Hoofdstuk 5 elektriciteit

Natuurkunde H5 par 1 t/m 5 samenvatting

Par. 1

Een stroomkring maken

Om een lampje te laten branden moet je er een elektrische stroom door laten lopen. Dat lukt alleen, als je een gesloten stroomkring maakt.

Isolerende en geleidende stoffen

Geleiders: stoffen waar elektrische stroom door kan lopen: metalen, koolstof.

Elektrolyt: een geleidende vloeistof: water met zout of zuur.

Isolatoren: stoffen die elektrische stroom niet of slecht doorlaten: plastic, rubber, glas, lucht.

Schakelaar: hiermee kun je een stroomkring openen of sluiten.

De gloeilamp
In een gloeilamp loopt de stroom door een gloeidraad van het metaal wolfraam. Hierdoor wordt deze draad heet. Als deze stroom groot genoeg is zal deze draad licht uitzenden.

Extra
Een diode bestaan uit het materiaal: halfgeleider. De diode is een geleider als de stroom er in de ene richting doorheen wil en een isolator als de stroom er in tegenovergestelde richting wil. LED: is een diode die licht geeft als er een stroom doorheen loopt, dus een vorm van een diode.

Par. 2

Batterijen en accu’s

Spanningsbron: altijd nodig om een stroomkring te maken: batterijen, accu’s, dynamo’s, zonnecellen.

Chemische spanningsbronnen: de spanning wordt opgewekt met behulp van een scheikundige reactie. Als de stoffen die reageren op zijn, levert de batterij of accu geen spanning meer. In een chemische spanningsbron heb je altijd:

- twee elektroden: gemaakt van twee verschillende geleidende stoffen;

- een elektrolyt: een geleidende vloeistof.

Dynamo’s en generatoren
Dynamo: hierin wordt de spanning opgewekt door een magneet langs een spoel te draaien. In de spoel ontstaat dan een wisselspanning.

Stopcontact: hierin wordt de spanning opgewekt door generatoren in een elektriciteitscentrale.

Generatoren: een soort grote dynamo’s.

Spanning
Spanning = U, spanning wordt gemeten met spanningsmeter.
Volt = V: hierin wordt de grootte van de spanning aangegeven.

Als je weet dat de spanning per batterij los is U=1,5 V. Om een batterij van 6,0 volt te kunnen maken moet je 4 staaf batterijen van 1,5 volt op de goede manier in serie schakelen: de min-pool van de ene batterij tegen de plus-pool van de andere batterij.

Hoogspanning en laagspanning
Laagspanning: een spanning kleiner dan 20 volt.
Hoogspanning: een spanning hoger dan 20 volt.

Transformator/voedingskastje: kan hoge spanning omzetten in lage spanning.
- werkt alleen op wisselspanning.

Extra
Om te begrijpen wat spanning en stroom is, kun de je gebruik maken van een model.
Zo kun je een watermodel gebruiken. Je ziet veel overeenkomsten tussen een watermodel en schakeling. Waterstroom wordt dan vergeleken met elektrische stroom. Elektrische druk wordt spanning genoemd. Dit lijkt op waterdruk. Je kunt wel spanning hebben zonder stroom, maar geen stroom zonder spanning. Nut van watermodel: je kunt begrijpen dat stroom en spanning 2 verschillende dingen zijn.

Par. 3

Schakelingen tekenen
Schakelschema’s zijn handig om iemand uit te leggen hoe een bepaalde schakeling eruit ziet. Hiervoor heb je ook symbolen (zie pag. 76)

Schakelingen
Serieschakeling: heeft geen vertakkingen: er is maar één stroomkring, als je één lampje losdraait gaan alle lampjes uit

Parallelschakeling: heeft verschillende vertakkingen: elke vertakking is een aparte stroomkring. Als je één lampje losdraait blijven de andere 2 branden.

De elektrische installatie thuis
Elektrische installatie: thuis zijn alle apparaten en lampen aangesloten op een netspanning van 230 volt. Ze zijn parallel geschakeld!

Extra
Wisselschakeling: deze schakeling maakt het mogelijk om de lamp die een trap verlicht, op twee plaatsen aan (of uit) te doen. Dat gebeurt met behulp van wisselschakelaars.

Par. 4

De stroom in een stroomkring

Stroom loopt altijd van de plus-pool naar de min-pool

De stroom meten
Stroomsterkte (I) wordt gemeten in ampère (A) met een stroom/ampèremeter
1 A = 1000 mA
1 mA = 0,001 A

Het maakt niet uit waar je een stroommeter in een serieschakeling opneemt. De stroomsterkte in een serieschakeling is namelijk op elke plaats in de stroomkring evengroot.

Stromen in huis
Apparaten in huis zijn allemaal op dezelfde spanning van 230 volt aangesloten. Maar de stroomsterkte kunnen erg verschillen tussen apparaten.

Te veel stroom

Twee oorzaken:

1) Overbelasting: Er staan te veel elektrische apparaten tegelijk aan: de elektriciteitsleiding wordt overbelast.

2) Kortsluiting: In de stekker raken de beide snoeren elkaar. Daardoor is er een stroomkring ontstaan die bestaat uit zeer goed geleidend koperdraad. Op het moment dat je de stekker in het stopcontact steekt, zal er door deze stroomkring een te grote stroom gaan lopen.

Zekeringen
Smeltveiligheid: Meestal een zekering of ‘stop’ genoemd. Zodra door een overbelasting of een elektrisch defect te veel stroom gaat lopen, wordt door de elektrische weerstand de geleidende draad zodanig verhit dat deze uiteindelijk smelt. Hierdoor wordt de stroomkring onderbroken.

Een zekering moet altijd in serie worden geschakeld met de apparaten die hij moet beveiligen!

Extra
In gemengde schakelingen zijn de verschillende onderdelen soms in serie met elkaar geschakeld en soms parallel aan elkaar geschakeld

Par. 5

Elektrische apparaten in stroomkringen
Er zijn er apparaten die elektrische energie omzetten in bijvoorbeeld warmte, licht of beweging.

Het vermogen van een apparaat

Vermogen (P) wordt opgegeven in watt (W), soms ook in kilowatt (kW).

1 kW = 1000 W

Vermogen: geeft aan hoeveel elektrische energie het apparaat per seconde verbruikt.

Het elektrische energieverbruik meten

Kilowattuurmeter=elektriciteitsmeter: deze meter houdt bij hoeveel energie er door alle elektrische apparaten samen verbruikt wordt in kilowattuur (kWh).

Het energieverbruik berekenen

Twee dingen die je moet weten voor het berekenen:

1) het vermogen van het apparaat

2) de tijd die het aangestaan heeft

vermogen (in kW) • tijd (t) = kWh = E = P • t

Als het vermogen van een elektrisch apparaat wordt opgegeven in watt moet je het eerst omrekenen naar kilowatt. Dus delen door 1000!