Document

Samenvatting h4 NaSk1
§4.1
Elke keer dat je een apparaat aanzet, maak je een gesloten stroomkring zoals hieronder.
De stroom loopt altijd van plus naar min.
Met een stroommeter kun je meten hoe sterk de stroom is.
De stroomsterkte wordt gemeten in ampère (A) of milliampère (mA) dat 1000 keer kleiner is.
Als je wilt weten hoe sterk de stroomsterkte is moet je die door een stroommeter laten lopen.
Je hebt ook in elke stroomkring een spanningsbron. Dit meten we met een spanningsmeter op en
daar gebruiken we volt (V) of millivolt (mV) voor.
Om een stroomkring te maken, heb je geleiders nodig. Dat zijn stoffen die de elektrische energie
goed doorlaten. Alle metalen zijn geleiders van elektrische energie. Geleiders bestaan vooral uit
koper, omdat deze het beste geleid.
Een gesloten stroomkring wordt nergens onderbroken door isolatoren. Isolatoren zijn stoffen
waardoor geen elektrische energie doorheen kan lopen, zoals plastic, rubber, glas en lucht.
Je hebt 2 soorten stroomschakelingen, namelijk parallel en serie.
Bij een parallelschakeling heeft elk lampje die in de stroomschakeling zit heeft zijn eigen stroomkring.
Bij een serie schakeling delen alle lampjes een stroomkring.
Je hebt natuurlijk ook weerstand in een stroomkring. Weerstand zorgt ervoor dat de stroom er
moeilijker doorheen komt. De weerstand van een draad is steeds even groot.
Weerstand bereken je met de formule R= U:I.
Weerstand wordt in een berekening als Ohm genoemd.
§4.2
De hoeveelheid elektrische energie die een spanningsbron per seconde levert, noem je het
elektrische vermogen.
Het elektrische vermogen is evenredig met de spanning en met de stroomsterkte.
Dit kun je aantonen:
- In proef 1 brandt één lampje op de juiste spanning: 6V. De stroomsterkte is 1.0 A door het
lampje.
- In proef 2 zijn 2 lampjes in serie geschakeld. Spanningsbron is 12V. Elk lampje brandt met 6V.
- In preof 3 zijn 2 lampjes parallel geschakeld. Spanningsbron is weer 6V. Door elke lamp loopt
een stroomsterke van 1,0 A. Dit betekent dus dat de totale stroomsterkte 2,0 A is.
- In proef 4 branden 4 lampen op de juiste spanning en de totale spanning is verdubbeld,
zelfde geld voor stroomsterkte.
Je berekent het elektrisch vermogen met de formule Pel= Uxi
P = Watt
U=V
I=A
§4.3
Spanning opwekken
Je hebt maar 2 onderdelen nodig om spanning te kunnen op wekken, namelijk een spoel en een
permanente magneet (een stuk metaal dat blijvend magnetisch is gemaakt; permanent betekend
blijvend). Je kunt deze eenvoudige dynamo spanning laten opwekken door de magneet in de spoel
heen en weer te bewegen.
Als het magneetveld in een spoel verandert, ontstaat er een spanning tussen de uiteinden van de
spoel. Als het magneetveld niet verandert, wordt er ook geen spanning opgewekt en loopt er ook
geen stroom.
Doordat het magneetveld steeds verandert, ontstaat er een steeds veranderende wisselspanning.
Daardoor verandert ook de stroom steeds van richting. Er ontstaat een wisselstroom.
Een dynamo werkt als volgt:
Een permanente magneet magnetiseert een kern die van weekijzer is gemaakt. Dat is ijzer dat je
gemakkelijk magnetisch kunt maken. Als je er een magneet bij houdt, wordt het snel magnetisch. Als
je de magneet weghaalt, is de magnetisering ook weer even snel verdwenen
Als de dynamo wordt aangezet, begint de magneet te draaien. Daardoor wordt het weekijzer steeds
verschillend gemagnetiseerd. Het magneetveld in de spoel verandert steeds van grootte en richting.
Zo wordt er een spanning opgewekt tussen de uiteinden van de spoel.
Een dynamo levert een wisselspanning. Dat komt door de manier waardoor de spanning wordt
opgewekt. Een accu en een batterij leveren een constante spanning. Zo’n spanning noem je een
gelijkspanning.
§4.4
De elektrische energie die je thuis verbruikt, komt uit een elektriciteitscentrale. Daar staat een soort
grote dynamo’s die generatoren genoemd worden. De generatoren leveren een wisselspanning van
10 000 a 20 000 volt.
Het handige van een wisselspanning is dat hij gemakkelijk omgezet kan worden in een hogere of
lagere spanning. Je zegt dan dat de wisselspanning omhoog of omlaag wordt getransformeerd. Het
apparaat dat de spanning transformeert, heet een transformator.
Een transformator werkt als volgt:
Een transformator bestaat uit een primaire spoel en een secundaire spoel die om een weekijzeren
kern zijn bevestigd.
1. Als de primaire spoel wordt aangesloten op een wisselspanning, loopt er een wisselstroom
doorheen. Daardoor wordt de primaire spoel een elektromagneet. Doordat de stroom steeds van
grootte en richting verandert, doet het opgewekte magneetveld dat ook.
2. De weekijzeren kern wordt op deze manier gemagnetiseerd. De magnetisering verandert mee met
het magneetveld van de primaire spoel.
3. Het gevolg is dat er ook in de secundaire spoel een veranderend magneetveld ontstaat. Dit
magneetveld wekt een wisselspanning op tussen de uiteinden van de secundaire spoel.
De spanning die op de primaire spoel aangesloten wordt, noem je de primaire spanning of Up.
De spanning op de secundaire spoel wordt aangesloten, noem je de secundaire spanning of Us.
Met een transformator kun je een spanning omhoog transformeren (dan is Us groter dan UP)
Of omlaag transformeren (dan is Us kleiner dan Up). Een beltransformator transformeert de spanning
natuurlijk naar beneden.
Of de spanning hoger of lager wordt, hangt af van het aantal windingen van de beide spoelen.
Als de secundaire spoel meer windingen heeft dan de primaire spoel, wordt de spanning omhoog
getransformeerd. Als de secundaire spoel minder heeft dan de primaire spoel, wordt de spanning
omlaag getransformeerd.
Voor een transformator geld:
Up Np
---- = ---Us Ns
Rendement van een transformator.
Bij het maken van berekeningen wordt vaak aangenomen dat een transformator een rendement
heeft van 100%. Hiervoor geldt:
Door de primaire spoel opgenomen elektrisch vermogen = Door de secundaire spoel afgegeven
elektrisch vermogen.
§4.5
De meterkast bestaat uit:
- De voedingskabel: hierdoor komt elektrische energie het huis binnen.
- De huis-aansluitkast: in dit kastje zit de hoofdzekering van de huisinstallatie.
- De kilowattuurmeter (kWh-meter) deze meter houdt bij hoeveel elektrische energie er in
het huis verbruikt wordt.
- De groepenkast: In de groepenkast splitst de leiding zich in verschillende groepen, elk met
een eigen zekering en groepsschakelaar.
- Eén of meer aardlekschakerlaars.
Op veel elektrische apparaten is een typeplaatje aangebracht. Op dat typeplaatje kun je zien hoe
groot het opgenomen vermogen van het apparaat is. Je weet dan hoeveel elektrische vermogen het
apparaat per seconde opneemt. Een apparaat van 200W neemt bijvoorbeeld elke seconde 200 J
elektrische energie op.
Om veilig gebruik te maken van elektrische energie, moet je de volgende dingen voorkomen:
1. Dat je de stroomsterkte door apparaten en leidingen te groot wordt;
2. Dat je onderdelen kunt aanraken waar een hoge spanning op staat.
Om deze dingen te voorkomen, zijn alle leidingen in je huis geïsoleerd.
Als de isolatie van een apparaat kapotgaat, kan er in het apparaat kortsluiting ontstaan. De stroom
neemt dan een gemakkelijke weg, waardoor de stroomsterkte te groot wordt. De stroomsterkte kan
ook te groot worden door overbelasting: er staan dan te veel apparaten tegelijk aan.
De huisinstallatie wordt op verschillende manieren beveiligd: met zekeringen, met een
aardlekschakelaar en met aardleidingen.
Zekeringen
De groepszekeringen in de meterkast schakelen de stroom uit, als die boven een bepaalde waarde
komt. Er zijn zekeringen van 10 A en van 16 A. Welke zekering je nodig hebt, hangt dan af van de
stroomsterkte die de groep maximaal aankan.
Aardlekschakelaar
Een aardlekschakelaar controleert of er ergens in huis stroom ‘weglekt’, bijvoorbeeld doordat de
isolatie van een apparaat kapotgegaan is. In dat geval bestaat er een verschil tussen de stroom die
het huis binnenkomt en de stroom die het huis verlaat. Als het verschil groter is dan 30 Ma, schakelt
de aardlekschakelaar binnen 0,2s de stroom uit.
Randaarde
Sommige apparaten hebben een metalen buitenkant die onder spanning kan komen te staan.
Daarom wordt de metalen buitenkant van zo’n apparaat geaard met een groengele aarddraad. De
aarddraad loopt van de metalen buitenkant via het snoer naar de rand van het stopcontact (vandaar
de naam randaarde). Van de rand van het stopcontact loopt de aarddraad verder naar de aardrail in
de meterkast.
De aardrail is verbonden met een metalen pin die diep in de bodem is geslagen. Als de metalen
buitenkant onder spanning komt te staan, loopt er via de aarddraad een grote stroom naar de aarde.
Deze grote ‘lekstroom’ zorgt ervoor dat de aardlekschakelaar de spanning meteen uitschakelt. In
oude installaties zonder aardlekschakelaar sloeg de groepszekering dan door.
Dubbele isolatie
Elektriciteitsdraden worden altijd geïsoleerd met een laagje kunststof. Dit voorkomt dat je een schok
krijgt of kortsluiting krijgt. Sommige apparaten worden zelfs dubbel geïsoleerd. Bij deze apparaten is
niet alleen de draad geïsoleerd, maar zit er om de draad nog een extra isolatie. Meestal is dat de
kunststof buitenkant van het apparaat. Deze apparaten zijn te herkennen aan het symbool dat op het
apparaat staat.