Newton 1 Elektriciteit Elektrische schakelingen en energiegebruik

Newton
1 Elektriciteit
Elektrische schakelingen en energiegebruik | Havo
Samenvatting
Conceptversie
Conceptversie
1
Elektriciteit
Elektrische schakelingen en energiegebruik | Havo
Lading
● Atoom: positief geladen kern en negatief geladen elektronen
negatief
geladen
elektron
positief geladen kern
● Neutraal voorwerp: positieve lading en negatieve lading even groot
● Voorwerpen met dezelfde soort lading stoten elkaar af
● Voorwerpen met tegengestelde lading trekken elkaar aan
Conceptversie
er 2,4 kW en zet dus elke seconde 2,4 kJ
1 Elektriciteit
Elektrische schakelingen en energiegebruik | Havo
t (in W) is de hoeveelheid elektrische
zet (in J/s).Energie en vermogen
● Apparaten zetten elektrische energie om in andere vormen van
energie, waaronder warmte
stralingsenergie
loeilamp zet bijvoorbeeld elektrische
warmte
ook warmte vrij. In een mixer zet een
gingsenergie en in warmte. Een elek● Vermogen: elektrische energie die per seconde wordt omgezet
armte. Deze omzettingen zijn weerE = P×t
bewegingsenergie
n figuur 7. joule, watt, seconde
of
kilowattuur, kilowatt, uur
warmte (motor)
Maar omdat een huishouden elk jaar
warmte (snoer)
wordt er een
grotere
eenheid
gebruikt:
● Rendement: deel van de elektrische energie dat wordt omgezet in
nuttige energie
Enuttig Pnuttig
warmte (kookplaat)
h
=
=
nergie om in andere vormen
van
Ein
Pin
zijn de joule (J) en de kilowattuur
warmte (snoer)
Figuur 7
Conceptversie
Energiestroomdiagrammen van een
1
Elektriciteit
Elektrische schakelingen en energiegebruik | Havo
Energie opwekking
● Elektriciteitscentrale
chemische energie
verbranding
warmte
stoomturbine
bewegingsenergie
generator
elektrische energie
● Ook kerncentrales, waterkrachtcentrales en windmolens produceren
elektrische energie m.b.v. een generator
● Duurzame energiebronnen: waterkracht, windenergie, zonneenergie
Conceptversie
1
Elektriciteit
Elektrische schakelingen en energiegebruik | Havo
Energiedichtheid
● Energiedichtheid: energie van energiebron per kilogram
lage energiedichtheid
batterij, accu
benzine
(verbrandingswarmte)
waterstof voor waterstofcel
hoge energiedichtheid
uranium
Conceptversie
1
Elektriciteit
Elektrische schakelingen en energiegebruik | Havo
Stof
Wat beweegt?
metaal
negatief geladen vrije elektronen
vloeistof
positief of negatief geladen ionen
● Gesloten stroomkring nodig voor stroom
door apparaat
● Spanningsbron: accu, batterij, netspanning
● Stroomsterkte: lading per seconde
Q
I=
t
● Vermogen evenredig met spanning en evenredig met
stroomsterkte
P =U × I
● Transformator: wisselspanning verhogen of verlagen
Conceptversie
1
Elektriciteit
Elektrische schakelingen en energiegebruik | Havo
Geleidbaarheid en weerstand
● Geleidbaarheid bepaalt stroomsterkte bij bepaalde spanning
I
G=
U
● Weerstand is omgekeerde van geleidbaarheid
1
U
; R=
G
I
● Ohmse weerstand: I evenredig met U,
dus R is constant
R=
● Draadweerstand: R = r ×
l
A
Conceptversie
1
Elektriciteit
Elektrische schakelingen en energiegebruik | Havo
Componenten
● Diode
● LDR: R daalt als lichtintensiteit stijgt
● NTC: R daalt als T stijgt
● PTC: R stijgt als T stijgt
Conceptversie
1
Elektriciteit
Elektrische schakelingen en energiegebruik | Havo
Parallelschakeling
Serieschakeling
Stroomdeling: I tot = I1 + I 2 +…
Spanning gelijk: Utot = U1 = U2 =…
Gtot = G1 + G2 +…
I tot = Gtot ×Utot
Spanningsdeling: Utot = U1 +U2 +…
Stroom gelijk:
I tot = I1 = I 2 =…
Rtot = R1 + R2 +…
Utot = I tot × Rtot
Conceptversie
1
Elektriciteit
Elektrische schakelingen en energiegebruik | Havo
Combinatieschakelingen
Eerst weerstand R1,2 van in serie
geschakelde R1 en R2 bereken.
Dan totale geleidbaarheid
bereken van parallel geschakelde
R1,2 en R3.
Eerst geleidbaarheid G1,2 en
weerstand R1,2 van parallel
geschakelde R1 en R2 bereken.
Dan totale weerstand berekenen
van in serie geschakelde R1,2 en
R3.
Conceptversie
1
Elektriciteit
Elektrische schakelingen en energiegebruik | Havo
Huisinstallatie
● Apparaten parallel
● Netspanning 230 V
Zekering:
tegen brand door overbelasting of kortsluiting
Aardlekschakelaar:
tegen stroom door je lichaam
Conceptversie