Elektrische energie

NASK1/K/5 De kandidaat kan 1 in elektrische schakelingen de onderdelen naar aard en functie onderscheiden en de symbolen ervan herkennen:

schakelingen ten minste de volgende:	componenten	meetinstrumenten
huisinstallatie elektrisch circuit van voertuigen spanningsbron en aarde verbindingsdraden	weerstand NTC, LDR, LED en diode schakelaar drukschakelaar reedcontact relais transistor als schakelaar condensator actuator, zoals motor of lamp transformator	spanningsmeter stroommeter multimeter kWhmeter vermogensmeter

2 het principe van een gesloten stroomkring toepassen in serie en parallelschakelingen

3 uitleggen hoe een stroomkring beveiligd kan worden en op welke principes de beveiliging berust:

hoofdzekering
groepzekering
aardlekschakelaar
randaarde
’dubbele’ isolatie

4 het onderscheid uitleggen tussen geleiders en isolatoren in praktische toepassingen

5 schema’s van schakelingen gebruiken, interpreteren en aanpassen, en de werking van de componenten verklaren van tenminste:

inbrekersalarm
automatische deurbediening
elektronische temperatuursensor
schemerschakeling
dimmer
discolichten

6 in serieschakelingen en in parallelschakelingen een relatie leggen tussen spanning en stroom en hiermee berekeningen uitvoeren

7 de gebruikstijd van een batterij/accu bepalen aan de hand van de capaciteit

8 het vermogen van apparaten, het totale vermogen en het energieverbruik berekenen in serieschakelingen en parallelschakelingen

9 het totale energiegebruik van elektrische apparaten meten met een kWhmeter en energiekosten berekenen:

kWh
joule

10 een beargumenteerde keuze maken uit gelijksoortige elektrische apparaten ten aanzien van energiegebruik, rendement, capaciteit, levensduur en veiligheid, ten minste:

spaarlampen
leds
accu’s
huishoudelijke apparaten
moderne apparaten (bv dvd-speler, LCD-schermen)

11 basisbegrippen van magnetisme kennen en toepassen bij de dynamo, transformator, luidspreker, relais en reedcontact:

permanente magneet
noord en zuidpool
aantrekking en afstoting tussen polen
veldlijnen
spoel
weekijzeren kern
elektromagneet

12 de onderdelen van een dynamo benoemen en beschrijven hoe hiermee elektrische energie kan worden opgewekt

13 de onderdelen van een transformator benoemen, hiermee de werking van de transformator uitleggen en toepassingen geven:

primaire en secundaire kring
transformatie van spanning
overdracht van vermogen
toepassingen ten minste:
- adapter
- halogeenverlichting
- elektriciteitstransport

formules:

R = U / I
P = U × I
E_el = P_el × t
Serie: R_v = R₁ + R₂ +
Parallel: 1/R_v = 1/R₁ + 1/R₂ +
Totale weerstand: R_t = R_v (= vervangingsweerstand)
n_P / n_S = U_P / U_S
C = I × t

Elektrische energie

Inleiding, wat er stroomt, geleiders, isolatoren, stroomkring

Bij elektrische stroom stromen de elektronen door een stroomdraad. De elektronen stromen van de min-kant van de spanningsbron naar de plus-kant van de spanningsbron.
Er is echter afgesproken:

Elektrische stroom gaat van plus naar min.

Voor elektrische stroom is een gesloten stroomkring nodig.
De spanningsbron zorgt er voor dat elektrische stroom door de geleider gaat stromen.
Stroomsterkte geeft aan hoeveel elektrische stroom er door de geleider stroomt.
De weerstand houdt de elektrische stroom in meer of mindere mate tegen.
De energie van de elektrische stroom kan apparaten laten werken.
Vermogen is de hoeveelheid energie die in één seconde wordt omgezet.
De capaciteit van een spanningsbron geeft aan hoeveel uren de spanningsbron een bepaalde stroomsterkte kan leveren.

Grootheden en eenheden:

grootheid	symbool	eenheid	symbool
spanning	U	volt	V
stroomsterkte	I	ampère	A
weerstand	R	ohm	Ω
vermogen	P	watt	W
tijd	t	seconde	s
energie	E	joule	J
capaciteit	C	ampèreuur	Ah

bestudeer presentatie 1:

Voorbeeldopgaven: spanning, stroomsterkte, weerstand, vermogen, energie

Het gebruik van de formules:

bestudeer presentatie 2:

Serie en parallel, vervangingsweerstand

Elektrische apparaten kunnen in serie of parallel in een stroomkring worden opgenomen.
In een serieschakeling is de stroomsterkte door elke weerstand gelijk. De spanning wordt over de weerstanden verdeeld.
In een parallelschakeling is de spanning over elke weerstand gelijk. De stroomsterkte wordt over de weerstanden verdeeld.
Voor het berekenen van de vervangingsweerstand gebruik je de formule:

bestudeer presentatie 3:

Spanning en stroomsterkte meten

Spanning meet je met een spanningsmeter, voltmeter. Een voltmeter heeft een zeer grote weerstand en sluit je parallel aan.
Stroomsterkte meet je met een stroommeter, ampèremeter. Een ampèremeter heeft een zeer kleine weerstand en sluit je in serie aan.

bestudeer presentatie 4:

Magnetisme en elektriciteit

Magnetisme en elektriciteit hebben veel met elkaar te maken.
Als je een magneet in een spoel beweegt, ontstaat in die spoel een spanning. Dat heet een inductiespanning.
Andersom werkt het ook: als je een elektrische stroom door een spoel laat gaan, ontstaat in en rond de spoel een magnetisch veld. Je hebt een elektromagneet.

bestudeer presentatie 5:

Transformator

Met een transformator kun je spanning veranderen. Je kunt een lage spanning veranderen in een hoge spanning of andersom.
Je gebruikt de formule:

Deze formule geldt alleen voor een zogenaamde
ideale transformator
Een ideale transformator heeft geen energieverlies. Het rendement is dus 100%.
Alle energie die je in de primaire stroomkring van de transformator stopt, komt er aan de secundaire kant ook weer in de vorm van elektrische energie uit.

bestudeer presentatie 6:

Luidspreker en dynamo

Toepassingen van magnetisme en elektriciteit:

De luidspreker:	De dynamo:

bestudeer presentatie 7:

Elektriciteit en de meterkast

Elektriciteit moet veilig gebruikt kunnen worden.
Stroomvoerende draden moeten goed geïsoleerd zijn.
De elektrische installatie in woningen is verdeeld in groepen. De zekering zorgt er voor dat de stroomsterkte in een groep niet groter kan worden dan 16 ampère.
Wandcontactdozen hebben vaak een derde aansluiting. Die derde aansluiting is verbonden met de aarde. Als de buitenkant, de behuizing, van een apparaat onder stroom staat, kan de stroom door de aardleiding naar de aarde gaan.
Er is dan minder kans dat de stroom door je lichaam naar de aarde stroomt.
De aardlekschakelaar schakelt de elektriciteit uit als er stroom naar de aarde lekt. Dan staat er waarschijnlijk een elektrisch apparaat onder stroom of is de isolatie van een stroomvoerende draad stuk.
Veel apparaten zijn dubbel geïsoleerd. Zo'n apparaat is zo ontworpen, dat de buitenkant van het apparaat niet onder spanning kan komen te staan.

bestudeer presentatie 8:

Componenten

Je hebt al kennis gemaakt met enkele onderdelen van een stroomkring: spanningsbron, weerstand, lamp, schakelaar.
Er zijn nog andere componenten die je moet kennen:

bestudeer presentatie 9:

Opgaven

Oefenopgaven over vervangingsweerstand en de transformator

Oefenopgaven over vervangingsweerstand en de transformator, met uitwerkingen

Een proefwerk over elektriciteit, om mee te oefenen

Een proefwerk over elektriciteit, om mee te oefenen, met uitwerkingen

Open vragen over elektriciteit, gemakkelijk en moeilijk(er) door elkaar.