Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

elektriciteit basisconcept

No description
by

vincent peters

on 8 October 2015

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of elektriciteit basisconcept

PARAGRAAF 3.2
Paragraaf 3.3
PARAGRAAF 3.4
BEWEGEN, VERSNELLEN
en DRAAIEN

HET PRETPARK
In Beweging
OPDRACHT:
Bekijk eerst de video hiernaast
"THIS TOO SHALL PASS"
(Dit filmpje is namelijk 72% leuker dan
'Der lauf der dinge' van activiteit 3a)
Onderzoek:
Zoek op wat een 'Rube Goldberg' machine is.
(kijk op Wikipedia en eventueel op youtube)

MAAK:
-Ontwerp op een A4-tje je eigen
Rube Goldberg Machine. .

EISEN:
- Gebruik het hele vel dus teken groot.
- De machine moet links bovenaan een
tik krijgen om hem te laten beginnen.
- In de machine moeten 3 omzettingen
van energie zitten.
- Alle stappen moeten verschillend zijn
en moeten in het echt ook werken.
- De machine moet eindigen met iets wat
rechts bovenaan het blad uitschiet.

Oh ja
- je ontwerp moet wel lachwekkend zijn :)
Wat moet je doen:
Een boel misverstanden over elektriciteit en energie ontstaan door hoe we erover praten met elkaar. Dit maakt beeldvorming hierover lastig of verkeerd.
Misverstanden geven een verkeerd beeld.
...energie wordt gemaakt in een energiecentrale...
...de spanning loopt via hoogspanningsdraden door het hele land...
...er gaat tijdens het transport ook energie verloren...
...de stroom komt uiteindelijk bij ons thuis in de huiskamer...
...er staat stroom op al onze stopcontacten...
...ons stroomverbruik is tegenwoordig erg hoog...
Allemaal fout
Met dit soort spreektaal kun je nooit een goed beeld vormen van elektriciteit.
Omdat je elektriciteit niet kunt zien kun je dit beeld ook niet zelf verbeteren.

We gaan in dit hoofdstuk dus met name werken aan een goed beeld van elektriciteit en energie. Zodat we het beter gaan begrijpen.
Laten we beginnen bij het begin
Want wat we begrijpen hoeven we niet meer te leren.
Waar komt energie vandaan ?
Elektriciteit en energie
Het eerste misverstand.
Energie maken we niet ...
.
.
.
HET WAS ER AL...
PARAGRAAF 3.1
Voordat je iets over energie wil leren,moet je iets belangrijks weten: 'DE EERSTE WET':



Dit betekent dat je energie niet kan maken.
Je kan alleen energievormen omzetten.
Energie verdwijnt nooit
Voorbeelden van energievormen:
- chemische energie
- bewegings-energie
- potentiële energie
- elektrische energie
- stralings-energie
Voorbeelden van energieomzettingen:
- een gloeilamp;


- een benzinemotor;


- een zonnecel;
Elektrische energie -> Stralingsenergie


Chemische energie -> Bewegings-energie


Stralings-energie -> Elektrische energie
De energiecentrale
De stoom
wordt onder enorme druk naar
een TURBINE
geleid.
De turbine
is net een enorme
propeller die door de
stoom snel rond
gaat draaien
Kolen of gas
worden in een ketel verbrand
om van water stoom te
maken
De turbine
is aangesloten op een
GENERATOR;
een enorme dynamo die
een elektrische spanning opwekt.

Deze dynamo produceert
echter een spanning van
380.000 Volt
Kolen of gas
worden verbrand.
De energieomzettingen
Chemische energie
wordt omgezet in
Stralings-energie.
(warmte)
Water in de ketel
wordt stoom.
Stralings-energie
wordt omgezet in
bewegings-energie.
(beweging van de
watermolekulen)
Het water
condenseert weer
en wordt op die manier
steeds opnieuw
gebruikt
De stoom drijft
de turbine en de
generator aan.
Bewegings-energie
wordt hier alleen
doorgegeven.
De generator
maakt een
hoge spanning.
Bewegings-energie
wordt omgezet in
elektrische energie.
Elektrische energie en vermogen
E = energie in Joule of kiloWattuur

P = Vermogen in Watt

t = tijd in seconden of uren.



1 kWh = 3,6 x 10 J
0,1 kWh = 360.000 J
dus: 6
P = E / t
Met het vermogen van een apparaat wordt bedoeld hoeveel energie het per tijdseenheid omzet in een andere energievorm.
Voorbeeld: een lamp van 100 Watt zet 100 Joule
elektrische energie per seconde om in stralingsenergie (licht en warmte)
E = P x t
De energie die een apparaat heeft omgezet wordt bepaald door het vermogen en hoe lang het heeft aangestaan
voorbeeld met
Joule
:
een lamp van 100 Watt die 1 uur brandt zet 100 (Watt) x 3600 (seconden) = 360000
Joule
om.
voorbeeld met
kiloWattuur
:een lamp van 100 Watt die 1 uur brandtzet 0,1 (kiloWatt) x 1 (uur) = 0,1 ki
loWattuur o
m.
Bekijk deze video over de werking van de elektromotor.

Pauzeer de video op 00:30.
De spoel waar ze het hier over hebben herken je misschien niet. Hij heeft maar 1 winding.
Toch ontstaat ook hier een magneetveld als er een stroom door deze ene winding loopt.

Ken je de rechterhandregel nog? Als je vingers in de richting van de stroom wijzen wijst je duim naar de noordpool.

Bij magneten geldt dat gelijke polen elkaar afstoten en tegengestelde polen elkaar aantrekken.
De Elektromotor
Wist je dat ?
een dynamo werkt precies andersom.
Draai de spoel met de windingen rond in de magneet en er ontstaat een elektrische stroompje.
Serie en parallelschakelingen.
Bij serieschakelingen gaan de ladingsdeeltjes die door het ene lampje gaan even later ook door het andere
lampje.
Bij een parallelschakeling zullen de ladingsdeeltjes door het ene lampje óf door het andere lampje moeten.
Elektrische schakelingen
Ooit is er afgesproken dat
stroom van + naar - loopt.

Men dacht dat er kleine positieve
ladingen door de strookring liepen
We wisten toen helaas nog niet dat
het juist negatieve ladingen waren
(de elektronen) die stroomden.
Zij gaan van - naar +
maar goed, stroom stroomt van plus naar min.
maar wat is nou het verschil
als de lampjes branden ?
Is er wel een verschil ?
als we een proefje doen
vinden we het volgende...
situatie 1.
De lamp brand fel en
de batterij is na 10 uur leeg
situatie 2.
De lampen branden even fel als in situatie 1.
maar de batterij is na 5 uur al leeg
1.
2.
situatie 3.
De lampen branden zwakker dan bij situatie 1.
maar de batterij houd het wel 10 uur uit.
3.
Hoe kunnen we dit begrijpen ?
Iets begrijpen wat je niet kunt zien.
Iets begrijpen wat je niet kunt zien.
In de Natuurkunde zijn we vaak met
CONCEPTEN
bezig.
Een concept is hoe je een bepaald natuurverschijnsel voor je ziet.

Omdat sommige natuurverschijnselen veel lastiger te
begrijpen zijn omdat je niet kunt zien waar je over praat,
helpt het vaak om deze te vergelijken met iets
dat je je gemakkelijk voor kan stellen.
een
ANALOGIE
heet dat...
Een volle batterij heeft
een potentiaal-verschil.

Dit noemen we
in het dagelijks leven
de "spanning" van
een batterij
Potentaalverschil
kun je zien als een
hoogteverschil tussen
de ladingsdeeltjes bij de
+
en de
-
pool

In een molentje vallen
de deeltjes weer terug.
Tijdens de val word de
potentiele energie van
het deeltje gebruikt om het
molentje te laten draaien.

Het molentje is een analogie
voor bijvoorbeeld een lampje
dat brand.
Een serieschakeling van 2 lampjes
De deeltjes 'vallen' door het molentje
De potentiele energie wordt omgezet
in de beweging van het molentje.

Hoe verder de deeltjes vallen (= hoogte)
des te sneller draait het molentje.

De analogie:
Hoe hoger de lading van de
deeltjes (de spanning),
des te feller brandt het lampje.
Als de deeltjes door
twee

lampjes
achter
elkaar
'vallen'. Wordt het hoogte-verschil over de molentjes verdeeld.

De molentjes delen dus de potentiele-energie maar de deeltjes zullen even snel op zijn als bij één molentje.

De analogie:
ieder deeltje moet zijn lading verdelen over de twee lampjes die hij zal passeren. De lampjes branden minder fel.
Een parallelschakeling van 2 lampjes
Wederom vallen de deeltjes
door het molentje. Maar let
ditmaal op de hoeveelheid
deeltjes die er per seconde
door het molentje kunnen.

De weerstand van het molentje
bepaald hoeveel deeltjes er
per seconde door gaan.

De analogie:
de hoeveelheid deeltjes die
per seconde door de stroomkring
gaan, is de stroomsterkte.


Als de deeltjes uit
twee molentjes
naast
elkaar
kunnen kiezen. Zullen
ze twee keer zo snel op zijn.

De deeltjes vallen van dezelfde hoogte
dus beide molentjes krijgen de volle
potentiele energie van de deeltjes..

De analogie:
De ladingsdeeltjes verdelen zich over de twee stroomkringen. Als een deeltje een van de twee paden heeft gekozen hoeft hij zijn lading niet meer over de twee lampjes te verdelen.
combinaties van serie en parallelschakelingen.
Spanningsbronnen in serie en parallel.
De batterijen hebben een spanning van 1,5 Volt
Door ze parallel te zetten krijgen we wel meer deeltjes maar het potentiaalverschil
(de hoogte) van die elektronen blijft 1,5 Volt.
De batterijen staan nu in serie. Iedere volgende batterij geeft zo 1,5 Volt meer potentiaalverschil.
je mag deze hoogtes nu wel bij elkaar op tellen.
Ze geven nu samen 1,5 + 1,5 + 1,5 + 1,5 = 6,0 Volt
http://hop.concord.org/e1/e1pix/e1m11.GIF
Iedere batterij hierboven heeft dezelfde
spanning
en
capaciteit.
De capaciteit vertelt je hoeveel energie er in de batterij zit.
Iedere extra batterij die ik in een stroomkring aansluit levert extra energie
op voor de totale stroomkring... maar...

De energie kan echter
in een seriele schakeling
worden gebruikt om elektronen meer potentiële energie te geven (
de totale spanning verhogen
)

of
in een parallelle schakeling
om méér elektronen met dezelfde potentiële energie toe te voegen aan de stroomkring (
de totale capaciteit verhogen
)
De stroom is overal gelijk.
de spanning verdeelt zich over de lampjes.
De spanning over de lampjes is gelijk.
de stroom verdeelt zich over beide lampjes.
Een deel van de spanning vervalt over het eerste lampje,
de rest vervalt over de twee parallelle lampjes.

De stroom gaat door het eerste lampje en verdeelt zich daarna over de twee parallelle lampjes, hierna komt de stroom weer samen.
Hoe is de spanning over de lampjes verdeeld ?
...en de stroom ?
En hier dan ?
En hier ?
Eerst zelf nadenken !!!
volg in gedachten het spoor van de deeltjes
P = U x I
vermogen = spanning x stroom
P
U
x
I
In de vorige paragraaf zagen we al dat vermogen de hoeveelheid energie is die per seconde omgezet wordt.
E
P
x
t
E = P / t
In deze paragraaf hebben we gezien dat er per seconde
meer energie omgezet kan worden (
meer vermogen =
P
)

- 1 Als er meer elektronen door de stroomkring gaan.
(
meer stroom =
I
)

- 2 Als de elektronen meer potentiele energie hebben.
(
meer spanning =
U
)
Formules.

Leer deze
grootheden en
eenheden goed uit je hoofd.
U x I = P
P = E / t
we kennen nu dus 2 formules.

P = Vermogen [Watt]
U = Spanning [Volt]
I = Stroom [Ampère]
E = Energie [Joule]
t = tijd [seconde]
1. Een lampje van 10 watt is
3 minuten aan geweest.
Hoeveel energie is er gebruikt ?
voorbeeldopgaven.
2. De waterkoker is 5 minuten
aan geweest toen hij afsloeg.
In het water zit op dat moment
720.000 Joule aan warmte energie.
De waterkoker is aangesloten op
het stopcontact. (230 Volt).
Hoe groot was de stroom
door de waterkoker toen
deze nog aanstond?
Een V,t diagram aflezen.
Een auto rijdt in rechte lijn van het ene stoplicht naar het daarop volgende stoplicht. Het verloop van de snelheid als functie van de tijd is weergegeven in de grafiek
In het eerste deel versnelt hij tot 20 m/s. hij doet hier 12 seconden over.

Wat is zijn gemiddelde snelheid over dit stuk?
Vervolgens rijdt hij 30 seconden met en snelheid
van 20 m/s door tot het tweede stoplicht.

hoeveel meters legt hij dan af?
De laatste 8 seconden remt hij af.
van 20 m/s tot stilstand.
Let op de volgende vraag...

Hoeveel is de remweg
van de auto in meters?
Hieronder zie je een foto van een vallende kerstbal.
Voor deze foto gaf een flitser iedere 0,1 seconde een flits.
de gevallen afstand per tijd is weergegeven in de grafiek; een s,t-diagram dus
Valversnelling
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 -----> t in seconden
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 ------> s in meter
Een parabool...
de valversnelling is
ook kwadratisch dus...
Hoogte omzetten in snelheid
potentiele energie omzetten in bewegings-energie
Dit speeltje heb je vast wel eens gezien.
Het heet Newtons Cradle. Er zijn genoeg filmpjes op internet hierover te vinden.
De zwaartekracht trekt aan alle
kogeltjes, maar omdat de trekkracht
in de kabeltjes waaraan ze hangen
even groot is gebeurt er niets.
De resulterende kracht is 0.


Als je deze kogel loslaat zal de
resulterende kracht wel een effect
hebben op het balletje.
Er werkt een kracht op de kogel De potentiele energie wordt dan
dus er is een versnelling... omgezet in bewegingsenergie
van het kogeltje.
De kogel links is opzij getrokken.
Hierdoor heeft hij hoogtewinst
(potentiele energie) gekregen.
De valversnelling (deel 2)
Als het balletje uit de vorige paragraaf van een toren wordt gegooid zal het dan blijven versnellen ?

en als we het uit een vliegtuig gooien ?
Een parachutespringer (en het balletje ook) bereikt op een gegeven moment een maximale snelheid.
In het begin zal de zwaartekracht een voorwerp inderdaad versnellen.
Maar hoe sneller hij valt, des te groter wordt de tegenwind .
Dit is een wrijvingskracht die tegen de zwaartekracht in werkt.
Als de zwaartekracht en de wrijvingskracht even groot zijn
zal er
geen resulterende kracht
meer zijn.
Als er geen kracht is
VERANDERD
de snelheid niet meer.
De parachutespringer en het balletje zullen dan dus met
constante snelheid
verder naar beneden vallen.
en
Full transcript