Elektriciteit
Werkstuk ‘elektriciteit’ Mees Kleefmann Groep 7a Oktober 2010
Inhoudsopgave
1 - Wat is elektriciteit?
2 - Statische elektriciteit
3 - Stromende elektriciteit maken met een dynamo
4 - Elektriciteit maken met zonlicht
5 - Elektriciteit maken met aardappels, citroenen, of sinasappels
6 - Waarvoor gebruiken we elektriciteit?
Inleiding Heel veel dingen die we gebruiken werken op elektriciteit. We kunnen eigenlijk niet meer zonder. Telefoons, computers, televisie, koelkast, wasmachine, licht. Als er opeens geen elektriciteit meer zou zijn, zouden heel veel dingen in de war lopen. Maar wat is elektriciteit? Waar komt het vandaan? Hoe kun je het maken? Op die vragen wilde ik het antwoord zoeken en daar gaat mijn spreekbeurt / werkstuk over. Ik wil in mijn spreekbeurt ook een paar proefjes doen met elektriciteit. Waar ga ik het over hebben? Allereerst wil ik vertellen wat elektriciteit is. Daarna in hoofdstuk 2 ga ik iets vertellen over statische elektriciteit. In hoofdstuk 3 gaat het over het maken van elektriciteit met magneten die in dynamo’s zitten. Hoofdstuk 4 gaat over het opwekken van elektriciteit met zonlicht. In hoofdstuk 5 vertel ik dat je elektriciteit ook kunt maken met bijvoorbeeld een aardappel of een citroen. Dan gaat het eigenlijk over een hele eenvoudige batterij. Hoofdstuk 6 gaat over waarvoor we elektriciteit gebruiken. En daarna komt het slot.
Hoofdstuk 1 - Wat is elektriciteit? Om uit te leggen wat elektriciteit is, moet ik eerst iets anders vertellen: alles wat je aan kan raken bestaat uit hele kleine deeltjes. Zo piepklein dat je de deeltjes zelf niet met het blote oog kunt zien. Die deeltjes heten atomen. Atomen lijken heel erg op een zonnestelsel, met een zon in het midden en planeten die door de zon aangetrokken worden en eromheen draaien. Als ze niet aangetrokken zouden worden, zouden ze wegschieten. Hier is een plaatje van het zonnestelsel. Dat lijkt op een atoom.
Dit is een plaatje van een atoom In een atoom staat de atoomkern in het midden en daaromheen draaien elektronen. De atoomkern bestaat uit deeltjes die protonen heten. De elektronen draaien in een baan om de atoomkern en schieten niet weg omdat de atoomkern en de elektronen elkaar aantrekken. Ze trekken elkaar aan omdat ze elektrisch geladen zijn. De atoomkern is ‘+’ (positief) en de elektronen zijn ‘–‘ (negatief). ‘Plus’ en ‘min’ zie je ook altijd op een batterij staan. Normaal is er een evenwicht tussen ‘plus’ en ‘min’ en blijven de elektronen keurig op hun plekje om de atoomkern draaien. Maar wanneer er geen evenwicht meer is en er meer elektronen op een plek zijn dan normaal, of wanneer er minder elektronen op een plek zijn dan normaal, dan noemen we dat elektriciteit. Als er meer elektronen zijn dan normaal, dan
heeft een voorwerp een negatieve lading. Als er minder elektronen zijn dan normaal, dan heeft het voorwerp een positieve lading. Elektronen zijn heel klein: als je een stukje papier zo klein mogelijk scheurt, dan moet het nog 1.000.000.000 (duizend miljoen of 1 miljard) keer kleiner en je hebt een elektron. Dat is de opdracht voor de klas. Succes! (geintje) Er zijn twee vormen van elektriciteit: stilstaande elektriciteit en stromende elektriciteit. Stilstaande elektriciteit noemen we statische elektriciteit en stromende elektriciteit noemen we elektrische stroom. Als elektronen zich losmaken uit hun atoom en zich in één richting verplaatsen door een stof, dan heet dat elektrische stroom. Dat verplaatsen gaat heel goed in metalen. Metalen zijn bijvoorbeeld: koper, ijzer, aluminium, zink, etc. Als elektronen niet kunnen stromen - bijvoorbeeld in plastic of glas – maar als er op een plek toch teveel of juist te weinig elektronen zijn, dan heet dat statische elektriciteit.
Elektronen in een elektriciteitsdraad; ze kunnen allemaal in dezelfde richting bewegen.
Door statische elektriciteit kan je haar helemaal overeind gaan staan!
Hoofdstuk 2 - Statische elektriciteit Statische elektriciteit stroomt niet, Statische elektriciteit is een elektrische lading die ergens op kan zitten. Het ontstaat bijvoorbeeld als je met een doekje over een ballon wrijft. Dan wrijf je er elektronen af of op. Daardoor ontstaat er een meerderheid of minderheid van elektronen. Als er ergens meer elektronen zijn dan normaal, dan heet dat ‘-’ en als er minder zijn dan normaal dan heet dat ‘+‘. Een proefje: pak een ballon en wrijf er dan met een doek overheen. Dan zul je zien dat de ballon aan je T-shirt blijft kleven. De Grieken ontdekten dat als je met een doek over barnsteen wrijft, dat de barnsteen dan geladen werd. Het Griekse woord voor barnsteen is elektron. Met de geladen barnsteen kun je kleine dingen aantrekken zoals stukjes wol. Nog een proefje: blaas een ballon op. Knip heel kleine stukjes papier uit. Wrijf de ballon met een doek en houdt hem boven de papiersnippers. Je zult zien dat de papiersnippers naar de ballon toe zweven. In plaats van een ballon kun je ook een stukje elektriciteitsbuis gebruiken dat je met een wollen trui opwrijft. Daar kun je ook kleine snippertjes papier mee aantrekken. Als je de kraan een klein beetje laat lopen (een heel dun straaltje), kun je dat straaltje verbuigen met het statische plastic buisje. Door statische elektriciteit kunnen je haren helemaal recht overeind gaan staan. Kijk maar naar het plaatje:
Met statische elektriciteit kun je zelfs dingen laten zweven. Als je iets wat heel weinig weegt een statische lading geeft, kun je het laten zweven door het af te stoten met een andere statische lading.
Dit zijn foto’s van een zwevende ring van een heel dun soort plastic. Met een speciaal apparaat kan ik dat statisch maken:
Hoofdstuk 3 - Stromende elektriciteit maken met een dynamo Ik heb net verteld over statische elektriciteit. En nu ga ik vertellen over stromende elektriciteit. Bij stromende elektriciteit bewegen de elektronen allemaal in dezelfde richting door een draadje. Stromende elektriciteit kun je op verschillende manieren maken. Bijvoorbeeld met een dynamo. In een dynamo zit een magneet. En het leuke is dat je elektronen kunt aantrekken met een magneet. Een magneet kan ervoor zorgen dat de elektronen in een draad gaan stromen. Als je een magneet langs een metalen draadje beweegt dan komt er een stroompje, want de magneet trekt de elektronen allemaal mee dezelfde kant op. In een dynamo zit een hele lange metalen draad die rond een klos is gewikkeld. Dat noemen we een spoel (zie foto’s).
Middenin de spoel kun je een magneet heel snel laten ronddraaien. Dat gebeurt bijvoorbeeld als je dynamo tegen het wiel van je fiets zit. Het stukje van de dynamo dat tegen je fietswiel zit draait hard rond als je fietst. Het zit vast aan de magneet in de dynamo en zorgt ervoor dat de magneet ook hard ronddraait. Die magneet trekt alle elektronen in de draad van de spoel met zich mee en zorgt ervoor dat er een stroompje gaat lopen. Die stroom kan je door een draadje naar een lampje laten lopen. Het lampje gaat branden omdat het draadje in de lamp extra dun is. Dan wordt het moeilijk voor de elektronen om te stromen. Dan wordt het heel heet en dan gaat het gloeien: dat geeft licht. Een dynamo maakt dus elektriciteit met een bewegende magneet. Dat gebeurt in een dynamo van een fiets. Maar ook in een windmolen zit een soort dynamo. Dat heet dan vaak een generator, of een turbine. De wind zorgt ervoor dat de wieken draaien en daardoor kan ook de magneet in de windmolen heel hard gaan draaien en elektriciteit maken. Ook in een elektriciteitscentrale gebruiken ze supergrote dynamo’s net als bij een waterkrachtcentrale. Daar zorgt het snel stromende water dat tegen een waterrad aankomt dat de magneet in de dynamo gaat draaien. Een magneet kan dus een elektrische stroom maken. Andersom is het ook zo dat als er een stroom door een draad stroomt (het liefst een draad die om een spoel gewikkeld is) de draad magnetisch wordt. Dat heet dan een elektromagneet. In elektrische motoren zit altijd een elektromagneet.
Hoofdstuk 4 - Elektriciteit maken met zonlicht Behalve met magneten kun je ook elektriciteit maken met zonlicht. In zonlicht zit heel veel energie. Die energie kun je gebruiken om elektronen uit een atoom los te maken. En als je losse elektronen hebt dan kun je elektronen door een metalen draadje laten stromen en dan heb je stroom. Een zonnecel bestaat uit een materiaal waar elektronen maar een kant op kunnen stromen. Zodra er een zonnestraal valt op de bovenkant van een zonnecel, komen er elektronen los te zitten. Ze gaan bewegen en willen het liefst terug naar hun oude plekje. Alleen een zonnecel is zo gebouwd dat de elektronen maar een kant op kunnen. De elektronen kunnen alleen terug naar hun oude plekje door een metalen snoertje. En dat draadje kan je aansluiten op een motortje of een lampje waardoor het motortje gaat draaien of het lampje gaat branden. Van het motortje of het lampje gaat dan weer een snoertje terug naar de onderkant van de zonnecel. Dan is er een stroomkring. Om stroom te laten lopen heb je altijd een stroomkring nodig. ‘+’ en ‘–‘ moeten altijd weer bij elkaar komen. Anders is het een soort doodlopende straat en kunnen de elektronen niet verder.
zonnepanelen
Boten die varen op zonne-energie
Een zonnecel
Hoofdstuk 5 - Elektriciteit opwekken met aardappels, sinaasappels of citroenen Je kan elektriciteit behalve met zonlicht of magneten ook nog op een andere manier opwekken. Bijvoorbeeld met een aardappel, een sinaasappel of een citroen. Dat werkt zo: je hebt een citroen nodig en twee soorten metaal, bijvoorbeeld koper en zink: een van die metalel moet elektronen kwijt willen en de andere soort metaal moet eigenlijk graag extra elektronen willen hebben. Als je de metalen in de citroen steekt lost de buitenkant van de metalen door het zuur van de citroen een beetje op (dat oplossen is een ongeveer hetzelfde als wanneer je suiker of zout in water doet). Doordat de metalen een beetje oplossen, krijgen de elektronen de ruimte om te gaan stromen. Als je de twee metalen met een draadje met elkaar verbindt, gaan de elektronen stromen naar het metaal dat graag extra elektronen wil hebben. Je moet er dus wel zorgen dat er een stroomkring is. De elektronen moeten rond kunnen stromen. Als je dan ook nog zorgt dat het stroompje door een lampje gaat, krijg je licht. Omdat 1 citroen heel weinig elektriciteit geeft, gebruik ik er twee, of drie. En met sinasappels kan het ook, Aardappels kun je ook gebruiken, bijvoorbeeld om een klokje te laten lopen. Deze manier van elektriciteit maken, gebeurt ook in een batterij. Een citroen, een sinasappel, of een aardappel met twee verschillende metalen erin is eigenlijk een hele simpele batterij.
Hoofdstuk 6 - Waarvoor gebruiken we elektriciteit? Je kan elektriciteit voor heel veel dingen gebruiken. Bijvoorbeeld om een motortje te laten draaien, of om een lampje te laten branden. We gebruiken elektriciteit het meest voor apparaten, zoals een vaatwasser, wasmachine, of een tv. Elektriciteit is haast onmisbaar voor de mens. Bijna alles werkt op elektriciteit. Als er geen elektriciteit meer is zit je de hele tijd in het donker. Moeilijk om een boek te lezen. Toch loopt nog niet alles op elektriciteit. De meeste auto’s rijden op benzine. Er zijn maar een paar auto’s die op elektriciteit rijden. Die auto’s zijn wel beter voor het milieu. Elektriciteit komt thuis gewoon uit het stopcontact. Daar moet je je vingers niet insteken, want dan krijg je een hele erge schok. Sommige mensen maken met een windmolen of een zonnepaneel hun eigen elektriciteit. Dat gebeurt nog niet zoveel. De meeste elektriciteit wordt gemaakt in een elektriciteitscentrale. Daar worden bijvoorbeeld kolen verbrand en de hitte van het vuur laat water koken. Dan ontstaat er stoom en die stoom laat een supergrote dynamo draaien en die maakt elektriciteit. De elektrische stroom wordt dan met hoogspanningskabels over Nederland verdeeld en komt uiteindelijk bij je stopcontact.
Een elektrische auto met een stopcontact
Zelf een elektromotor maken De meeste apparaten die op elektriciteit werken zijn heel ingewikkeld. Maar je kunt zelf ook een heel eenvoudige elektromotor maken. Met een spoel koperdraad een magneet en batterijen die de stroom leveren. Hieronder lees je wat je moet doen: Neem het uiteinde van een geïsoleerde koperdraad (geïsoleerd betekent dat er een heel dun laagje materiaal omheen zit dat geen stroom geleid, plastic bijvoorbeeld of een soort verf of lak) en schuur van de laatste 3 centimeter alle isolatie af. Het is belangrijk dat de draad daar
helemaal kaal geschuurd is. Zoek een rond voorwerp, bijvoorbeeld een bezemsteel van ongeveer 2,5 centimeter dik. Wikkel het koperdraad er ongeveer 15 keer omheen. Het andere uiteinde moet je ook afschuren. Je moet beide uiteinden gebruiken om precies halverwege de cirkel van koperdraad die je net gemaakt hebt aan beide kanten een uitsteeksel te maken (zie foto’s).
Als je goed kijkt zie je heel vaag de spoel die ronddraait
Dan heb je twee ijzeren steuntjes nodig die je bijvoorbeeld op een plankje hout vast timmert. Zover van elkaar af dat het spoeltje van koperdraad dat je net gemaakt hebt er tussen past en helemaal rond kan draaien. In de steuntjes moeten gaatjes zitten waar je de uitsteeksels van de spoel in kunt laten ronddraaien (zie foto’s). Precies in het midden van de steuntjes leg je onder de spoel een magneet (kun je vastmaken met een beetje plakband). Het enige wat je dan nog nodig hebt zijn batterijen om de motor te laten draaien. Gebruik bijvoorbeeld een batterij van 6,5 of 9 Volt (nooit het stopcontact!!!!!) en verbind met een dun elektriciteitsdraadje de plus en de min van de batterij met de ijzeren steuntjes. Geef de spoel een klein zetje en . . . draaien maar. Hoe het werkt? De spoel wordt magnetisch door de stroom die er doorheen loopt. Onder de spoel ligt een magneet en die trekt de spoel dan aan. Daarom kan de spoel gaan draaien.
Slot Beste klasgenoten. Dit was mijn spreekbeurt / werkstuk. Ik hoop dat jullie ervan genoten hebben. Ik heb verteld over ‘wat is elektriciteit’, over ‘statische elektriciteit’, over het maken van elektriciteit met een dynamo, met zonlicht en met sinasappels, aardappels en citroenen. Ook heb ik iets verteld over waarvoor we elektriciteit gebruiken en hoe je een elektromotor kunt maken. Ik heb ook nog twee grappen die met elektriciteit te maken hebben: 1) Een meneer komt bij een boerderij met een stofzuiger. Hij zegt: ik gooi al deze troep op de grond, en ik zuig met mijn stofzuiger alles op! en alles wat er overblijft eet ik persoonlijk op. De man strooit al het afval op de grond. Waarop de mevrouw antwoord: als ik jou was zou ik maar snel beginnen met eten, want we hebben namelijk geen elektriciteit. 2) Wat is het verschil tussen huiswerk en een batterij? Een batterij heeft tenminste nog een pluspunt.
