5 Elektriciteit. 5.1 Elektriciteit om je heen

5 Elektriciteit 5.1 Elektriciteit om je heen 2

Overeenkomst: beide leveren elektriciteit. Verschil: stopcontact levert een hoge spanning en een batterij levert een lage spanning

3 spanningsbron penlight batterij stopcontact accu knoopcel

volt 1,5 230 12 verschilt, paar volt

4

Lamp.

5

Stofzuiger, wasmachine, ventilatorkachel.

6

Bewegingsenergie wordt omgezet in elektrische energie.

7

Een zonnecel zet lichtenergie om in elektrische energie.

8

a Een kleine batterij kan in kleine apparaten en heeft een klein gewicht. b Een dikke batterij gaat langer mee.

9

a Eigen antwoord. b Eigen antwoord.

10 aardgas

voordelen goedkoop

steenkool

goedkoop

aardolie

goedkoop

kernenergie

geen broeikasgas

nadelen Bij verbranding ontstaat koolstofdioxide dat bijdraagt aan het broeikaseffect Bij verbranding ontstaat koolstofdioxide dat bijdraagt aan het broeikaseffect Bij verbranding ontstaat koolstofdioxide dat bijdraagt aan het broeikaseffect Het afval is radioactief

11 a Duurzame energiebronnen zijn bronnen waar men voor onbeperkte tijd over kan beschikken. Ze raken dus nooit ‘op’. Deze energiebronnen zijn minder belastend voor het milieu. Voorbeelden van duurzame energiebronnen zijn: wind, zon, water en biomassa. b Voordeel: niet / minder schadelijk voor het milieu. Nadeel: duur. 12

B, D, C, A

Pulsar 1-2 havo-vwo uitwerkingen nask

 2006 Wolters-Noordhoff bv

1

13 a Elektriciteit maken met zwarte steenkool is vervuilend (‘zwart’) voor het milieu. Elektriciteit maken met vallend of snelstromend water is heel schoon (‘wit’). b In Nederland zijn weinig hoogteverschillen, waardoor het water niet zo hard kan vallen/stromen. c Het vallende water valt op een schoepenrad. Dit schoepenrad gaat draaien. Aan de as van het schoepenrad zit een dynamo. 14 a Chemische energie b Deze energie wordt in een (extern) apparaat omgezet in andere energiesoorten, zoals licht, warmte, beweging, etc. 15 Je moet de plus van de ene batterij verbinden met de min van de andere. Anders werken ze elkaar tegen en gebeurt er niets. 16 De hogere spanning zorgt ervoor dat de elektronen meer energie kunnen overdragen. 17 In een kacheltje moet veel meer energie omgezet worden: daar zullen per seconde veel meer elektronen door moeten stromen. 18 4000 V 19 Schrikdraad geeft hele kleine elektrische pulsjes af van 4000 V. Deze spanning is goed voelbaar, maar doordat de pulsjes slechts heel kort duren is het niet schadelijk. Er stromen namelijk maar weinig elektronen door de spieren heen. 20 Er wordt maar een heel kort pulsje gegeven: er stromen maar heel weinig elektronen door de koe. Er wordt dus maar weinig energie afgegeven ook al heeft elke elektron wel veel energie. 5.1 Test jezelf 1 spanningsbron penlight stopcontact autoaccu knoopcel 2

volt

3

230 volt

4

In warmte en licht.

5

SCHOEP

6

a Eigen antwoord. b Eigen antwoord.

volt 1,5 230 12 verschilt, paar volt



2

7

a Elk elektron heeft evenveel energie meegekregen en geeft deze volledig af. Het maakt niet uit of dit een bouwlamp of nachtlampje is. b De bouwlamp moet veel meer energie afgeven: daar stromen per seconde dus veel meer elektronen doorheen dan bij het nachtlampje.



3

5.2 Energiegebruik 2

Eigen antwoord.

3

De lamp zet iedere seconde 100 J energie om.

4

Als de mp3-speler in een jaar veel vaker en langer aanstaat dan de stofzuiger, zal de mp3-speler ook meer energie gebruikt hebben.

5

a Omcirkel de “230-240V” rood en de “500W” groen. b tijd = 5 min = 5 x 60 = 300 s Dus het energiegebruik = vermogen x tijd = 500 W x 300 s = 150 000 J. c In bewegingsenergie en warmte.

6

t = 2 h = 2 x 60 x 60 = 7200 s. Dus het energiegebruik = vermogen x tijd = 2500 W x 7200 s = 18 000 000 J.

7

Vermogen in natuurkunde is de hoeveelheid energie die per seconde wordt omgezet. In het dagelijks leven is vermogen het (totale) kapitaal dat iemand bezit.

8

30 000 J in 10 s is 3000 J in 1 s, dus 3000 W (= 3 kW)

9

P = 2500 W = 2,5 kW t=2h energiegebruik = vermogen x tijd = 2,5 kW x 2 h = 5 kWh Dit getal is veel kleiner en dus makkelijker te gebruiken dan 18 miljoen.

10 1 kWh = 1000 W x 1 h = 1000 J/s x 3600 s = 3 600 000 J 11 Eigen antwoord. 12 a E = P∙t b E = 25 W x 10 s = 250 J 125 J = P x 12 s Dus P = 125 J / 12 s = 10,4 W 450 J = 175 W x t Dus t = 450 J / 175 W = 2,57 s 13 De led knippert (of het wieltje draait). 14 4 x € 0,13 = € 0,52 15 t = 3 x 365 = 1095 h P = 25 W = 0,025 kW E = P∙t = 0,025 kW x 1095 h = 27,375 kWh De prijs is dan 27,375 * € 0,13 = € 3,56



4

16 De vraag naar energie neemt erg toe. Er komen steeds meer volkeren met ook een hoge welvaart (China) die ook veel energie willen gebruiken (wasmachine, airco etc.). De beschikbare brandstoffen worden steeds schaarser, dus kostbaarder. 17 a Een spaarlamp geeft dezelfde hoeveelheid licht als een ‘gewone’ gloeilamp, maar gebruikt veel minder elektrische energie. b Er komt naar verhouding veel minder warmte vrij. 18 a E = P∙t = 2 kW x 1,5 h = 3 kWh b Prijs = 3 x € 0,13 = € 0,39 c E = P∙t 3 kWh = 0,06 kW x t t = 3 kWh / 0,06 h = 50 h 19 a t = 6 x 60 x 60 = 21600 s E = P∙t = 60 W x 21600 s = 1 296 000 J b E = P∙t = 0,060 kW x 6 h = 0,36 kWh 20 Groene stroom belast het milieu minder. 21 Het hout komt uit bomen die de koolstofdioxide uit de lucht halen. 22 Eigen antwoord. 5.2 Test jezelf 1

a De wasmachine werkt op 230 V en verbruikt dan 2500 J elektrische energie per seconde. b t = 1,5 x 60 x 60 = 5400 s E = P∙t = 2500 W x 5400 s = 13 500 000 J

2

a 11 joule per seconde b 60 joule per seconde c Beide lampen branden even fel en zenden dus evenveel licht uit. Toch zet de gloeilamp per seconde in totaal meer energie om dan de spaarlamp. De gloeilamp zal dus het warmst worden.

3

a 33 joule per seconde b t = 8 x 60 x 60 = 28800 s E = P∙t = 33 W x 28800 s = 950 400 J c P = 33 W = 0,033 kW E = P∙t = 0,033 kW x 8 h = 0,264 kWh d 0,264 x € 0,13 = € 0,03 e Ja, want op de hele lange termijn gaat het wel meetellen: 3 eurocent in 8 uur = 9 eurocent per dag = € 32,85 per jaar.



5

5.3 Stroomkring 2

Alle onderdelen van de kring zijn geleidend met elkaar verbonden, waardoor de stroom van de pluspool van de batterij naar de minpool van de batterij kan stromen.

3

In het lampje is het gloeidraadje gebroken, waardoor er geen gesloten stroomkring meer is.

4

Voorbeelden van goede antwoorden zijn: lampje  licht en warmte elektrische kachel  warmte boormachine  beweging stofzuiger  beweging strijkijzer  warmte koelkast  warmte aan de achterkant (en lage temperatuur binnen) radio  geluid

5

a Elektronen, met energie. b Voor de elektronen die hun energie kwijt zijn. Zonder afvoerdraad zou er geen gesloten stroomkring zijn en zou er geen stroom kunnen lopen. Het lampje zou dan niet kunnen branden.

6

Het frame van de fiets dient als de afvoerdraad.

7

Een schema is overzichtelijker en hangt niet af van de soort lampjes, batterij, enzovoort.

8 spanningsbron

schakelaar open

snoertje

schakelaar dicht

lampje

9

a De andere lampjes hebben een eigen stroomkring en blijven dus branden. b Nee, alle lampjes hebben een eigen stroomkring. c Middelste: alles gaat uit omdat de stroomkring verbroken wordt. Rechter: alles gaat uit omdat beide stroomkringen verbroken worden.



6

10 Bij de linkerschakeling krijgt elke lampje een eigen kring. In deze schakeling brandt iedere lamp dus op z’n felst. Hier zal de batterij dus het eerste leeg zijn. 11 Roest is een isolator en laat de stroom niet door: de stroomkring is verbroken, er loopt geen stroom. De draad is zelf een geleider. 12 Voorbeelden van goede antwoorden zijn: geleider isolator ijzer plastic koper porselein aluminium aardewerk koolstof glas goud zuiver water 13 De draden zijn geleiders en moeten hier dus groen getekend worden. De schijven zijn isolatoren en moeten hier dus rood getekend worden. 14 a De schakelaar zorgt er voor dat de stroomkring wordt gesloten. b

15 Geleiders zijn: ijzeren puntenslijper, schaar. 16

Parallel


Serie


7

17 a schak. 1 Open Open Open Open Dicht Dicht Dicht Dicht

schak. 2 Open Open Dicht Dicht Open Open Dicht Dicht

schak. 3 Open Dicht Open Dicht Open Dicht Open Dicht

lampje 1 Uit Uit Uit Uit Uit Aan Aan Aan

lampje 2 Uit Uit Uit Uit Uit Uit Aan Aan

lampje 3 Uit Uit Uit Uit Uit Aan Uit Aan

lampje 4 Uit Uit Uit Uit Uit Aan Uit Aan

b

weg 2

weg 1

c Lampje 1, want daar gaat alle stroom door. d De lampjes 3 en 4, want daar gaat dezelfde stroom door. e De lampjes 3 en 4, want de stroom kiest liever de makkelijkere weg door lampje 2. 18 a 9 V / 2 = 4,5 V b 9V 19 a 9 V – 6 V = 3 V b Vermogen van 3 watt, dus 3 joule per seconde c Totale vermogen is 3 W + 1,5 W = 4,5 W, dus iedere seconde verlaat 4,5 joule de batterij. d t = 10 x 60 = 600 s E = P∙t = 4,5 W x 600 s = 2700 J e t = 10 / 60 = 0,167 h P = 4,5 W = 0,0045 kW E = P∙t = 0,0045 kW x 0,167 h = 0,00075 kWh 20 a Beide op 3 V. b Nee, want het sterkste lampje krijgt te weinig spanning.



8

21 a wel b

c

22

5.3 Test jezelf 1

a De afvoerdraad ontbreekt, er is dus geen gesloten stroomkring. b Eigen antwoord. c

2

a

b Dezelfde spanning als het lichtnet: 230 V. c Vermogen = 2 x 60 W = 120 W = 0,120 kW E = P∙t = 0,120 kW x 8 h = 0,96 kWh



9

3

a

kleur de binnenkant rood en de buitenkant groen. b De geleider is gemaakt van koper. De isolator is gemaakt van plastic. 4

a Alleen lampje 2: de overige lampjes zitten allemaal in een andere stroomkring. b Nu gaan alle lampjes uit: er is geen enkele gesloten stroomkring meer.



10

5.4 Stroomsterkte 2

a Een computer is in staat om grote hoeveelheden gegevens snel en systematisch te verwerken. Net zoals hersenen. b Een camera kan beelden vastleggen m.b.v. een lens en een lichtgevoelige plaat. Net zoals bij een oog. c Eigen antwoord.

3

4

De hoeveelheid water die per seconde door de leiding stroomt.

5

a 1,5 mA b 60 mA

6

ampère

7

a 3 joule per seconde b P=UxI 3 W = 6 V x I dus

I = 3 W / 6 V = 0,5 A

a 230 V b 600 J c P=UxI 600 W = 230 x I

dus

8

9

I = 600 W / 230 V = 2,6 A

a

b De elektronen komen slechts één energiegebruiker tegen. c 1A+1A=2A



11

10 a

b De elektronen komen twee energieverbruikers tegen. c 1A 11 a De lampjes P en Q zijn verschillend. De spanning is bij beide lampjes hetzelfde (want het is een parallel schakeling), maar de stroomsterkte is wel verschillend. Het vermogen van beide lampjes is dus verschillend. b 0,34 + 0,22 = 0,56 A c I4 = 0,22 A I5 = 0,22 A I6 = 0,56 A 12 Bij kortsluiting kan de stroom rechtstreeks van de plus naar de min stromen, zonder dat het een apparaat, en dus weerstand, tegenkomt. De stroom heeft dus een hele makkelijke weg gevonden en wordt niet/nauwelijks afgeremd. De stroomsterkte kan dus erg groot worden. 13 In situatie B en C zal er kortsluiting ontstaan. 14 De zekeringen slaan door als er totaal meer dan 16 A stroom loopt. 15 Maximaal vermogen bij 16 A en 230 V = 16 X230 = 3680 W. Er kunnen dus maximaal 3680 / 100 = 36 lampen van 100 W worden aangesloten. 16 a totale vermogen = 2500 + 1000 = 3600 W P=UxI 3600 W = 230 V x I dus I = 3600 W / 230 V = 15,7 A b 15,7 A ligt onder de 16 A. De zekering brand nog net niet door. 17 Zekering, randaarde, aardlekschakelaar. 18 gevaarlijke situatie Je raakt met je vinger een ongeïsoleerde stroomdraad aan. Je sluit drie kacheltjes aan op het stopcontact. De stroomdraad van de wasmachine verliest de isolatie. Je stopt de twee uiteinden van één stroomdraad in het stopcontact.


veiligheidsvoorziening Aardlekschakelaar Zekering Randaarde en aardlekschakelaar Zekering


12

5.4 Test jezelf 1 cv-installatie Kachel Buizen Radiatoren

elektriciteit

waarom dit onderdeel vergelijkbaar is als bij de cv-installatie Spanningsbron Geeft energie aan de lading/water Stroomdraden Geleidt de lading/water Apparaten Hier wordt de energie afgegeven.

2

a Het vermogen is 80 watt. b P=UxI 80 W = 12 V x I dus I = 80 W / 12 V = 6,7 A c t = 10 x 60 = 600 s E = P∙t = 80 W x 600 s = 48 000 J (of 0,013 kWh)

3

a Het bovenste lampje: krijgt alle spanning voor zichzelf alleen. b 3, twee lampjes houden de stroom het meeste tegen. c 1 en 4 d Er is maar één lampje dat de stroom moet overwinnen. Twee lampjes remmen de stroom twee keer sterker af. e Nee, de spanning per lampje blijft hetzelfde.



13

5.5 Weerstand 2

A B C D E F

goed fout fout goed goed goed

3

Elektronen kunnen erg makkelijk door de koperdraad heen bewegen.

4

Voorbeelden van goede antwoorden zijn: glas porselein, plastic, hout.

5

Voorbeelden van goede antwoorden zijn: goud, zilver, koper, ijzer.

6 grootheid spanning stroomsterkte vermogen energie weerstand 7

afkorting U I P E R

eenheid volt ampère watt kilowattuur ohm

afkorting V A W kWh Ω

a spanning stroomsterkte

6V 0,4 A

2,5 x 6 = 15 V 1A

weerstand spanning stroomsterkte

1Ω 1V 1A

15Ω 15 V (zie a) 1A

b

8

15 = 6/0,4 Ja, dat klopt!

9

weerstand = spanning / stroomsterkte 100 = spanning / 0,5 dus = 50 V

spanning = 0,5 x 100

10 a P = U x I 60 W = 230 V x I dus I = 60 W / 230 V = 0,26 A b weerstand = spanning / stroomsterkte = 230 V / 0,26 A = 882 Ω 11 a 25 Joule per seconde b P=UxI 25 W = 230 V x I dus I = 25 W / 230 V = 0,11 A c weerstand = spanning / stroomsterkte = 230 V / 0,11 A = 2116 Ω



14

12 a b c d

10 Ω 10 % Plus of min 10 % dus tussen de 9 Ω en 11 Ω weerstand = spanning / stroomsterkte 10 Ω = 6 V / I dus I = 6 V / 10 Ω = 0,6 A

13 Afwijking is 2 % dus rechts is rood. De waarde is 100 Ω, dus van links naar rechts: bruin, zwart, bruin:

14 Bij een serieschakeling zal de lamp juist aangaan in het licht en uit in het donker. 15 De invertor maakt van geen spanning wel spanning en omgekeerd. 5.5 Test jezelf 1

a De binnenkant mag niet ergens tegen aankomen want dan kun je een schok krijgen of kortsluiting of er lekt stroom weg. b De draad moet de stroom geleiden en koper is een goede geleider. c De elektronen bewegen alleen in een geleider, dus in koper.

2

P=UxI 12 W = U x 1 A

dus

U = 12 W / 1 A = 12 V

3

a P=UxI 120 W = 230 V x I dus I = 120 W / 230 V = 0,52 A b weerstand = spanning / stroomsterkte R = 230 V / 0,52 A = 441 Ω

4

a

b parallel c parallel d Ja, de weerstand wordt tweemaal zo groot want de stroomsterkte wordt tweemaal zo klein.



15

Verdieping Spanning en sensatie 1

Dan zou de binnenstad direct zonder stroom zitten

2

a De elektriciteit wordt speciaal voor de kermis gemaakt. Hiervoor gebruiken ze extra transformatoren. b Met behulp van een viertal extra transformatoren, die aangesloten zijn op een hoogspanningsnet.

3

a Genoemde eenheden zijn: volt, ampère, kW, dagen, kWh, kilowattuur, dag b Spanning, energie, vermogen, stroomsterkte, tijd.

4

Een periode van 10 dagen wordt vergeleken met het huishouden van één dag. In tien dagen heeft een huishouden 3 x 10 = 30 kWh nodig. De kermis heeft dan 70 000 kWh verbruikt. Dit komt dus overeen met 70 000 / 30 = 2333 huishoudens.

5

totale vermogen = 2000 x 60 W = 120 000 W = 120 kW t = 19:00 tot 23:00 = 4 h E = P x t = 120 kW x 4 h = 480 kWh

6

De zinnen die kloppen zijn: ”Een transformator kan een grote spanning omzetten in een lage spanning.” ”Een adapter van je mobiele telefoon is een soort transformator.” ”Een transformator heeft net als een elektromagneet windingen.”

7

a Eigen antwoord. b Een transformator bestaat uit twee spoelen. De spoel met de meeste windingen levert de grootste spanning. c aantal spanning aantal spanning windingen in linker spoel windingen in de rechter spoel de linker spoel (V) rechter spoel (V) 1000 230 50 11,5 10 000 1500 10 1,5 600 230 12 000 4600 3833 230 60 3,6

8

a De woorden staan verkeerd. Van links naar rechts zou dit moeten zijn: elektriciteitscentrale, hoogspanningskabels, verdeelstation, transformatorhuisje, woning. b De gevaarlijke situatie is de persoon die met een vlieger speelt, in de buurt van de hoogspanningskabels.

9

Op deze manier verlies je tijdens het transport minder elektrische energie.

10 Hoogspanning is erg gevaarlijk.



16

11 Eigen antwoord. 12 a Sneeuw kan elektriciteit geleiden. Wanneer de sneeuw een verbinding zou weten te maken tussen de hoogspanningskabels en de mast, dan zou dat levensgevaarlijke situaties kunnen opleveren. Tevens zou de kabel kunnen breken, door de grote hoeveelheid sneeuw die er op ligt b De kabel waarmee ze de leiding schoonmaken is gemaakt van een isolerend materiaal. 13 B



17

5 Elektriciteit. 5.1 Elektriciteit om je heen

Recommend Documents