Natuurkunde samenvatting
Paragraaf 1 Elektrische energie produceren
In Nederland produceren elektriciteitscentrales het grootste deel van de elektrische energie.
Hoe werkt een elektriciteitscentrale ?
1. De branders verbranden aardgas,
steenkool of een andere brandstof. De
vrijkomende warmte verhit het water in
de ketel. Hierdoor ontstaat stoom, hete
waterdamp, met een temperatuur van
ongeveer 500 graden en een zeer hoge
druk.
2. De stoom spuit met een grote snelheid
tegen de schoepen van een turbine,
daardoor gaat de as van de turbine
ronddraaien.
3. De as van de turbine drijft een generator (
een grote dynamo ) aan die elektrische Werking van een elektriciteitscentrale in een figuur
energie produceert.
4. De ‘afgewerkte’ stoom, die nu een veel lagere temperatuur en druk heeft, word naar de
condensor geleid. Daar word de stoom door koelwater afgekoeld en condenseert het water.
Een pomp pompt het water dan terug naar de ketel.
Het koelwater word meestal uit een rivier of meer gepompt en na gebruik daarin weer teruggeleid.
Het is dan niet vervuild, wel iets warmer geworden. Als er geen rivier of meer beschikbaar is word het
koelwater in een koeltoren afgekoeld.
Bij een kerncentrale worden de keren van zware atomen uit elkaar gesplitst en dan komt er energie
vrij.
De dynamo en de generator
Een dynamo of generator zet bewegingsenergie om in elektrische energie.
In de dynamo in het figuur hiernaast draait een magneet boven een spoel. Het
magnetisch veld in de spoel veranderd daardoor telkens van grootte en richting.
Hierdoor ontstaat er inductiespanning over de uiteinden van de spoel. Die
spanning is niet constant, maar verandert voortdurend. Bij een constant toerental
van de magneet ontstaat er een regelmatig patroon. Zo’n spanning noem je een
wisselspanning.
Elektrisch vermogen
De hoeveelheid geleverde energie per seconde noem je het vermogen = P
Vermogen P Watt
Spanning U Volt
Stroomsterkte I Ampère
P= U * I
het vermogen van een centrale of windturbine druk je meestal uit in megawatt oftewel MW.
, Elektrische energie
Vermogen P Watt
Tijd T Seconden
Energieverbruik E Joule
Het energie gebruik van een apparaat word bepaalt door het vermogen en door de tijd dat het
energie gebruikt. Je kunt het energiegebruik berekenen met de formule :
E=P*t
De joule als eenheid van energie
Met een joule elektrische energie kun je niet veel doen. Daarom gebruik je meestal kilojoule kJ en
megajoule MJ.
De joule word niet alleen gebruikt voor elektrische energie, maar ook voor bijv. de energiewaarde van
levensmiddelen. Je ziet dan staan 2700 kJ ( 645 kcal )
kWh als eenheid van energie
in huis word het elektriciteit gebruik gemeten met kilowattuur kWh. De meter die het gebruik aan
elektrische energie meet, heet daarom ook kWh meter.
1 kWh = MJ * 0,2778
Je kunt de formule E = P * t op twee manieren invullen
1kWh = 3600kJ
1. Het vermogen P in Watt en de tijd t in s. Dan vind je energiegebruik E in Joule.
1MJ = 0,2778 kWh
2. Het vermogen P in kW en de tijd t in h. Dan vind je energie gebruik E in kWh.
Af en toe moet je een hoeveelheid energie omrekenen van kWh naar Joule of omgekeerd daarvoor
geld :
1 kWh = 3,6 MJ Er staat 230 V op een stopcontact.
Paragraaf 2 Elektrische energie vervoeren
Transport verliezen
Energieverlies per seconde P Watt
Stroomsterkte I Ampère
Weerstand R Ohm
De kabels die de elektrische energie vervoeren hebben een kleine weerstand, als er een grote stroom
doorheen loopt worden de kabels warm. Daardoor gaat er bij transport een deel van de elektrische
energie verloren. Dat energieverlies kun je berekenen met deze formule :
P = I kwadraat * R
Je kunt het verlies beperken door de stroomsterkte zo laag mogelijk te houden.
Voor een lage stroomsterkte is een hoge spanning nodig, daarom gebruik je bij de transport van
elektrische energie een zo hoog mogelijke spanning. De temperatuur van de hoogspanningskabel kan
wel oplopen tot 90 graden.
Elektriciteitsnet
Vanuit de centrale word de elektrische energie met een hoogspanning van 380 kV vervoerd met
bovengrondse kabels. De generatoren in centrales leveren een spanning van 20 kV en die moet dus
eerst omhoog worden gebracht naar 380kV. In de buurt van een stad of dorp wordt de spanning
vervolgens in een transformatiestation omlaag gebracht naar 10 kV. De transformator huisjes brengen
10 kV = 10 000 V
1kV = 1000 V
Paragraaf 1 Elektrische energie produceren
In Nederland produceren elektriciteitscentrales het grootste deel van de elektrische energie.
Hoe werkt een elektriciteitscentrale ?
1. De branders verbranden aardgas,
steenkool of een andere brandstof. De
vrijkomende warmte verhit het water in
de ketel. Hierdoor ontstaat stoom, hete
waterdamp, met een temperatuur van
ongeveer 500 graden en een zeer hoge
druk.
2. De stoom spuit met een grote snelheid
tegen de schoepen van een turbine,
daardoor gaat de as van de turbine
ronddraaien.
3. De as van de turbine drijft een generator (
een grote dynamo ) aan die elektrische Werking van een elektriciteitscentrale in een figuur
energie produceert.
4. De ‘afgewerkte’ stoom, die nu een veel lagere temperatuur en druk heeft, word naar de
condensor geleid. Daar word de stoom door koelwater afgekoeld en condenseert het water.
Een pomp pompt het water dan terug naar de ketel.
Het koelwater word meestal uit een rivier of meer gepompt en na gebruik daarin weer teruggeleid.
Het is dan niet vervuild, wel iets warmer geworden. Als er geen rivier of meer beschikbaar is word het
koelwater in een koeltoren afgekoeld.
Bij een kerncentrale worden de keren van zware atomen uit elkaar gesplitst en dan komt er energie
vrij.
De dynamo en de generator
Een dynamo of generator zet bewegingsenergie om in elektrische energie.
In de dynamo in het figuur hiernaast draait een magneet boven een spoel. Het
magnetisch veld in de spoel veranderd daardoor telkens van grootte en richting.
Hierdoor ontstaat er inductiespanning over de uiteinden van de spoel. Die
spanning is niet constant, maar verandert voortdurend. Bij een constant toerental
van de magneet ontstaat er een regelmatig patroon. Zo’n spanning noem je een
wisselspanning.
Elektrisch vermogen
De hoeveelheid geleverde energie per seconde noem je het vermogen = P
Vermogen P Watt
Spanning U Volt
Stroomsterkte I Ampère
P= U * I
het vermogen van een centrale of windturbine druk je meestal uit in megawatt oftewel MW.
, Elektrische energie
Vermogen P Watt
Tijd T Seconden
Energieverbruik E Joule
Het energie gebruik van een apparaat word bepaalt door het vermogen en door de tijd dat het
energie gebruikt. Je kunt het energiegebruik berekenen met de formule :
E=P*t
De joule als eenheid van energie
Met een joule elektrische energie kun je niet veel doen. Daarom gebruik je meestal kilojoule kJ en
megajoule MJ.
De joule word niet alleen gebruikt voor elektrische energie, maar ook voor bijv. de energiewaarde van
levensmiddelen. Je ziet dan staan 2700 kJ ( 645 kcal )
kWh als eenheid van energie
in huis word het elektriciteit gebruik gemeten met kilowattuur kWh. De meter die het gebruik aan
elektrische energie meet, heet daarom ook kWh meter.
1 kWh = MJ * 0,2778
Je kunt de formule E = P * t op twee manieren invullen
1kWh = 3600kJ
1. Het vermogen P in Watt en de tijd t in s. Dan vind je energiegebruik E in Joule.
1MJ = 0,2778 kWh
2. Het vermogen P in kW en de tijd t in h. Dan vind je energie gebruik E in kWh.
Af en toe moet je een hoeveelheid energie omrekenen van kWh naar Joule of omgekeerd daarvoor
geld :
1 kWh = 3,6 MJ Er staat 230 V op een stopcontact.
Paragraaf 2 Elektrische energie vervoeren
Transport verliezen
Energieverlies per seconde P Watt
Stroomsterkte I Ampère
Weerstand R Ohm
De kabels die de elektrische energie vervoeren hebben een kleine weerstand, als er een grote stroom
doorheen loopt worden de kabels warm. Daardoor gaat er bij transport een deel van de elektrische
energie verloren. Dat energieverlies kun je berekenen met deze formule :
P = I kwadraat * R
Je kunt het verlies beperken door de stroomsterkte zo laag mogelijk te houden.
Voor een lage stroomsterkte is een hoge spanning nodig, daarom gebruik je bij de transport van
elektrische energie een zo hoog mogelijke spanning. De temperatuur van de hoogspanningskabel kan
wel oplopen tot 90 graden.
Elektriciteitsnet
Vanuit de centrale word de elektrische energie met een hoogspanning van 380 kV vervoerd met
bovengrondse kabels. De generatoren in centrales leveren een spanning van 20 kV en die moet dus
eerst omhoog worden gebracht naar 380kV. In de buurt van een stad of dorp wordt de spanning
vervolgens in een transformatiestation omlaag gebracht naar 10 kV. De transformator huisjes brengen
10 kV = 10 000 V
1kV = 1000 V
