Elektriciteit: verschil tussen versies
| (62 tussenliggende versies door 24 gebruikers niet weergegeven) | |||
| Regel 1: | Regel 1: | ||
| + | '''Elektriciteit''' is de stroom die wij gebruiken. Het woord is afgeleid van het woord ''elektron'', dit betekent [[barnsteen]] in het Grieks. Als je daar met een wollen doek over wrijft, ontstaat "elektriciteit", zichtbaar aan vonkjes en hoorbaar aan geknetter. Wij gebruiken het woord [[elektron]] nu voor een heel klein deeltje dat elektriciteit overbrengt. |
||
| − | '''Elektriciteit''' is de stroom die wij gebruiken. |
||
| − | == |
+ | == Wat is elektriciteit == |
| + | Elektriciteit is een vorm van energie van bewegende elektronen. Dat zijn kleine deeltjes die deel uitmaken van een atoom. |
||
| − | '''hoe stel je een eenvoudige stroomkring samen?''' |
||
| + | Elk elektron heeft een kleine elektrische lading. Als elektronen zich verplaatsen, komt er energie vrij. Dat is elektriciteit. |
||
| − | De verschillende onderdelen om een elektrische stroomkring samen te stellen zijn. |
||
| + | Bijvoorbeeld als je het licht aandoet of als je je computer aanzet. Stroom wordt opgewekt in [[elektriciteitscentrale]]s. Hoogspanningskabels vervoeren die elektriciteit door de lucht of onder de grond. Elektrische energie kun je opslaan in bijvoorbeeld [[Batterij (elektrisch)|batterijen]]. Energie kan ook opgewekt worden met krachten uit de natuur: [[wind]], [[water]] en [[zon]]. Deze energiebronnen zullen er altijd zijn en ze zijn veel minder slecht voor het milieu. [[Windenergie|Wind-]], [[Waterenergie|water-]] en [[zonne-energie]] noemen we daarom duurzame energie. |
||
| − | A. ''De bron'': Dit is een toestel dat op statische wijze (geen beweging) elektriciteit voortbrengt. |
||
| − | b.v. een batterij |
||
| + | == Geschiedenis == |
||
| − | B. ''De geleider'': Dit is een koperdraad die zorgt voor de verbinding tussen bron en verbruiker. |
||
| + | De eerste experimenten met elektriciteit zijn eigenlijk al heel oud. Door [[barnsteen]] met bont op te wrijven ontstaat er een [[elektrische lading]]. Elektriciteit heeft, toen men ontdekte hoe je het kunt gebruiken, grote veranderingen gebracht in het dagelijks leven van de mens. In een eeuw tijd is er meer veranderd dan in alle eeuwen daarvoor. |
||
| − | b.v. V.O.B.-draden,kabels |
||
| + | [[Thomas Edison]] slaagde er in 1879 als eerst in om een bruikbare [[gloeilamp]] te maken. In de jaren daarna volgde de ene uitvinding op de andere met betrekking tot (elektrische) energie. Overal in de wereld hielden geleerden en uitvinders zich bezig met elektriciteit. Ze deden proeven, ontdekten nieuwe dingen en vonden allerlei mogelijkheden uit om elektriciteit te gebruiken. Thomas Edison heeft stromende elektriciteit praktisch makkelijk bruikbaar gemaakt. Als kind woonde hij in Port Huron in [[Michigan]] in de [[Verenigde Staten]], daar was hij begonnen als krantenjongen die kranten in de trein verkocht. |
||
| − | C. ''De verbruiker'': Dit is een toestel dat elektrische energie omzet in licht, beweging, warmte,... |
||
| − | b.v. Gloeilamp,boormachine,broodrooster,... |
||
| + | == De batterij == |
||
| − | D. ''De schakelaar'' : Is een toestel dat je helpt bij het aan en uitschakelen van de energieomzetting. |
||
| + | Een [[Batterij (elektrisch)|batterij]] is een voorwerp dat elektriciteit kan leveren aan draadloze apparaten. Het bestaat uit materialen die zorgen voor een chemische reactie zodat daaruit elektrische energie kan ontstaan. Een batterij heeft twee zijden. Een pluspool (+) en een minpool (-). Dit geeft de richting aan waarin de elektriciteit gaat stromen. Wanneer we een batterij aan een apparaat koppelen, dan stroomt de elektriciteit van de minpool door een netwerk van draadjes ([[stroomkring]]) om bij de pluspool te komen. |
||
| − | b.v. eindeloop, schakelaar, voetschakelaar,... |
||
| + | De voorloper van de batterij is de [[Leidse fles]] en de latere Voltaïsche stapel van [[Alessandro Volta]]. |
||
| − | '''De open elektrische stroomkring.''' |
||
| + | We kunnen de moderne batterijen in twee types verdelen: |
||
| − | een stroomkring is open als: |
||
| + | # Niet oplaadbare batterijen: na lang gebruik raken deze batterijen op. De chemische reacties die plaatsvinden kunnen niet teruggedraaid worden, dus zijn ze niet meer op te laden. |
||
| − | *de schakelaar open staat |
||
| + | # Oplaadbare batterijen: deze batterijen kunnen we wel weer opladen. Hun chemische reactie kan wel teruggedraaid worden door er een elektrische stroom op aan te sluiten. Na een heel lang gebruik, verliezen oplaadbare batterijen ook hun kracht. |
||
| − | *ergens een onderbreking is: b.v. aan de bron, verbruiker,... |
||
| − | *gloeidraad van de lamp stuk is. |
||
| − | *geen goed contact tussen lamp en de draden in de lampvoet is. |
||
| + | == stroomkring == |
||
| − | ''Bij een open of onderbroken stroomkring, kan er geen stroom vloeien van de bron naar de verbruiker en terug. |
||
| + | Aan een [[stroomkring]] zitten altijd twee aansluitpunten. Kijk maar naar het stopcontact en naar een batterij. Ze dienen voor de aanvoer en de afvoer van de stroom. De aan - en afvoer moeten met elkaar verbonden worden als we iets willen merken van de [[Elektrische stroom|stroom]]. Dat noemen we een stroomkring. In een stroomkring kan een lamp zitten. De stroomkring moet altijd gesloten zijn, anders brandt de lamp niet. Het kan ook misgaan en dan komt er kortsluiting dat gebeurt als de twee kabels in de kabel elkaar raken dan kiest de elektriciteit de snelste weg maar raakt de energie niet kwijt. Dan komt er kortsluiting. Je kan de elektriciteit dan uitzetten in de [[Meterkast|stoppenkast]]. Omdat je niet altijd een stroomkring wilt maken waarbij alle aangesloten apparaten tegelijk aan of uit staan, zijn er twee verschillende soorten stroomkringen. Deze worden serieschakeling en parallelschakeling genoemd. |
||
| − | De bron levert geen stroom, de bron is onbelast.'' |
||
| + | === Serieschakeling === |
||
| − | '''De gesloten elektrische stroomkring.''' |
||
| + | Een serieschakeling is de meest eenvoudige stroomkring. De elektriciteit stroomt door één lijn waarop alle apparaten aangesloten zitten. Zoals bijvoorbeeld de lampjes voor in een kerstboom. |
||
| + | === Parallelschakeling === |
||
| − | Een stroomkring is gesloten als de stroom kan vloeien van de + pool van de bron, (door de schakelaar),door de verbruiker en zo naar de - pool van de bron. |
||
| + | Het is niet handig om een serieschakeling te gebruiken voor een stroomkring waar je televisie en je radio allebei op zijn aangesloten. Dat zou betekenen dat elke keer als jij televisie wilt kijken, de radio ook aan moet om de stroomkring te sluiten. Gelukkig bestaat er voor deze situatie een ander soort stroomkring, namelijk de parallelschakeling. In een parallelschakeling zitten een soort omwegen in de kabels waardoor de stroomkring via een andere weg alsnog rond kan stromen zelfs als er een apparaat wordt uitgeschakeld of losgekoppeld wordt. |
||
| − | ''' |
||
| − | De kortgesloten elektrische stroomkring. |
||
| − | ''' |
||
| + | == De veiligheid == |
||
| − | Een stoomkring is kortgesloten als: |
||
| + | Elektriciteit kan erg gevaarlijk zijn. Als je per ongeluk onderdeel bent van een stroomkring kan het wel eens helemaal fout gaan. Niet bij een batterij, want daar staat een hele lage spanning op. Maar hoe hoger de spanning, hoe gevaarlijker. De 230 volt van het [[stopcontact]] (lichtnet) kan een dodelijke schok veroorzaken. Wees daarom heel voorzichtig met elektriciteit. Vooral wanneer er water in de buurt is zoals in de badkamer of de keuken. Water kan elektriciteit namelijk heel goed vervoeren (geleiden). Zorg dus steeds voor een droge omgeving. Ga bijvoorbeeld nooit met elektriciteit buiten in de regen werken. Elektriciteit geeft ons vele mogelijkheden maar we moeten er zorgvuldig en voorzichtig mee omgaan. |
||
| − | * De L1 en de N-leider (fasedraden bij wisselspanning= AC), Met elkaar verbonden zijn, zonder verbruiker tussen! |
||
| − | * De + pool en de - pool (draden bij gelijkspanning= DC), met elkaar veronven zijn, zonder verbruiker tussen! |
||
| + | == Watt en andere elektriciteitseenheden == |
||
| − | == Hoe ontstaat elektriciteit? == |
||
| + | Het ''[[Vermogen (elektriciteit)|vermogen]]'' of elektrisch verbruik wordt gemeten in het aantal [[watt]]. Dat staat meestal op een lamp of apparaat aangegeven. Een lamp van honderd watt geeft meer licht dan een lamp van zestig watt. Door de honderd watt lamp loopt dus meer stroom. |
||
| − | ''' |
||
| − | Elektriciteitscentrales.''' |
||
| + | Ook een stofzuiger met een vermogen van 1000 watt verbruikt meer stroom dan een van 650 watt. Die van 1000 watt zuigt dan ook beter omdat het meer kracht heeft. |
||
| − | Elektriciteitscentrales zijn in feite stroomfabrieken. Geen enkele energievorm, dus ook elektriciteit kan uit zichzelf ontstaan of verdwijnen. |
||
| + | De ''[[stroomsterkte]]'' wordt uitgedrukt in [[Ampère]] (A). |
||
| − | Je kunt enkel energie omzetten van de ene vorm naar de andere. |
||
| − | In een elektrische centrale wordt elektrische energie gemaakt door omzetting van energievormen die je in de natuur vindt. |
||
| − | ''' |
||
| − | A. De thermische centrale |
||
| − | ''' |
||
| + | De ''[[spanning]]'' geeft men aan in [[Volt (eenheid)|Volt]] (V). |
||
| − | In deze centrales krijg je elektriciteit door het verbranden van gas, steenkool of petroleum. |
||
| − | *Met die vrijgekomen warmte ga je water verhitten tot stoom (druk!) |
||
| − | *Deze stroom wordt naar een turbine gevoerd en doet deze draaien. |
||
| − | * Aan de as van die turbine is een generator of dunamo gekoppeld en deze zet de draaiende beweging om in elektriciteit.'' |
||
| + | De [[Elektrische weerstand (begrip)|''elektrische weerstand'']] van draden, lampen en apparaten wordt aangegeven in [[Ohm (eenheid)|Ohm]] (Ω) |
||
| − | In tijden van energiecrisis is de kostprijs van deze elektriciteit hoog!'' |
||
| + | ==Waar kun je elektriciteit maken?== |
||
| − | ''' |
||
| + | [[Bestand:Overzicht met de watertoren en het verdeelstation - Klaaswaal - 20413818 - RCE.jpg|miniatuur|Verdeelstation bij Klaaswaal]] |
||
| − | B. De kerncentrale ''' |
||
| + | Je kunt elektriciteit op verschillende manieren maken. Dit gebeurt in [[elektriciteitscentrale]]s. Vanuit de centrale gaat de stroom het netwerk op via hoogspanningskabels die aan hoogspanningsmasten hangen. Waarom een netwerk: mocht een kabel bijvoorbeeld door storm breken, dan kan de stroom nog steeds geleverd worden via een andere route in het netwerk. Vervolgens gaat de stroom naar verdeelstations (naar verschillende dorpen en steden). In een woonwijk wordt het in transformatorhuisjes nog verder verdeeld naar de woningen, instellingen en bedrijven. In de woning komt de stroom binnen in de [[meterkast]] en daarvandaan weer verdeelt over groepen (met een eigen [[zekering]]) waarop verschillende [[lamp]]en en [[stopcontact]]en zijn aangesloten. |
||
| + | Het onderhoud van het netwerk wordt gedaan door een netwerkbeheerder. Nederland kent een aantal [https://www.netbeheernederland.nl/consumenteninformatie/wie-is-mijn-netbeheerder netwerkbeheerders], niet te verwarren met het energiebedrijf. De elektriciteit komt wel via het elektriciteits netwerk, maar je betaald de rekeningen voor elektriciteit en gas bij het energiebedrijf waarmee je een contract afsluit. Een deel van de rekening gaat naar de netwerkbeheerder. Die zorgt ook voor de aansluiting in de woning. Als de hoofd-[[zekering]] stuk gaat door overbelasting of kortsluiting, moet je de netwerkbeheerder bellen. |
||
| + | === Soorten elektriciteitscentrales === |
||
| − | In plaats van iets te verbranden, bekom je hier de warmteontwikkeling door atomen te splitsen. |
||
| + | Je hebt verschillende soorten elektriciteitscentrales: die elektriciteit maken uit [[stoom]] en anders. Centrales die elektriciteit maken van stoom zijn: |
||
| − | Verder werkt deze centrale op dezelfde manier als een thermische centrale. |
||
| + | * [[Kolencentrale]]s; |
||
| − | '' |
||
| + | * [[Gascentrale]]s; |
||
| − | De elektriciteit op deze wijze is goedkoper, maar houdt een heel groot gevaar in voor mens en natuur.'' |
||
| + | * [[Combi-centrale]]s; |
||
| + | * [[Stoom- en gascentrale]]s; |
||
| + | * [[Oliecentrale]]s; |
||
| + | * [[Kerncentrale]]s; |
||
| + | * [[Biomassacentrale]]s; |
||
| + | * [[Vuilverbrandingscentrale]]s. |
||
| + | Centrales die elektriciteit op een andere manier maken zijn: |
||
| − | ''' |
||
| + | * [[Windturbine]]s; |
||
| − | C. De gasturbine.''' |
||
| + | * [[Waterkrachtcentrale]]s; |
||
| + | * [[Zonne-energiecentrale]]s; |
||
| + | * [[Getijdencentrale]]s; |
||
| + | * [[Geothermische centrale]]s; |
||
| + | * [[Spaarbekkencentrale]]s; |
||
| + | * [[Golfslagcentrale]]s; |
||
| + | * [[Virtuele energiecentrale]]s. |
||
| + | == Windenergie == |
||
| − | Een gasturbine gebruikt de kracht van verbrandingsgassen om een turbine aan te drijven. |
||
| + | [[Windenergie]] is energie die gewonnen wordt door de bewegingsenergie van lucht (wind) om te zetten in een bruikbare vorm. Vroeger werd windenergie met windmolens direct omgezet in mechanische arbeid, bijvoorbeeld om graan te vermalen of om water te verpompen. Sinds de tweede helft van de twintigste eeuw is windenergie vooral bekend als de elektriciteit die met een windturbine wordt opgewekt, vaak in een windmolenpark. |
||
| − | Aan de as van die turbine is een generator of dynamo gekoppeld en deze zet de draaiende beweging om in elektriciteit. |
||
| + | == Zonne-energie == |
||
| − | ==Hoe kan je gebruik maken van elektrische energie?== |
||
| + | [[Zonne-energie]] is energie die afkomstig is van de zon. De zon is namelijk de grootste energiebron die we hebben. Die energie bestaat uit warmte en licht. Energie van de zon kan je omzetten in elektriciteit. Voor de ontdekking hiervan moeten we terug in de tijd naar 1839 toen [[Edmond Becquerel]] het fotovoltaïsche effect uitvond. De zon is een natuurlijke bron die nog voor ongeveer 5 miljard jaar blijft branden en het milieu ook niet belast, dus rekenen we zonne-energie tot de duurzame energie. Energie uit water en wind zijn andere voorbeelden van duurzame energie. |
||
| + | == Kernenergie == |
||
| − | Elektriciteit gebruik je bijna nooit op zichzelf, tenzij bij elektrische schokken in de geneeskunde of elektrocutie op de elektrische stoel. |
||
| + | [[Kernenergie]] wordt gemaakt door de kernen van atomen te splijten in een [[kerncentrale]]. Als je de kern van een atoom splijt komt er heel veel warmte (energie) vrij. Die warmte gebruik je om water te verwarmen. Het water wordt stoom en de stoom zet grote turbines aan het werk. De turbines drijven generatoren aan. Die generatoren maken elektriciteit. |
||
| + | == Getijdenenergie == |
||
| − | In alle andere gevallen wordt elektriciteit eerst omgezet in een voor ons bruikbare vorm. Zo een omzetter (omvormer) noem je een verbruiker. |
||
| + | [[Bestand:Getijdenergie.jpg|miniatuur|Hoe getijdenergie werkt]] |
||
| − | |||
| + | Zeeën hebben onder invloed van de zwaartekracht van de maan een constante eb en vloed regeling. Deze eb en vloed regeling kan gebruikt worden om elektriciteit op te wekken. Het hoogteverschil tussen hoog en laag water kan op sommige plaatsen ter wereld wel enkele meters zijn. Er zit ongeveer 12 uur tijdsverschil tussen eb en vloed. Men kan het opkomende water tijdens vloed door middel van een dam tegen houden. Als het vervolgens eb wordt, laat men het water via turbines terug de zee in stromen en op deze manier energie opwekken. Dit werkt eigenlijk volgens hetzelfde principe als een stuwdam in een rivier. Een nadeel van getijdenenergie is dat het alleen toegepast kan worden in gebieden waar een groot verschil is tussen eb en vloed. En ook het feit dat getijdenenergie maar eens in de 12 uur energie op kan leveren is een nadeel. |
||
| − | Wanneer je rondom jou kijkt, dan kom je dagelijks zo'n verbruikers tegen. |
||
| − | |||
| − | == Gelijkspanning en wisselspanning == |
||
| − | |||
| − | '''A. Gelijkspanning''' |
||
| − | * Een bron met vaste polariteiten is een gelijkspanningsbron. |
||
| − | * De stroom die geleverd wordt door een gelijkspanningsbron vloeit steeds in dezelfde zin (richting), die stroom heet gelijkstroom. |
||
| − | |||
| − | Gelijkstroom en gelijkspanning worden aangegeven door: |
||
| − | |||
| − | *Het gelijkheidsteken (=) |
||
| − | *Eén horizontaal streepje (-) |
||
| − | *D.C.(afkorting van het engels "Direct Current") |
||
| − | |||
| − | ''' |
||
| − | B. Wisselspanning.''' |
||
| − | |||
| − | * Een bron met polariteiten die voortdurend wisselen heet wisselspanningsbron. |
||
| − | * De stroom die geleverd wordt door een wisselspanningsbron, vloeit een zeer korte tijd in de ene zin en nadien in de andere zin, daarna wisselt de stroomzin weer, enz. een stroom waarvan de zin en ook de sterkte steeds wisselt heet wisselstroom. |
||
| − | |||
| − | Wisselspanning en wisselstroom worden aangegeven door: |
||
| − | |||
| − | * Het sinusteken (~) |
||
| − | * A.C. (afkorting van het engels "Alternating Current") |
||
| − | |||
| − | Een generator die wisselspanning levert heet "alternator" |
||
| − | |||
| − | ==Waarheen lopen de elektriciteitsdraden?== |
||
| − | |||
| − | De elektriciteitscentrale leveren ons een spanning van 380.000V, dit noemt men het ''hoogspanningsnet(HS).'' |
||
| − | |||
| − | Via onder - of bovengrondse leidingen worden deze spanningen gebracht naar een hoogspanningsstation. |
||
| − | |||
| − | Daar wordt de spanning verlaagd tot 6000 of 15.000V. Dit noemt men het ''middelspanningsnet (MS).'' |
||
| − | |||
| − | Deze spanning zal op zijn beurt d.m.v. een transformator verlaagd worden tot 240/400V. Dit noemt men het ''laagspanningsnet(ls)'' |
||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | == De elektrische grootheden in het kort == |
||
| − | |||
| − | '''Spanning stroom en weerstand''' |
||
| − | |||
| − | Om de elektrische grootheden (spanning,strooom en weerstand) gemakkelijker te begrijpen, vergelijken we deze met een tuinslang die we aansluiten op waterkraan. |
||
| − | |||
| − | *Je draait de kraan open en er komt water uit de tuinslang |
||
| − | = ''Hoe meer (minder) je de kraan open draait, hoe meer (minder) water uit de tuinslang komt'' |
||
| − | |||
| − | *Je draait de kraan open in een willekeurige stand en blijft er dan af (er stroomt water uit de tuinslang) |
||
| − | *terwijl er water uit de tuinslang stroomt, gaan we met onze voet op de tuinslang duwen. |
||
| − | = Hoe meer (minder) ik duw met mijn voet,hoe minder (meer) water eruit de tuinslang zal stromen. |
||
| − | |||
| − | Vergelijking met elektriciteit. |
||
| − | |||
| − | |||
| − | De waterdruk op de kraan is de spanning. |
||
| − | Symbool: U eenheid: Volt (v) |
||
| − | Vb: U= 10V (de spanning bedraagt 10volt) |
||
| − | |||
| − | Het water dat uit de tuinslang vloeit is de stroom. |
||
| − | Symbool:I eenheid: ampère (A) |
||
| − | Vb: I=2A (de stroom bedraagt 2 ampère) |
||
| − | |||
| − | De druk die we uitoefenen met onze voet is de weerstand. |
||
| − | Symbool:R eenheid: ohm () |
||
| − | |||
| − | De tuinslang kan je vergelijken met de aansluitdraden (koperdraden) |
||
| − | |||
| − | |||
| − | == Wet van Ohm == |
||
| − | |||
| − | Formule |
||
| − | De wet van ohm : R=U/I weerstand= Spanning / stroom |
||
| − | |||
| − | Afgeleide formule |
||
| − | U=RxI spanning = weerstand x stroom |
||
| − | I=U/R stroom = spanning / weerstand |
||
| + | ==Hoe kan je gebruik maken van elektrische energie?== |
||
| + | Elektriciteit gebruik je voor alle apparaten waar een stekker aanzit (of een batterij of oplaadbare batterij via adapter). De stekker gaat in het stopcontact en zorgt ervoor dat het apparaat stroom (elektriciteit) krijgt. De huiskamer, slaapkamer en keuken staan vol met elektrische apparaten, bijvoorbeeld: |
||
| + | * televisie - oude plasma TV 480 kWh per jaar |
||
| + | * televisie - LED TV 90 kWh per jaar |
||
| + | * radio - 100 kWh per jaar |
||
| + | * telefoon - 7 kWh |
||
| + | * koffiezetapparaat - 30 kWh kWh per jaar |
||
| + | * elektrisch fornuis - oven: 150 kWh, kookplaat: 260 kWh per jaar |
||
| + | * afwasmachine - nieuw label A+++: 220 kWh, oud label C: 380 kWh per jaar |
||
| + | * wasmachine - nieuw label A+++: 180 kWh, oud label A: 270 kWh |
||
| + | * droger - nieuwe warmtepompdroger label A+++: 130 kWh, oude condensdroger label B: 320 kWh |
||
| + | De elektriciteit wordt omgezet in licht, beweging of warmte. Op de apparaten zelf kun je zien hoeveel stroom het gebruikt per uur. Dat wordt aangegeven in het aantal Watt's per uur (Wh) of kilowatt's per uur (kWh). Hierboven het gemiddelde verbruik per jaar in kWh. Je ziet dat het best uitmaakt of je oude of nieuwe apparaten gebruikt. |
||
| − | == Meten van spanning,stroom en weerstand == |
||
| + | ==Videolinks== |
||
| − | spanning stroom en weerstand kan je meten met 1zelfde toestel, dit noemt men een universele meter of multimeter. |
||
| + | * [http://www.schooltv.nl/beeldbank/clip/20101018_elektriciteit01 Hoe werkt elektriciteit?] |
||
| − | Er bestaan ook meettoestellen die enkel spanning,stroom of weerstand meten. |
||
| + | * [http://www.schooltv.nl/beeldbank/clip/20101029_spanningsbron01 De stroomkring] |
||
| + | * [http://www.schooltv.nl/beeldbank/clip/20101029_stroomsterkte01 Stroomsterkte] |
||
| + | * [http://www.schooltv.nl/beeldbank/clip/20100317_stroomkring01 De stroomkring lijkt op stromen van water] |
||
| + | * [http://www.schooltv.nl/beeldbank/clip/20100317_elektriciteit01 De geschiedenis van elektriciteit] |
||
| + | [[Categorie:Natuurkunde]] |
||
| − | ==Schakelkast == |
||
| + | [[Categorie:Elektriciteit]] |
||
| − | [[schakelkast|Zie je hier]] |
||
Huidige versie van 14 jul 2023 om 18:27
Elektriciteit is de stroom die wij gebruiken. Het woord is afgeleid van het woord elektron, dit betekent barnsteen in het Grieks. Als je daar met een wollen doek over wrijft, ontstaat "elektriciteit", zichtbaar aan vonkjes en hoorbaar aan geknetter. Wij gebruiken het woord elektron nu voor een heel klein deeltje dat elektriciteit overbrengt.
Wat is elektriciteit
Elektriciteit is een vorm van energie van bewegende elektronen. Dat zijn kleine deeltjes die deel uitmaken van een atoom.
Elk elektron heeft een kleine elektrische lading. Als elektronen zich verplaatsen, komt er energie vrij. Dat is elektriciteit.
Bijvoorbeeld als je het licht aandoet of als je je computer aanzet. Stroom wordt opgewekt in elektriciteitscentrales. Hoogspanningskabels vervoeren die elektriciteit door de lucht of onder de grond. Elektrische energie kun je opslaan in bijvoorbeeld batterijen. Energie kan ook opgewekt worden met krachten uit de natuur: wind, water en zon. Deze energiebronnen zullen er altijd zijn en ze zijn veel minder slecht voor het milieu. Wind-, water- en zonne-energie noemen we daarom duurzame energie.
Geschiedenis
De eerste experimenten met elektriciteit zijn eigenlijk al heel oud. Door barnsteen met bont op te wrijven ontstaat er een elektrische lading. Elektriciteit heeft, toen men ontdekte hoe je het kunt gebruiken, grote veranderingen gebracht in het dagelijks leven van de mens. In een eeuw tijd is er meer veranderd dan in alle eeuwen daarvoor.
Thomas Edison slaagde er in 1879 als eerst in om een bruikbare gloeilamp te maken. In de jaren daarna volgde de ene uitvinding op de andere met betrekking tot (elektrische) energie. Overal in de wereld hielden geleerden en uitvinders zich bezig met elektriciteit. Ze deden proeven, ontdekten nieuwe dingen en vonden allerlei mogelijkheden uit om elektriciteit te gebruiken. Thomas Edison heeft stromende elektriciteit praktisch makkelijk bruikbaar gemaakt. Als kind woonde hij in Port Huron in Michigan in de Verenigde Staten, daar was hij begonnen als krantenjongen die kranten in de trein verkocht.
De batterij
Een batterij is een voorwerp dat elektriciteit kan leveren aan draadloze apparaten. Het bestaat uit materialen die zorgen voor een chemische reactie zodat daaruit elektrische energie kan ontstaan. Een batterij heeft twee zijden. Een pluspool (+) en een minpool (-). Dit geeft de richting aan waarin de elektriciteit gaat stromen. Wanneer we een batterij aan een apparaat koppelen, dan stroomt de elektriciteit van de minpool door een netwerk van draadjes (stroomkring) om bij de pluspool te komen.
De voorloper van de batterij is de Leidse fles en de latere Voltaïsche stapel van Alessandro Volta.
We kunnen de moderne batterijen in twee types verdelen:
- Niet oplaadbare batterijen: na lang gebruik raken deze batterijen op. De chemische reacties die plaatsvinden kunnen niet teruggedraaid worden, dus zijn ze niet meer op te laden.
- Oplaadbare batterijen: deze batterijen kunnen we wel weer opladen. Hun chemische reactie kan wel teruggedraaid worden door er een elektrische stroom op aan te sluiten. Na een heel lang gebruik, verliezen oplaadbare batterijen ook hun kracht.
stroomkring
Aan een stroomkring zitten altijd twee aansluitpunten. Kijk maar naar het stopcontact en naar een batterij. Ze dienen voor de aanvoer en de afvoer van de stroom. De aan - en afvoer moeten met elkaar verbonden worden als we iets willen merken van de stroom. Dat noemen we een stroomkring. In een stroomkring kan een lamp zitten. De stroomkring moet altijd gesloten zijn, anders brandt de lamp niet. Het kan ook misgaan en dan komt er kortsluiting dat gebeurt als de twee kabels in de kabel elkaar raken dan kiest de elektriciteit de snelste weg maar raakt de energie niet kwijt. Dan komt er kortsluiting. Je kan de elektriciteit dan uitzetten in de stoppenkast. Omdat je niet altijd een stroomkring wilt maken waarbij alle aangesloten apparaten tegelijk aan of uit staan, zijn er twee verschillende soorten stroomkringen. Deze worden serieschakeling en parallelschakeling genoemd.
Serieschakeling
Een serieschakeling is de meest eenvoudige stroomkring. De elektriciteit stroomt door één lijn waarop alle apparaten aangesloten zitten. Zoals bijvoorbeeld de lampjes voor in een kerstboom.
Parallelschakeling
Het is niet handig om een serieschakeling te gebruiken voor een stroomkring waar je televisie en je radio allebei op zijn aangesloten. Dat zou betekenen dat elke keer als jij televisie wilt kijken, de radio ook aan moet om de stroomkring te sluiten. Gelukkig bestaat er voor deze situatie een ander soort stroomkring, namelijk de parallelschakeling. In een parallelschakeling zitten een soort omwegen in de kabels waardoor de stroomkring via een andere weg alsnog rond kan stromen zelfs als er een apparaat wordt uitgeschakeld of losgekoppeld wordt.
De veiligheid
Elektriciteit kan erg gevaarlijk zijn. Als je per ongeluk onderdeel bent van een stroomkring kan het wel eens helemaal fout gaan. Niet bij een batterij, want daar staat een hele lage spanning op. Maar hoe hoger de spanning, hoe gevaarlijker. De 230 volt van het stopcontact (lichtnet) kan een dodelijke schok veroorzaken. Wees daarom heel voorzichtig met elektriciteit. Vooral wanneer er water in de buurt is zoals in de badkamer of de keuken. Water kan elektriciteit namelijk heel goed vervoeren (geleiden). Zorg dus steeds voor een droge omgeving. Ga bijvoorbeeld nooit met elektriciteit buiten in de regen werken. Elektriciteit geeft ons vele mogelijkheden maar we moeten er zorgvuldig en voorzichtig mee omgaan.
Watt en andere elektriciteitseenheden
Het vermogen of elektrisch verbruik wordt gemeten in het aantal watt. Dat staat meestal op een lamp of apparaat aangegeven. Een lamp van honderd watt geeft meer licht dan een lamp van zestig watt. Door de honderd watt lamp loopt dus meer stroom.
Ook een stofzuiger met een vermogen van 1000 watt verbruikt meer stroom dan een van 650 watt. Die van 1000 watt zuigt dan ook beter omdat het meer kracht heeft.
De stroomsterkte wordt uitgedrukt in Ampère (A).
De spanning geeft men aan in Volt (V).
De elektrische weerstand van draden, lampen en apparaten wordt aangegeven in Ohm (Ω)
Waar kun je elektriciteit maken?
Je kunt elektriciteit op verschillende manieren maken. Dit gebeurt in elektriciteitscentrales. Vanuit de centrale gaat de stroom het netwerk op via hoogspanningskabels die aan hoogspanningsmasten hangen. Waarom een netwerk: mocht een kabel bijvoorbeeld door storm breken, dan kan de stroom nog steeds geleverd worden via een andere route in het netwerk. Vervolgens gaat de stroom naar verdeelstations (naar verschillende dorpen en steden). In een woonwijk wordt het in transformatorhuisjes nog verder verdeeld naar de woningen, instellingen en bedrijven. In de woning komt de stroom binnen in de meterkast en daarvandaan weer verdeelt over groepen (met een eigen zekering) waarop verschillende lampen en stopcontacten zijn aangesloten. Het onderhoud van het netwerk wordt gedaan door een netwerkbeheerder. Nederland kent een aantal netwerkbeheerders, niet te verwarren met het energiebedrijf. De elektriciteit komt wel via het elektriciteits netwerk, maar je betaald de rekeningen voor elektriciteit en gas bij het energiebedrijf waarmee je een contract afsluit. Een deel van de rekening gaat naar de netwerkbeheerder. Die zorgt ook voor de aansluiting in de woning. Als de hoofd-zekering stuk gaat door overbelasting of kortsluiting, moet je de netwerkbeheerder bellen.
Soorten elektriciteitscentrales
Je hebt verschillende soorten elektriciteitscentrales: die elektriciteit maken uit stoom en anders. Centrales die elektriciteit maken van stoom zijn:
- Kolencentrales;
- Gascentrales;
- Combi-centrales;
- Stoom- en gascentrales;
- Oliecentrales;
- Kerncentrales;
- Biomassacentrales;
- Vuilverbrandingscentrales.
Centrales die elektriciteit op een andere manier maken zijn:
- Windturbines;
- Waterkrachtcentrales;
- Zonne-energiecentrales;
- Getijdencentrales;
- Geothermische centrales;
- Spaarbekkencentrales;
- Golfslagcentrales;
- Virtuele energiecentrales.
Windenergie
Windenergie is energie die gewonnen wordt door de bewegingsenergie van lucht (wind) om te zetten in een bruikbare vorm. Vroeger werd windenergie met windmolens direct omgezet in mechanische arbeid, bijvoorbeeld om graan te vermalen of om water te verpompen. Sinds de tweede helft van de twintigste eeuw is windenergie vooral bekend als de elektriciteit die met een windturbine wordt opgewekt, vaak in een windmolenpark.
Zonne-energie
Zonne-energie is energie die afkomstig is van de zon. De zon is namelijk de grootste energiebron die we hebben. Die energie bestaat uit warmte en licht. Energie van de zon kan je omzetten in elektriciteit. Voor de ontdekking hiervan moeten we terug in de tijd naar 1839 toen Edmond Becquerel het fotovoltaïsche effect uitvond. De zon is een natuurlijke bron die nog voor ongeveer 5 miljard jaar blijft branden en het milieu ook niet belast, dus rekenen we zonne-energie tot de duurzame energie. Energie uit water en wind zijn andere voorbeelden van duurzame energie.
Kernenergie
Kernenergie wordt gemaakt door de kernen van atomen te splijten in een kerncentrale. Als je de kern van een atoom splijt komt er heel veel warmte (energie) vrij. Die warmte gebruik je om water te verwarmen. Het water wordt stoom en de stoom zet grote turbines aan het werk. De turbines drijven generatoren aan. Die generatoren maken elektriciteit.
Getijdenenergie
Zeeën hebben onder invloed van de zwaartekracht van de maan een constante eb en vloed regeling. Deze eb en vloed regeling kan gebruikt worden om elektriciteit op te wekken. Het hoogteverschil tussen hoog en laag water kan op sommige plaatsen ter wereld wel enkele meters zijn. Er zit ongeveer 12 uur tijdsverschil tussen eb en vloed. Men kan het opkomende water tijdens vloed door middel van een dam tegen houden. Als het vervolgens eb wordt, laat men het water via turbines terug de zee in stromen en op deze manier energie opwekken. Dit werkt eigenlijk volgens hetzelfde principe als een stuwdam in een rivier. Een nadeel van getijdenenergie is dat het alleen toegepast kan worden in gebieden waar een groot verschil is tussen eb en vloed. En ook het feit dat getijdenenergie maar eens in de 12 uur energie op kan leveren is een nadeel.
Hoe kan je gebruik maken van elektrische energie?
Elektriciteit gebruik je voor alle apparaten waar een stekker aanzit (of een batterij of oplaadbare batterij via adapter). De stekker gaat in het stopcontact en zorgt ervoor dat het apparaat stroom (elektriciteit) krijgt. De huiskamer, slaapkamer en keuken staan vol met elektrische apparaten, bijvoorbeeld:
- televisie - oude plasma TV 480 kWh per jaar
- televisie - LED TV 90 kWh per jaar
- radio - 100 kWh per jaar
- telefoon - 7 kWh
- koffiezetapparaat - 30 kWh kWh per jaar
- elektrisch fornuis - oven: 150 kWh, kookplaat: 260 kWh per jaar
- afwasmachine - nieuw label A+++: 220 kWh, oud label C: 380 kWh per jaar
- wasmachine - nieuw label A+++: 180 kWh, oud label A: 270 kWh
- droger - nieuwe warmtepompdroger label A+++: 130 kWh, oude condensdroger label B: 320 kWh
De elektriciteit wordt omgezet in licht, beweging of warmte. Op de apparaten zelf kun je zien hoeveel stroom het gebruikt per uur. Dat wordt aangegeven in het aantal Watt's per uur (Wh) of kilowatt's per uur (kWh). Hierboven het gemiddelde verbruik per jaar in kWh. Je ziet dat het best uitmaakt of je oude of nieuwe apparaten gebruikt.