Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Elektriciteit (Natuurkunde V3)

1,494 views

Published on

Natuurkunde slides over elektriciteit, bedoeld voor VWO 3

Published in: Education
  • Be the first to comment

Elektriciteit (Natuurkunde V3)

  1. 1. Elektriciteit (H3)
  2. 2. Het jaar in vijf hoofdstukken Moleculen & Gassen (h8) Elektriciteit (h3) Energie (h4)Kracht, Moment & Druk (h1) Arbeid (h6)
  3. 3. Natuurkunde
  4. 4. Uitleg Opdracht maken Vastlopen Klaar zijn Informatie zoeken Nakijken Niet gevonden Fout Goed Nieuwe opdracht kiezen Gevonden Uitleg vragen Informatie opzoeken en uitleg vragen zijn leerzaam, maar afsnijden is pure tijdverspilling
  5. 5. Check of je geen fouten maakt in 5 stappen NIET Fz = 800 N WEL Fz = m • g = 800 N NIET Het duurt 59 s WEL Ja, binnen 1 minuut NIET Hij rent 3 km/s WEL Hij rent 3 m/s NIET 2 • 3 = 6,000 WEL 2 • 3 = 6 NIET De lengte is 10 WEL De lengte is 10 meter F A L S EFormule Antwoord Logisch Significantie Eenheid
  6. 6. Oplossingsstrategie in 5 stappen Opdracht Een aquarium heeft de volgende afmetingen: 20 cm x 30 cm x 40 cm (l x b x h). Hoeveel liter past er in het aquarium? 1. Gevraagd 2. Gegegeven 3. Kennis 5. Antwoord4. Oplossen ● “Hoeveel liter past er in het aquarium?” ➔ Wat is het volume? ● Lengte l is 20 cm ● Breedte b is 30 cm ● Hoogte h is 40 cm ● V = l • b • h = 20 cm • 30 cm • 40 cm = 2 dm • 3 dm • 4 dm = 24 dm3 = 24 liter ● Het volume van het aquarium is 24 liter ● Volume V = l • b • h ● 1 liter = 1 dm3 ● 1 dm = 10 cm Formule? Antwoord? Logisch? Significantie? Eenheid?
  7. 7. Voorbeeld 1 000 1•103 nano0,000 000 001 1•10-9 n micro0,000 001 1•10-6 μ milli0, 001 1•10-3 m –1 1•100 – centi deci deca hecto 0,01 0,1 10 100 1•10-2 1•10-1 1•101 1•102 c d da h kilo k mega1 000 000 1•106 M giga1 000 000 000 1•109 G tera1 000 000 000 000 1•1012 T NaamGetal Wet. not. Symb. centimeter decimeter nanometer micrometer millimeter byte / meter kilobyte megabyte gigabyte terabyte
  8. 8. Iets waarmee je grootheden in uitdrukt (bijv. meter, seconde en kilogram) Eenheid Iets wat je kunt meten (bijv. afstand, tijd en massa) Grootheid Alles in de natuurkunde wordt beschreven met grootheden en eenheden
  9. 9. Atoom Elektronen zijn de kleinste onderdelen van een atoom Neutronen Protonen Elektronen
  10. 10. De lading van een voorwerp wordt bepaald door het aantal protonen en elektronen Atoom Proton positief +1 Elektron negatief -1 Neutron neutraal 0
  11. 11. Lading is een eigenschap die bepaalt hoe een deeltje wordt beïnvloed door een elektrisch of magnetisch veld Aantrekking bij tegengestelde lading Afstoting bij gelijke lading
  12. 12. De netto lading van een voorwerp geeft aan hoeveel meer protonen er zijn dan elektronen -5-30+2+4 Situatie Netto lading
  13. 13. Bij een ladingsverschil hebben voorwerpen een verschillende netto lading Geen ladingsverschil geen stroom Opheffen ladingsverschil stromende elektronen -4 -4 Constant ladingsverschil geïsoleerde bollen -10 +2 -9 +1 e-
  14. 14. Geleider elektronen bewegen vrij tussen verschillende atomen Isolator elektronen zitten vast aan één atoom Geleiders en Isolatoren
  15. 15. Stroom is een grootheid die aangeeft hoeveel elektronen er door een schakeling bewegen geen stroom kleine stroom grote stroom
  16. 16. Ampère (A) is de eenheid die hoort bij stroom T = 0 s T = 1 s T = 2 s 1 A 6 elektronen / seconde 6 • 108 el. / s
  17. 17. Spanningsbron De spanning geeft aan “hoe graag” een elektron door een stroomkring wilt stromen Spanningsbron Grote spanning Kleine spanning
  18. 18. Grootheden en eenheden bij elektriciteit Grootheid Eenheid Omschrijving ApparaatNaam Symb. Naam Symb. Spanning U Volt V Hoe “graag” een elektron een rondje wilt maken Voltmeter Stroom I Ampère A De hoeveelheid elektronen die door een schakeling bewegen Ampère- meter
  19. 19. Een spanningsbron geeft spanning aan elektronen door ze “omhoog te pompen”
  20. 20. Er zijn verschillende spanningsbronnen Dynamo Stopcontact Batterij
  21. 21. Draad Weerstand Schakelaar Spanningsmeter Stroommeter Diode Spanningsbron Lampje Wisselspanningsbron Elektrische schakelingen worden getekend met symbolen
  22. 22. Om stroom te laten lopen, heb je drie dingen nodig 1 2 3 Een spanningsbron Een lampje (of ander apparaat) Een gesloten stroomkring
  23. 23. De elektrische weerstand van een object geeft aan hoe moeilijk stroom erdoorheen gaat Kleine weerstand Grote weerstandNormale weerstand
  24. 24. De weerstand R wordt gemeten in Ohm (Ω) en geeft aan welke spanning U (in V) nodig is voor een stroom I van 1 A U = 4 V R = 4 Ω U = 12 V R = 12 Ω U = 24 V R = 12 ΩU = 8 V I = 1 A I = 1 A I = 2 AI = 2 A R = 4 Ω
  25. 25. De Wet van Ohm beschrijft hoe weerstand, spanning en stroom met elkaar te maken hebben Grote stroom Kleine stroom Grote spanning Kleine spanning Grote weerstand Kleine weerstand Normale weerstand Normale weerstand
  26. 26. Weerstand is recht evenredig met de spanning over en omgekeerd evenredig met de stroom door een object R U I Weerstand in Ohm (Ω) Stroom in Ampère (A) Spanning in Volt (V) “De wet van Ohm”
  27. 27. De elektrische geleidbaarheid van een object geeft aan hoe makkelijk stroom erdoorheen gaat Grote geleidbaarheid Normale geleidbaarheid Kleine geleidbaarheid Kleine weerstand Normale weerstand Grote weerstand
  28. 28. Geleidbaarheid is omgekeerd evenredig met weerstand G 1 R Geleidbaarheid in Siemens (S) Weerstand in Ohm (Ω)
  29. 29. Parallelschakeling Serie & Parallel Je kan apparaten op twee manieren schakelen Serieschakeling Itot I1 I2 Itot = I1 = I2 Itot = I1 + I2 Itot I1 I2
  30. 30. Een vervangingsweerstand, RV , vereenvoudigt een schakeling door weerstanden te vervangen door één nieuwe weerstand kleine R1 kleine R2 Parallelschakeling: RV wordt kleiner grotere RV grote R1 grote R2 kleinere RV Serieschakeling: RV wordt groter
  31. 31. RV 6,5 Ω De vervangingsweerstand in een serieschakeling is de som van de oorspronkelijke weerstanden RV = R1 + R2 + R3 = 0,5 Ω + 2,0 Ω + 4,0 Ω = 6,5 Ω R1 0,5 Ω R2 2,0 Ω R3 4,0 Ω
  32. 32. De vervangingsweerstand in een parallelschakeling bereken je via de geleidbaarheden van de oorspronkelijke weerstanden R1 = 0,5 Ω R2 = 2,0 Ω R3 = 4,0 Ω G1 = 2 S G2 = 0,5 S G3 = 0,25 S RV = 0,36 Ω 1. Bereken de geleidbaarheden ○ G1 = 1/R1 = 1/0,5 Ω = 2,0 S ○ G2 = 1/R2 = 1/2,0 Ω = 0,5 S ○ G3 = 1/R3 = 1/4,0 Ω = 0,25 S GV = 2,75 S 3. Bereken de vervangingsweerstand ○ RV = 1/GV = 1/ 2,75 S = 0,36 Ω 2. Bereken de vervangingsgeleidbaarheid ○ GV = G1 + G2 + G3 = 2 S + 0,5 S + 0,25 S = 2,75 S
  33. 33. RV,123 Om RV te berekenen, moet je een complexe schakeling vaak eerst opsplitsen in kleinere parallel- en serieschakelingen RV,12 RV,12 = parallelschakeling van R1 en R2 1. R’s omrekenen naar G’s 2. G’s optellen om GV,12 te berekenen 3. GV,12 omrekenen naar RV,12 = 1 / GV,12 = 1 / (G1 + G2 ) = 1 / (1/R1 + 1/R2 ) RV,123 = serieschakeling van RV,12 en R3 ● R’s optellen = RV,12 + R3 = 1 / (1/R1 + 1/R2 ) + R3 R1 R2 R3
  34. 34. WisselspanningGelijkspanning hetzelfde: + + Bij een wisselspanning wisselt de spanningsbron (en daarmee de stroom) voortdurend van richting
  35. 35. Bij een wisselspanning wisselt de spanningsbron (en daarmee de stroom) voortdurend van richting Gelijkspanning Wisselspanning hetzelfde: + +
  36. 36. Parallel Met meerdere spanningsbronnen kun je de spanning óf de maximale stroom vergroten Serie 9 V 9 V V 18 V V 9 V 9 V 9 V Grotere spanning Grotere maximale stroom
  37. 37. Het elektrisch vermogen van een apparaat geeft aan hoeveel energie per seconde dat apparaat gebruikt Grote stroom veel elektronen/s Kleine stroom weinig elektronen/s Grote spanning veel energie/elektron Kleine spanning weinig energie/elektron Groot vermogen veel energie/s Klein vermogen weinig energie/s Normaal vermogen normale energie/s Normaal vermogen normale energie/s
  38. 38. IU Elektrisch vermogen is recht evenredig met spanning en stroom Elektrisch vermogen in Watt (W, of J/s) Stroom in Ampère (A) Pel Spanning in Volt (V)
  39. 39. + - LED-lamp 5 W (J/s) gloeilamp 50 W (J/s) koelkast 250 W (J/s) föhn 1500 W (J/s) Elektrische apparaten die veel energie moeten omzetten, hebben een groot elektrisch vermogen
  40. 40. Soortelijke weerstand, ρ, is een materiaaleigenschap die aangeeft hoe slecht een bepaald materiaal stroom geleidt Hele kleine ρ hele goede geleiding Grote ρ slechte geleiding Kleine ρ goede geleiding goud koper plastic
  41. 41. R Weerstand is recht evenredig met soortelijke weerstand en de lengte; en omgekeerd evenredig met het oppervlak A ρ l R = weerstand, in Ohm (Ω) l = lengte, in meter (m) A = oppervlak, in vierkante meter (m2 ) ρ = soortelijke weerstand (Ωm) ρ l A R A l ρ
  42. 42. Voorbeeldsom Hoe groot is de weerstand van 1,0 km koperdraad (d = 2,0 mm)? R = l A ρ Lengte l = 1,0 km (gegeven) = 1,0 • 103 m Soortelijke weerstand ρ = 0,017 •10-6 Ωm (opzoeken) Oppervlakte doorsnede A = π r2 = π (0,5 d)2 = π (0,5 • 2 •10-3 m)2 = 3,14 • 10-6 m2 R = 1,0 • 103 m 3,14 • 10-6 m2 0,017 •10-6 Ωm• 1,0 • 0,017• 103 •10-6 m Ωm = 3,14 • 10-6 m2 0,017 • 10-3 Ωm2 = 3,14 • 10-6 m2 0,017 Ω = 3,14 • 10-3 = 5,4 Ω
  43. 43. Spanning vergroten (en daardoor stroom vergroten) 15 V6 V draad brandt door Bij overbelasting leidt een te grote stroom tot schade
  44. 44. Kortsluiting Er ontstaat kortsluiting als de polen van een spanningsbron met elkaar worden verbonden zonder weerstand Met weerstand I I Overbelasting Elektrocutie Schade
  45. 45. Grote stroomKleine stroom Een zekering brandt door bij een te hoge stroom en beschermt zo de rest van de schakeling I < 1 A 1 A 1 A I > 1 A
  46. 46. De aardlekschakelaar sluit de stroom af als er stroom weglekt input gelijk aan output input ongelijk aan output
  47. 47. Een geaard snoer bestaat uit drie snoeren: een fasedraad, een nuldraad en een aarde-draad Aarde
  48. 48. Door delen van een apparaat rechtstreeks met de aarde te verbinden met een aarde-draad, wordt het gebruik veiliger Aarde Foutje waardoor de buitenkant op de spanningsbron wordt aangesloten Aarde-draad die buitenkant rechtstreeks met de aarde verbindt Dodelijke stroom door het lichaam, van het apparaat naar de aarde Veilige afvoer van de stroom, via de aarde-draad naar de aarde
  49. 49. Door influentie kan een neutraal object lokaal geladen worden … trekt elektronen aan in het neutrale plafond … … waardoor het plafond lokaal negatief wordt Een positief geladen ballon …

×