Les 1 2.1 en 2.2 Elektrische energie produceren en vervoeren

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

2.2 Elektrische energie vervoeren

De werking van een elektriciteitscentrale uitleggen.

De werking van een transformator uitleggen.

Rekenen aan de transformator.

  Wat gaan we doen vandaag?

• Herhaling H2
  .1
• Uitleg paragraaf 2.2
  
• Zelfstandig werken
  
• Afsluiting/Vragen 2.2

Werking elektriciteitscentrale

- De brander verhit water tot stoom.

- De stoom drijft een turbine (rad) aan.

- De generator (grote dynamo) wekt 

   wisselspanning op.

- De condensor maakt van stoom weer water.

Leerdoelen

• Je kunt het energieverlies in elektriciteitskabels berekenen.
  
• Je kunt uitleggen waarom in het elektriciteitsnet verschillende spanningen worden gebruikt.
  
• Je kunt het principe van een transformator uitleggen aan de hand van inductie.
  
• Je kunt aan de hand van de verhoudingen in het aantal windingen de spanningsverhoging in een transformator berekenen.
  
• Je kunt de stroomsterkte berekenen in beide spoelen van een ideale transformator.
  

+ Je kunt aan de hand van de eisen voor hoogspanningsleidingen het ideale materiaal selecteren.

Voorkennis

Noteer een apparaat of plek waar jij wel eens een transformator gezien hebt. 

Elektriciteitsnet:

• Als stroom door een kabel gaat, wordt de kabel warm.

          Energieverlies: minder elektrische engergie over voor 

                                           eindgebruikers

• Voor de minste energieverlies moet stroom over zo hoog mogelijke spanning vervoerd worden (minder warmte).

De spanning v.h. lichtnet

• Het lichtnet heeft geen gelijkspanning (zoals in batterijen en accu's) maar een wisselspanning van effectief 230 V. De frequentie is 50 Hz. Het patroon herhaalt 50 x per seconde.

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.

Formule transformator

​U​s​​​​U​p​​​​​​​=​N​s​​​​N​p​​​​

      = spanning primaire spoel

      = spanning secundaire spoel

      = aantal windingen

          primaire spoel

      = aantal windingen

          secundaire spoel

U​p​​

U​s​​

N​p​​

N​s​​

Ideale transformator

Bij een ideale transformator is er geen vermogensverlies en geldt dat het vermogen aan dep  primaire kant gelijk is aan het vermogen van de secundaire kant. 

Aan de slag!

Wat: lees je Nova boek blz. 72 t/m 75 en maak opgaven 14 t/m 19 op blz. 76 t/m 77.

Hoe: helemaal stil!

Hulp: docent

Tijd: 20 minuten lang

Huiswerk: opdrachten 20 t/m 24 van paragraaf H 2.1 op blz. 78 en 79.

Klaar?: ga bezig met H 2.3 Elektriciteit in huis .

Belang lesdoelen

Je gaat een practicum doen en hebt de theorie nodig.

Hoger cijfer toets. Formule en werking trafo is belangrijk.

Je begrijpt b.v. wat er bij je mobieltje gebeurt tijdens het laden.

Controlevragen

1 Leg in vier stappen de werking van een elektriciteitscentrale uit.

2a Welk ding verlaagt de spanning zoals hiernaast te zien is ?

2b Waarom is de spanning zo hoog ?

3a Uit welke onderdelen bestaat een transformator ?

b Hoe weet je wat de primaire spoel is ?

c Wat moet je doen om de spannng te verhogen ?

Controlevraag 4

Noteer de formule die het verband tussen het aantal windingen en de spanning bij een trafo weergeeft.

Controlevraag 5

Een trafo wordt op het stopcontact aangesloten .

De transformator levert 23 V. Bereken hoeveel windingen er secundair zijn, als er primair 100 windingen zijn.

Netta heeft drie spoelen: spoel A met 100 windingen, spoel B met 200 windingen en spoel C met 400 windingen. Ze kan een eenvoudige transformator maken door twee van de spoelen over een weekijzeren kern te plaatsen.

a) Met welke combinatie van spoelen kan Netta een wisselspanning van 6 V omhoog transformeren tot 12V ?

b) En van 6 V naar 24 V ?

c) En van 6 V naar 3 V ?

Controlevraag 7 (inzicht)

Controle v.b 2 (inzicht !)

Tip; Je sluit hem aan in Ned. op 230 V en moet 120 V krijgen zodat hij niet kapot gaat.

Controlevraag 8

Een ideale trafo wordt aangesloten op het

stopcontact en levert een spanning van 23 V. 

Primair vloeit er 100 mA. Bereken de 

stroomsterkte aan de secundaire kant.