Les 1: Lezen: §1
Huiswerk: maken 1 tot en met 8 werkboek
Practicum:
Demo:
1. Elektrische energie
In een elektriciteitscentrale wordt olie, aardgas, steenkool of hout verbrand om stoom te produceren. Er wordt dus chemische energie geleverd door deze brandstoffen.
In een kerncentrale wordt kernenergie omgezet in warmte. Verder is er geen verschil met een gestookte centrale.
In een waterkrachtcentrale wordt bewegingsenergie gebruikt om een waterturbine aan te drijven. Dit geldt ook voor een getijde-centrale.
vraag: Welke energievorm wordt omgezet in een windmolen?
De stoom zorgt er voor dat een turbine gaat draaien. De aan de turbine gekoppelde generator wekt een elektrische (wissel)-spanning op.
Een aangesloten verbruiker zorgt ervoor dat er stroom gaat lopen.
We hebben nu chemische energie omgezet in elektrische energie.
De kabels zorgen voor het energietransport.
De geleverde energie per seconde heet (elektrisch) vermogen;
Formule; Pel = U x I
Vermogen wordt uitgedrukt
in Watt. (W, kW of MW). 1 Watt = 1
Elektrische energie. Als symbool wordt hiervoor gebruikt de letter E.
Formule; E = P x t
ofwel; E = U x I x t
Energie wordt uitgedrukt in Joule. (J, kJ of MJ)
Les 2 Lezen §2
Huiswerk: les 1 nakijken
Huiswerk: maken 9 tot en met 15 werkboek
Practicum:
Demo: 1. inductie (spoel + staafmagneet)
2. Elektrische energie opwekken.
Verandert in een spoel een magneetveld in grootte, dan wordt in die spoel een spanning opgewekt (geïnduceerd).
Voor de opwekking van elektrische energie is dus een wisselend magnetisch veld nodig!!
Omdat een roterende (draaiende) beweging eenvoudiger is te realiseren, wordt in de praktijk een draaiende magneet gebruikt. In onderstaande figuur is het principe afgebeeld.
In de praktijk wordt de vorm aangepast waardoor je een mooie wisselspanningsvorm krijgt, een, sinusvorm.
Ook bij wisselspanning geldt de wet van Ohm!
Omdat een wisselspanning voortdurend verandert in grootte en richting is het moeilijk om hiermee te rekenen. Daarom is de effectieve waarde als rekengrootheid ingevoerd. De effectieve waarde van een wisselspanning is 0,707 x de maximale waarde, dit geldt natuurlijk ook voor de effectieve waarde van een wisselstroom!!
Les 3 Lezen §3
Huiswerk: les 2 nakijken
Huiswerk: maken 16 tot en met 23 werkboek
3. Elektrische energie vervoeren
In de centrale wordt met behulp van grote dynamo's (generatoren) een spanning van 10000V opgewekt.
Deze spanning en natuurlijk ook de stroom die gaat lopen als er energie gebruikt wordt moeten nog wel van de centrale naar de verbruikers worden gebracht. Voor dit transport is een hoogspanningsnet nodig.
Zoals je al gezien hebt, is vermogen de hoeveelheid energie per seconde.
In formulevorm: P = U x I
Als je een vermogen van 100MW wilt transporteren kun je kiezen uit een lage spanning en een hele hoge stroom of een hoge spanning en een veel lagere stroom. Dat kan je zien aan de formule.
Bij 100V is de stroom 1000000A en bij 100000V is de stroom 1000A.
Kabels zijn gemaakt van koper (tegenwoordig ook aluminium) en hebben altijd weerstand. Een hele grote stroom door een weerstand betekent een hele grote spanning over de weerstand, een kleine stroom dus een kleine spanning.
Deze spanning noemen we spanningsverlies!!!
Beschrijf het energietransport van de centrale naar het stopcontact thuis.
Wil je de spanning in grootte veranderen, dan heb je een transformator nodig.
Een transformator bestaat uit een weekijzeren juk, een primaire spoel en een secundaire spoel. In onderstaande figuur staat het symbool van een transformator.
De spanning op de primaire spoel geven we vaak aan met Up en de secundaire spanning met Us. Hoe zou jij de primaire en secundaire stroom aangeven?
Voor een transformator geldt:
Up : Us = Np : Ns
Schrijf met eigen woorden op hoe een transformator werkt.
Transformatoren kom je tegen in veel verschillende vormen en groottes. Zo zit er en netadapter van een draagbare Cd-speler een kleine transformator en in het transformatorhuisje van de NUON een hele grote. Hoe groter het vermogen is, hoe groter de transformator.
Transformatoren zijn niet verliesvrij. Het rendement is dus altijd kleiner dan 100%. In berekeningen gaan we er wel van uit dat trafo's verliesvrij zijn!!
Les 4 Lezen §4
Huiswerk: maken 24 tot en met 32
4. Elektrische energie gebruiken.
De elektrische energie komt vanaf het elektriciteitsnet binnen in de meterkast.
opdracht: Maak een tekening van de meterkast thuis.
Elektrische apparaten zijn energieomzetters. In een wasmachine wordt elektrische energie omgezet in warmte en mechanische energie (de motor).
De hoeveelheid energie wat een apparaat (=verbruikstoestel) opneemt kan je uitrekenen door de aansluitwaarde (=vermogen) te vermenigvuldigen met de tijd dat het apparaat in bedrijf is.
Dit lijkt eenvoudig maar apparaten zoals een wasmachine werken volgens een programma. Dat wil zeggen dat niet alle verbruikers in de wasmachine constant in bedrijf zijn.
Als je heel precies weet hoe het programma in elkaar zit kan jet het ook heel precies uitrekenen.
Energie wordt uitgedrukt in Joule, toch gebruiken wij voor elektrische energie graag de kWh. Weet je ook waarom??
Formules:
E in Joule
E = P x t P in Watt
t in seconden
E in kWh
E = P x t P in Watt
t in uren
Elektriciteit is erg gevaarlijk. Een gelijkspanning van 110V is nog veilig, daarboven loop je bij aanraking grote kans op (enorme) brandwonden.
Wisselspanning is veel gevaarlijker. Zoals je weet worden de organen in je lichaam aangestuurd vanuit de hersenen met elektrische signalen. Dit geldt ook voor het hart.
De frequentie van wisselspanning is (50 Hertz) veel hoger dan het ritme waarin je hart klopt. Stroomdoorgang door de hartstreek kan het hartritme verstoren waardoor er geen bloed meer wordt rondgepompt, de zuurstoftoevoer stopt dus!!!!!
Veiligheidsmaatregelen.
- zekeringen
- aardlekschakelaar
- randaarde ofwel veiligheidsaarde
Les 5 Maken Test jezelf
Huiswerk: les 5 nakijken
Eventueel vragen stellen
Van dit hoofdstuk komt geen CP. Het maakt onderdeel uit van het eerste schoolonderzoek.