/m 30
Opdracht: 1 t/m 15
Paragraaf 3:
BLZ: 32 t/m 43
Opdracht: 1 t/m 12
Elektriciteit en veiligheid
§4
Leerdoelen 3K
Gevaren van elektriciteit
Kortsluiting en overbelasting (wat is dat ook alweer?)
Schok
Contactweerstand → (weerstand waar elektriciteit het lichaam in en uit gaat)
Wat kan ons lichaam aan:*
Dubbele isolatie
Sommige apparaten worden dubbel geisoleerd.
Daar staat dan onderstaande symbool op.
Dit zorgt voor extra veiligheid.*
Zekeringen
Oude en nieuwe zekeringen
Smeltveiligheid
Insallatieautomaten
16A of 3680W*
Randaarde
Metalen buitenkant
Spanning op de buitenkant
Lekkage = auw
Aarddraad
Randaarde
Aardrail in de meterkast*
Aardlekschakelaar
Vergelijkt stroom (I) in de fasedraad en nuldraad
Als er ergens stroom weglekt laat hij de stroom niet door
Als het verschil groter is dan 30 mA.
Lekstroom is te klein voor normale zekeringen.*
Leerdoelen 3K
Lezen en maken met potlood
Paragraaf 2:
BLZ: 22 t/m 30
Opdracht: 1 t/m 15
Paragraaf 3:
BLZ: 32 t/m 43
Opdracht: 1 t/m 12
Paragraaf 4:
BLZ: 45 t/m 55
Opdracht 1 t/m 13
OVERIGE DIAS
Het rendement van een transformator
Rendement %.
Verlies aan warmte en aan trillingen.
Voor de berekeningen gaan we uit van 100%. *
Daarom is het primaire vermogen = secundaire vermogen.
Hendry moet bij een practicum onderzoeken of een transformator een ideale transformator is. Daarvoor maakt hij de proefopstelling van afbeelding 3. Hendry noteert de volgende meetresultaten: stroommeter 1: 95 mA, stroommeter 2: 300 mA, spanningsmeter 1: 24 V, spanningsmeter 2: 6,4 V a) Bereken het vermogen dat de primaire spoel opneemt.
b) Laat met een berekening zien of deze transformator ‘ideaal’ is.
Gegevens
Gevraagd
Oplossing
Conclusie:
Leerdoelen check 4K
Leerdoelen check 4GT
Lezen en maken met potlood
4K → blz 21 - 35
4GT → blz 217 - 231
Serie- en parallelschakeling
§3
Leerdoelen 4K
Leerdoelen 4GT
Serie en parallel?
Serieschakeling → 1 stroomkring.
Parallelschakeling → meerdere stroomkringen.
Voordelen parallelschakeling: alle onderdelen krijgen dezelfde spanning, onderdelen apart in- en uitschakelen. *
Schakelaars staan steeds in serie → stroomkring onderbreken.
Serieschakeling
Parallelschakeling
Een transformator verliest rendement aan...
Quizvraag
Welke stelling is juist? 1. Een serieschakeling heeft 1 stroomkring. 2. Een parallelschakeling heeft meerdere stroomkringen.
Beide stellingen zijn onjuist.
Beide stellingen zijn juist.
Alleen stelling 1 klopt.
Alleen stelling 2 klopt.
Noem 2 voordelen van een parallelschakeling.
Welke schakeling is een parallelschakeling?
De linker schakeling
De rechter schakeling
Leerdoelen 4K
Leerdoelen 4GT
Serieschakeling
Spanning wordt verdeelt over de componenten →
Stroomsterkte overal even groot → *
De weerstanden van de componenten moeten opgeteld worden. Deze kan je vervangen door 1 weerstand → vervanginsweerstand.
Twee weerstanden, de een van 5 Ω, de ander van 10 Ω, zijn in serie geschakeld. De bronspanning is 12 V. Bereken hoe groot de spanning is over beide weerstanden.
Gegevens
Gevraagd
Oplossing
Conclusie:
Parallelschakeling
Spanning is overal even groot →
Stroomsterkte kan anders zijn in iedere kring →
Vervangingsweerstand →
Bereken
Leerdoelen 4K
Leerdoelen 4GT
Elektriciteit
§4
Leerdoelen 4K
Leerdoelen 4GT
De huisinstallatie
Bevat de huisaansluitkast, de kWh meter, de aardlekschakelaar(s) en de groepenkast met de groepszekeringen en groepsschakelaars.
Gevaren van elektriciteit
Bij aanraking → schok.
Teveel toestellen ingeschakeld in 1 groep → overbelasting (stroomsterkte kan te groot worden → kabel te warm → brandgevaar).
Kapotte isolatie → stroom neemt verkeerde weg → kortsluiting (brandgevaar).
De kabels
Dit zijn de geleiders.
Deze zijn omgeven door isolerende materialen. Deze geleiden niet. *
De kern is gemaakt van een geleidende stof (meestal koper). Daarom is dit ook een geleider.
Geleiders → metalen, koolstof, zoutwater, ...
Isolatoren → rubber, lucht, hout, ...
Op de verpakking van een verlengsnoer staat: belastbaar tot 2200 W.
Bereken hoe groot de stroomsterkte door het verlengsnoer op zijn hoogst mag worden.
Gegevens
Gevraagd
Oplossing
Conclusie:
Veiligheidsmaatregelen
Zekeringen → Schakelen de stroom uit als deze te hoog wordt.
Aardlekschakelaar → Controleert op energielekkages en schakelt de stroom uit als er te veel energie lekt.
Laagspanning → Het gebruik van een transformator om niet in aanraking the komen met de netspanning.
Dubbele isolatie → Een tweede laag isolatie om de onderdelen waar de stroom doorheen loopt.
Lekstroom → via randaarde → aarde
Leerdoelen 4K
Leerdoelen 4GT
Lezen en maken met potlood
4K → blz 8 t/m 60
4GT → blz 204 t/m 257
De stroomrichting
Een accu van een auto heeft 6 cellen die elk 2V leveren. Totaal 12V.
Een accu heeft een vaste + en een - → gelijkspanning.
Stroom loopt van + → -
+ pool → hier komt de stroom vandaan.
- pool → daar loopt de stroom naartoe. *
Opletten hoe je bepaalde onderdelen aansluit.
§
Diode en LED
Een diode is een schakelonderdeel.
Deze laat de stroom maar in 1 richting door.
Doorlaatrichting → weerstand klein.
Sperrichting → weerstand groot. *
LED is een diode die licht geeft.
Capaciteit
= de tijd die een accu een bepaalde hoeveelheid energie kan leveren.
Uitgedrukt in Ampère uur (Ah) of milliampère uur (mAh).
60Ah → gedurende 1h kan deze accu 60A aan stroom leveren. *
capaciteit = stroomsterkte x tijd
De formule moet je ook kunnen omvormen!
Een leeslampje kan 20 uur werken op één batterij van 1600 mAh.
Bereken de stroomsterkte door het lampje.
Gegevens
Gevraagd
Oplossing
Conclusie:
Elektrisch vermogen
= de hoeveelheid elektrische energie die een toestel per seconde opneemt.
Recht evenredig met spanning en stroomsterkte.
Eenheid = Watt.
vermogen (W) = spanning (V) x stroomsterkte (A)
De formule moet je ook kunnen omvormen!
Paspoort: Vermogen
Grootheid: Vermogen.
Symbool: P
Eenheid: Watt
Afkorting van de eenheid: W
Vermogen van 250 Watt
P=250 W
Energie en vermogen
Formule van elektrisch vermogen wordt vaak samen gebruikt met de formule van elektrische energie.
elektrische energie (J) = vermogen (W) x tijd (s) *
In de volgende oefening zullen we beiden combineren.
Liam heeft een proef uitgevoerd met een ventilator uit een computer. Als de ventilator op de juiste spanning (4,3 V) werkt, geeft de stroommeter een stroomsterkte aan van 48 mA.
Bereken hoeveel elektrische energie de ventilator in één minuut verbruikt.
Gegevens
Gevraagd
Oplossing
Conclusie:
Leerdoelen check 4K
Leerdoelen check 4GT
Het elektriciteitsnet → probleemstelling
Het elektriciteitsnet
De generatoren van de elektriciteitscentrale leveren wisselspanning.
Deze spanning kan je makkelijk verhogen of verlagen → transformeren.
Bij een centrale wordt de spanning tot 400kV omhoog getransformeerd.
In het dorp en in de wijk wordt deze omlaag getransformeerd tot 230V. *
Dit is de netspanning.
Effectieve netspanning van 230V
Een adapter zet wisselspanning om naar gelijkspanning. Symbolen kennen!
Een adapter
Zet hoge spanning om naar lage (en veilige) spanning. *
Bevat een gelijkrichter en zet wisselspanning om naar gelijkspanning.
Wisselspanning
Gelijkspanning
De transformator
Bestaat uit 2 spoelen en een week-ijzeren kern.
Tekening transformator.
Omhoog transformeren
spoel met laag aantal windingen
60 windingen
spoel met hoog aantal windingen
600 windingen
10x meer windingen
120V → 1200V
Omlaag transformeren
spoel met hoog aantal windingen
600 windingen
spoel met laag aantal windingen
6 windingen
100x minder windingen
120V → 1,2V
Verband tussen aantal windingen en de spanning
aantal windingen primair →
aantal windingen secundair →
primaire spanning (V) →
secundaire spanning (V) →
De transformator van een deurbel heeft een primaire spoel met 800 windingen en een secundaire spoel met 32 windingen. De primaire spoel is aangesloten op het lichtnet (230 V).
Bereken de secundaire spanning.
Gegevens
Gevraagd
Oplossing
Conclusie:
