Hoofdstuk 1 Elektriciteit
Elektrische schakelingen en energieverbruik
1.1 Introductie
Een stroomkring moet ‘gesloten’ zijn om een aangesloten elektrisch apparaat te laten
werken. stroming? = elektrische lading.
Elektriciteit heeft te maken met al of niet bewegende elektrisch geladen deeltjes.
Twee soorten elektrische lading: positieve lading en negatieve lading.
Twee voorwerpen die dezelfde soort lading hebben, stoten elkaar af.
Twee voorwerpen met verschillende soorten lading trekken elkaar aan.
Bij een neutraal voorwerp is de positieve lading gelijk aan de negatieve lading. je merkt
dan niets van de ladingen, ze heffen elkaar op.
Als voorwerpen wel geladen zijn, oefenen ze een kracht op elkaar uit. kun je voelen + zien
Geleiders: Materialen die elektrische stroom doorlaten.
Isolatoren: laten geen stroom door.
In een metalen geleider (vb. elektriciteitsdraad) kunnen alleen negatief geladen elektronen
bewegen.
In een gesloten stroomkring loopt de elektrische stroom van de +pool van de
spanningsbron door het aangesloten apparaat naar de -pool van de spanningsbron.
Spanningsbron: vb. batterij, dynamo of stopcontact.
Stroommeter (ampèremeter): Meet je de grootte van de elektrische stroom.
Spanningsmeter (voltmeter): Meet je de spanning over een elektrisch apparaat.
• Elektronen die ‘vrij’ door een materiaal kunnen bewegen worden vrije elektronen
genoemd.
• Metalen hebben in verhouding veel vrije elektronen en geleiden de elektriciteit (en
warmte) goed. Voor isolatoren geldt het omgekeerde.
• Elektronen vervoeren elektrische energie. Deze energie wordt in een elektrisch
apparaat omgezet in een andere vorm van energie.
, 1.2 Energie en vermogen
Hoeveel elektrische energie een apparaat verbruikt, hangt af van het vermogen en de tijd dat
het apparaat gebruikt wordt.
1 kWh = 1000 ⋅ 60 ⋅60=3,6 ⋅106 J
Het deel dat meestal verloren gaat met energieomzetting is warmte.
(Andere energieën: licht en beweging).
Rendement: Geeft aan hoeveel procent nuttig gebruikt wordt.
Conventionele centrales: Centrales waarin fossiele brandstoffen (aardgas, aardolie of
steenkool) en biomassa worden verbrand.
Generator: Grote dynamo waarmee elektriciteit wordt opgewekt.
Het rendement van een conventionele centrale is 40 tot 60%. Van chemische energie
omgezet naar elektrische energie De rest naar warmte.
Waterkrachtcentrales, windturbines en zonnecellen hebben het voordeel dat ze niets
uitstoten. (zijn duurzame energiebronnen).
In conventionele centrales en kerncentrales wordt elektrische energie opgewekt met behulp
van stoomturbines en generatoren.
Alternatief voor de opslag van elektrische energie is waterstof.
M.b.v. elektrolyse wordt water gesplitst / omgezet in waterstof en zuurstof. In een
brandstofcel vindt het omgekeerde plaats.
Naast waterstof brandstoffen als energiedrager, zoals methanol of ammonia.
Waterstof als energiedrager heeft als voordeel dat de energiedichtheid hoog is: per kg kan
veel energie opgeslagen worden.
Nadelen van waterstof zijn dat het licht ontvlambaar is en dat voor opslag in een
vervoermiddel een zeer hoge druk nodig is.
Het elektrische vermogen van een elektrisch apparaat is het tempo waarin elektrische
energie wordt omgezet.
E
Formule: P=
t
• P: vermogen – (in J/s of W)
• E: omgezette energie – (J)
• t: tijd – (in s)
Het rendement is de verhouding van de nuttige energie en de totale verbruikte
energie.
E nuttig
Formule: η= ⋅ 100 %
E¿
• η: het rendement – (in %)
• Enuttig en E¿ : de ingaande en nuttige energie – (in J of kWh)
• Pnuttig en P¿: het ingaande en nuttige vermogen – (in W)
Energiedichtheid: Hoeveel energie een energiebron per kg of per L bevat. vb. in J/kg
Elektrische schakelingen en energieverbruik
1.1 Introductie
Een stroomkring moet ‘gesloten’ zijn om een aangesloten elektrisch apparaat te laten
werken. stroming? = elektrische lading.
Elektriciteit heeft te maken met al of niet bewegende elektrisch geladen deeltjes.
Twee soorten elektrische lading: positieve lading en negatieve lading.
Twee voorwerpen die dezelfde soort lading hebben, stoten elkaar af.
Twee voorwerpen met verschillende soorten lading trekken elkaar aan.
Bij een neutraal voorwerp is de positieve lading gelijk aan de negatieve lading. je merkt
dan niets van de ladingen, ze heffen elkaar op.
Als voorwerpen wel geladen zijn, oefenen ze een kracht op elkaar uit. kun je voelen + zien
Geleiders: Materialen die elektrische stroom doorlaten.
Isolatoren: laten geen stroom door.
In een metalen geleider (vb. elektriciteitsdraad) kunnen alleen negatief geladen elektronen
bewegen.
In een gesloten stroomkring loopt de elektrische stroom van de +pool van de
spanningsbron door het aangesloten apparaat naar de -pool van de spanningsbron.
Spanningsbron: vb. batterij, dynamo of stopcontact.
Stroommeter (ampèremeter): Meet je de grootte van de elektrische stroom.
Spanningsmeter (voltmeter): Meet je de spanning over een elektrisch apparaat.
• Elektronen die ‘vrij’ door een materiaal kunnen bewegen worden vrije elektronen
genoemd.
• Metalen hebben in verhouding veel vrije elektronen en geleiden de elektriciteit (en
warmte) goed. Voor isolatoren geldt het omgekeerde.
• Elektronen vervoeren elektrische energie. Deze energie wordt in een elektrisch
apparaat omgezet in een andere vorm van energie.
, 1.2 Energie en vermogen
Hoeveel elektrische energie een apparaat verbruikt, hangt af van het vermogen en de tijd dat
het apparaat gebruikt wordt.
1 kWh = 1000 ⋅ 60 ⋅60=3,6 ⋅106 J
Het deel dat meestal verloren gaat met energieomzetting is warmte.
(Andere energieën: licht en beweging).
Rendement: Geeft aan hoeveel procent nuttig gebruikt wordt.
Conventionele centrales: Centrales waarin fossiele brandstoffen (aardgas, aardolie of
steenkool) en biomassa worden verbrand.
Generator: Grote dynamo waarmee elektriciteit wordt opgewekt.
Het rendement van een conventionele centrale is 40 tot 60%. Van chemische energie
omgezet naar elektrische energie De rest naar warmte.
Waterkrachtcentrales, windturbines en zonnecellen hebben het voordeel dat ze niets
uitstoten. (zijn duurzame energiebronnen).
In conventionele centrales en kerncentrales wordt elektrische energie opgewekt met behulp
van stoomturbines en generatoren.
Alternatief voor de opslag van elektrische energie is waterstof.
M.b.v. elektrolyse wordt water gesplitst / omgezet in waterstof en zuurstof. In een
brandstofcel vindt het omgekeerde plaats.
Naast waterstof brandstoffen als energiedrager, zoals methanol of ammonia.
Waterstof als energiedrager heeft als voordeel dat de energiedichtheid hoog is: per kg kan
veel energie opgeslagen worden.
Nadelen van waterstof zijn dat het licht ontvlambaar is en dat voor opslag in een
vervoermiddel een zeer hoge druk nodig is.
Het elektrische vermogen van een elektrisch apparaat is het tempo waarin elektrische
energie wordt omgezet.
E
Formule: P=
t
• P: vermogen – (in J/s of W)
• E: omgezette energie – (J)
• t: tijd – (in s)
Het rendement is de verhouding van de nuttige energie en de totale verbruikte
energie.
E nuttig
Formule: η= ⋅ 100 %
E¿
• η: het rendement – (in %)
• Enuttig en E¿ : de ingaande en nuttige energie – (in J of kWh)
• Pnuttig en P¿: het ingaande en nuttige vermogen – (in W)
Energiedichtheid: Hoeveel energie een energiebron per kg of per L bevat. vb. in J/kg
