2
INLEIDING Wat is elektriciteit? Net als vuur is Elektriciteit is een natuurkundig verschijnsel. De mens heeft het alleen leren opwekken, beheersen en gebruiken .We kunnen elektriciteit niet zien maar wel zichtbaar maken met onderstaande experimenten. We maken hierbij een onderscheid tussen elektrische ladingen en elektrische stroom.
1. ELEKTRISCHE LADINGEN of STATISCHE ELEKTRICITEIT. 1.1. Blaas twee ballonen op en wrijf ze over je haren of een wollen sok, handschoen of trui. Leg één ballon op de tafel en probeer met de andere ballon deze te raken. Wat gebeurt er?
______________________________________________________ 1.2. Breng een ballon (na wrijven over een wollen sok, haren of trui) dicht tegen een leeg drankblikje. Wat gebeurt er? _________________________________________________________
1.3. Strooi peper en grof zout door elkaar op de tafel en breng de ballon (na wrijven over een wollen sok, haren of trui) in de buurt. Wat gebeurt er? _____________________________________________________
1.4. Ga naar de kraan en laat een dunne waterstraal lopen. Breng de ballon (na wrijven over een wollen sok, haren of trui) langzaam naar de waterstraal toe. Wat gebeurt er? ________________________________________________________
1.5. Plaats een ballon (na wrijven over een wollen sok, haren of trui) tegen je hoofd of muur en laat voorzichtig los. Wat gebeurt er? _________________________________________________________________
4
2. ELEKTRISCHE STROOM Helaas kunnen we statische elektriciteit niet gebruiken om elektrische toestellen te laten werken. Daarvoor hebben we een elektrische stroom nodig. Wat een elektrische stroom is gaan we met onderstaand voorbeeld bestuderen: De elektrische deeltjes noemen we elektronen, elektronen hebben een negatieve lading. In een batterij is er chemisch zuur dat ervoor zorgt dat de elektronen van de + klem naar de - klem doet vloeien. Zo zitten er héél veel elektronen onder grote druk (spanning) op de - klem van de batterij. Deze deeltjes stoten elkaar af (dezelfde ladingen stoten elkaar af) en willen heel graag terug naar de + pool (verschillende ladingen trekken elkaar aan), maar door het zuur lukt dit niet. Door de lucht kunnen de elektronen zich niet verplaatsen want lucht is geen geleider (= isolator). Als we een kringloop op de batterij aansluiten, met materiaal waardoor de elektronen zich wel kunnen verplaatsen (= geleiders), vinden de elektronen wel een uitweg. De elektronen stromen met een snelheid van 300.000 km/sec door de gesloten kringloop . De hoeveelheid elektronen die door de kringloop vloeien noemen we de stroomsterkte. In de lamp zit een speciaal kwikgas met kwikdampelektronen. De elektrische elektronen botsen tegen de kwikelektronen. Door die botsing ontstaat er licht. Door deze botsingen moeten de elektronen hard werken om hun tocht verder te zetten. Ze ondervinden in de spaarlamp (= verbruiker) weerstand. De elektronen moeten blijven stromen om de lamp even hard te laten branden. De power of lichtsterkte die de lamp geeft noemen we het vermogen. De elektronen gaan van de lamp verder naar de + klem van de batterij. Het zuur zorgt dat de elektronen weer naar de - klem vloeien en dit chemisch proces blijft zich herhalen. Als een batterij niet meer werkt ligt dit aan het zuur in de batterij. De elektronen zijn er nog wel maar het zuur is te zwak om ze naar de - klem te laten vloeien. Hierdoor zal de spanning van de batterij verzwakken en zal de lamp uiteindelijk niet meer branden.
6
4. De onderdelen van een elektrische kringloop Zoals reeds eerder gezien moeten de elektronen, via een gesloten stroomkring, van de – pool naar de + pool van de batterij kunnen vloeien. Daarvoor hebben we verschillende onderdelen nodig. Onderzoek nu zelf welke onderdelen er nodig zijn om een elektrische kringloop te kunnen maken. BOUW EN ONDERZOEK… 1E KS TV AK
Brandt het lampje als je op de drukknop drukt? _______ Waarom wel of niet? ________________________________________ ________________________________________
2E KS TV AK
Brandt het lampje als je op de drukknop drukt? _______ Waarom wel of niet? ________________________________________ ________________________________________
10 Zelf batterijen bouwen met bekende voorwerpen. A. Met Cola en keukenzout…
______________________ ______________________
______________________ ______________________ ______________________
De onderdelen van de bat terij voorbereiden…
o
Knip 1O stroken aluminiumfolie af die net zo breed zijn als het 5 eurocent muntstuk.
o
Vouw iedere strook op tot een vierkantje dat ongeveer zo groot is als het muntstuk.
o
Neem een vel keukenpapier en vouw deze op tot een strook die ongeveer zo breed is als het 5 eurocent muntstuk. Maak zo drie stroken van keukenpapier.
o
Knip vierkantjes, uit deze drie stroken keukenpapier, die zo groot zijn als het muntstuk. Je hebt zo 40 vierkantjes nodig.
o
Neem 20 muntstukken van 5 eurocent.
o
Neem een bakje en doe er ongeveer 10cl cola en een eetlepel zout in. Het mengsel een beetje roeren met een eetlepel en het zuur is klaar.
13 B. Met Citroen of appel, muntstuk en spijker… De onderdelen van de batterij voorbereiden… o
4 muntstukken van 5 eurocent
o
4 spijkers
o
2 appels of citroenen
De onderdelen van de batterij samenvoegen… o
Snij de appels of citroenen in 2 gelijke stukken.
o
Steek in ieder deel 1 spijker en 1 muntstuk. Let op dat de spijker en het muntstuk elkaar niet raken!
o
Verbindt het muntstuk van de helft van de appel of citroen met de spijker van een andere helft van de appel of citroen. Zie foto hieronder…
De batterij testen…
15 5.3.De generator Een generator wekt spanning op uit een draaibeweging. Ken jij ook een generator? ______________________________. Hierin zit een spoel en een magneet en is eigenlijk een mini-elektriciteitscentrale.
___________________
___________________ Het elektriciteitsnet levert de elektriciteit die je thuis gebruikt. Dit gebeurt met een grote generator in elektriciteitscentrales. Deze grote generatoren draaien met behulp van stoom die opgewekt wordt door de verbranding van kolen, aardgas of aardolie.
De elektriciteit wordt opgewekt in een centrale.
Via hoogspanningsleidingen wordt de elektriciteit getransporteerd.
Met transformators wordt de spanning verhoogd of verlaagd
17 5.4. Groene energiebronnen Elektriciteit opwekken via een klassieke elektriciteitscentrale is erg milieuvervuilend. Meer en meer gaan we groene (________________________) elektriciteit opwekken. Schrijf bij onderstaande foto’s welke groene energiebron er nodig is om milieuvriendelijk elektriciteit op te wekken. ______________________ ______________________ ______________________
19 6. GELEIDERS
Een geleider zorgt voor het transport van de elektrische energie naar de verbruiker. De geleider in een elektrische kring is meestal een koperen of aluminium draad maar kan ook heel wat andere vormen aan nemen zoals printbanen, fietsframe, soldeersel, rails van treinen,... Sommige materialen zoals kunststoffen laten geen stroom door die noemen we dan een isolator.
Test welke van de onderstaande materialen geleiders of isolatoren zijn…
Onderzoek de verschillende materialen door A en B op de materialen te drukken. Zo kom je te weten als het een geleider of een isolator is. Zet een kruisje in de juiste kolom.
MATERIAAL
GELEIDER
ISOLATOR
A B
MATERIAAL
KUNSTSTOF
ALUMINIUM
KOPER
IJZER
KARTON
GLAS
RUBBER
HOUT
GELEIDER
ISOLATOR
21 7.3. Bijzondere schakelaars: magneetcontact of magneetschakelaar Een magneetcontact (ook wel reedcontact) is een luchtledig glazen buisje waarin een schakelaar zit. Door een magneet in de buurt van het buisje te brengen sluit de schakelaar.
Toepassing : v.b. beveiligingsinstallaties (deuralarm) LET OP: Een magneetcontact mag je niet rechtstreeks gebruiken. Er mogen slechts kleine stromen doorvloeien. Anders zullen de contacten verbranden. Een magneetcontact wordt meestal gebruikt om een andere schakeling aan te sturen!
8.Bijzondere schakelaars: 8.1.relais Bij een relais gebruik je een elektrische magneet om een schakelaar te sluiten. Deze elektromagneet wordt pas magnetisch als er elektrische stroom doorheen gaat. Waaruit bestaat een elektromagneet?
___________________ ___________________
23 8. DE VERBRUIKER Een verbruiker is een omvormer van energie. Elektriciteit wordt bijna nooit rechtstreeks gebruikt maar altijd omgezet in andere energievormen nl. warmte, beweging, licht, enz... Taak: - Schrijf bij onderstaande toestellen welke energievorm er van elektrische energie wordt omgezet. - Kleef nog 2 toestellen erbij en schrijf eronder welke energievorm ze opwekken.
___________________
___________________
___________________ ___________________
___________________
___________________
24
9. Elektrische symbolen in het stroombaanschema
Werkelijkheid
Stroombaanschema met symbolen
Wat betekenen nu deze elektrische symbolen?
___________________
___________________
Zijn deze symbolen voor iedereen hetzelfde?
___________________
JA / NEE
Waarom? _________________________________________________________ De geleider van de batterij naar de schakelaar krijgt een _________________ kleur. De geleider van de schakelaar naar de lamp krijgt een _________________ kleur. De geleider van de batterij naar de lamp krijgt een _________________ kleur.
