Hoofdstuk 5 Elektrische apparaten

• Nask / Techniek
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

Hoofdstuk 5

Elektrische apparaten

Paragraaf 5.2

Elektrische energie

Leerdoelen:

Aan het eind van dit hoofdstuk kan je:

• uitleggen waarin een apparaat elektrische energie omzet;
  
• beschrijven wat een energielabel aangeeft;
  
• uitleggen wat het vermogen van een apparaat is en ermee rekenen;
  
• uitleggen waarvan het energiegebruik van een apparaat afhangt;
  

Energie omzetten

Elektrische apparaten zetten elektrische energie om in andere energiesoorten.

Voorbeelden:

lamp → licht en warmte

stofzuiger → beweging, geluid en warmte

Energie verlies

Bij elke energieomzetting gaat energie verloren, dit is meestal warmte.

Voorbeelden:

• warme telefoonbatterij
• warmte van een stofzuiger

Zuinig apparaat -> weinig energieverlies.

Energielabel

Een energielabel laat zien hoe zuinig een apparaat is.

A+++ = zeer zuinig

A = zuinig

G = onzuinig

Zuinigere apparaten gebruiken minder stroom en geven minder warmteverlies.

Vermogen

Hoeveel energie een apparaat per seconde gebruikt.

symbool: P

eenheid: watt (W)

1 watt = 1 joule per seconde

Voorbeelden:

lamp: 11 W

oven: 2,5 kW = 2500 W

Energie berekenen

De formule voor elektrische energie is:

E = P × t

Hierbij geldt:

E = energie (J)

P = vermogen (W)

t = tijd (s)

Rendement:

Rendement laat zien hoeveel energie nuttig gebruikt wordt.

Formule:

η = nuttige energie / toegevoerde energie × 100%

Hoe hoger het rendement, hoe zuiniger het apparaat.

Huiswerk

Lees en maak:

Paragraaf 5.2 Blok C en D

Paragraaf 5.3

Spanning en stroomsterkte

Leerdoelen

Aan het einde van deze paragraaf kan je:

• uitleggen waaruit elektrische stroom bestaat en wat de rol van een spanningsbron is;

• rekenen met vermogen, spanning en stroomsterkte;

• uitleggen hoe je een voltmeter en een ampèremeter aansluit;

• een elektrisch schema tekenen;

Gesloten stroomkring

Een apparaat werkt alleen met een spanningsbron en een gesloten stroomkring.

Elektronen vervoeren energie naar het apparaat.

De stroom loopt terug naar de spanningsbron.

Gesloten stroomkring

Een apparaat werkt alleen met een spanningsbron en een gesloten stroomkring.

Elektronen vervoeren energie naar het apparaat.

De stroom loopt terug naar de spanningsbron.

Stroomsterkte

Symbool: I

Eenheid: ampère (A)

• Kan je meten met een ampèremeter.
• Ampèremeter plaats je in de stroomkring.

Spanning

Symbool: U

Eenheid: volt (V)

• Oorzaak van elektrische stroom.
• Gemeten met een voltmeter.

Spanningsbron

Batterij, accu, dynamo, generator.

Zetten andere energie om in elektrische energie.

Batterij levert gelijkspanning, generator wisselspanning.

Elektrisch schema

Schematisch overzicht van een elektrische schakeling.

• Draden = lijnen.
• Onderdelen = symbolen.

Elektrisch vermogen

Hoeveel energie per seconde wordt gebruikt.

Eenheid: watt (W).

Meer spanning of stroom = meer vermogen.

Huiswerk

Lees en maak:

Paragraaf 5.3 blok C en D

Paragraaf 5.4

Weerstand

Leerdoelen:

Aan het eind van de les kan ik:

• rekenen met de wet van Ohm;
  
• uitleggen wat weerstand is en welke invloed de lengte, dikte en temperatuur van een metaaldraad hierop heeft (HAVO);
  

Weerstand

Weerstand houdt elektrische stroom tegen.

Symbool: R

Eenheid: ohm (Ω)

Hoge weerstand → weinig stroom

Lage weerstand → veel stroom

Invloed weerstand

Langere draad → meer weerstand

Kortere draad → minder weerstand

Dunnere draad → meer weerstand

Dikkere draad → minder weerstand

Hogere temperatuur → meer weerstand

Formule

Formule:

U=I×R

U = spanning (V)

I = stroomsterkte (A)

R = weerstand (Ω)

Voorbeeld

Gegeven:

U = 12 V

R = 6 Ω

Bereken I:

I=R/U ​= 6/12 =2A

Antwoord: 2 A

Huiswerk:

Lees en maak:

Paragraaf 5.4, blok C en D

Paragraaf 5.5

Elektrische schakelingen

Leerdoelen:

Aan het eind van de paragraaf kan ik:

• op twee manieren elektrische apparaten schakelen: parallel of in serie;
  
• beschrijven wat geldt voor de spanning, stroomsterkte en weerstand in een parallelschakeling;
  
• beschrijven wat geldt voor de spanning, stroomsterkte en weerstand in een serieschakeling;
  
• uitleggen hoe batterijen worden geschakeld;
  
• rekenen aan parellelschakelingen en serieschakelingen. (HAVO)

Serieschakeling

• Apparaten staan achter elkaar.
• Er is maar één stroomkring.
• De stroomsterkte is overal gelijk.
• De spanning wordt verdeeld over de apparaten.
• Gaat één lampje kapot? Dan valt alles uit.

Parallelschakeling

• Apparaten staan naast elkaar.
• Elke tak heeft een eigen stroomkring.
• Over elk apparaat staat dezelfde spanning.
• De totale stroom is de som van de deelstromen.
• Apparaten werken onafhankelijk van elkaar.

Serieschakeling 

• Lampjes achter elkaar 
• Spanning verdeeld 
• Stroom overal gelijk 
• Eén defect = alles uit 

Parallelschakeling

• Lampjes naast elkaar
• Spanning gelijk
• Stroom splitst zich
• Andere apparaten blijven werken

Combinatieschakelingen

• Bevat zowel serie- als parallelschakelingen.
• Een deel van de stroom loopt door één apparaat.
• Een ander deel splitst zich over meerdere takken.
• Komt veel voor in praktische schakelingen.

Rekenen aan een serieschakeling

Regels:

Itotaal​=I1​=I2​=I3​=...

Ubron​=U1​+U2​+U3​+...

Rtotaal​=R1​+R2​+R3+...

Wet van Ohm:

U=I×R

Rekenen aan een parallelschakeling

Regels:

Ubron​=U1​=U2​=U3=....

Itotaal=I1+I2+I3+...

 ​

Voorbeeld

Drie apparaten van 2 A:

Itotaal = 2 + 2 + 2 = 6A

Wetenschappelijke notatie

Grote getallen kort schrijven:

400 000 = 4 × 10⁵

6 400 000 = 6,4 × 10⁶

300 000 000 = 3 × 10⁸

Voordeel:

Minder nullen schrijven.

Handig voor natuurkundige berekeningen.

Huiswerk

Lees en maak:

Paragraaf 5.5, blok C en D (VMBO-T mag de rekenvragen skippen)