De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven 7 Elektrische energie.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven 7 Elektrische energie."— Transcript van de presentatie:

1 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven 7 Elektrische energie

2 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven gloeilamp 7.1 Van elektrische energie naar comfort elektrolysezaal calorimeter Elektrische energie kan worden omgezet in mechanische energie, warmte-energie, lichtenergie, chemische energie lift

3 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven 7.1.1Van elektrische energie naar warmte-energie: het joule-effect Omzetting naar warmte-energie gewenst Omzetting naar warmte-energie niet gewenst

4 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven 7.1.2Van elektrische energie naar lichtenergie: de gloeilamp 2,5% van elektrische energie omgezet in licht, de overige 97,5% in warmte Gloeidraad (wolfraam) = één meter Waarom inert gas (Ar) en geen lucht? wolfraam zou verbranden vanwege het zuurstofgas aanwezig in de lucht

5 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven 7.2Energie en vermogen van elektrische stroom 7.2.1Elektrische energie E Experiment 1 Benodigdheden: een regelbare spanningsbron, 2 lampjes, een voltmeter en een ampèremeter, verbindingsdraden A 6 V I = 0,1 A L1 Stroomsterkte Experimentele afleiding van elektrische energie E

6 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven A U 2 = 6 V I = 0,1 A L1 L2 U 1 = 6 V 12 V E ~ U Experiment 2 Experimentele afleiding van elektrische energie E E en U zijn recht evenredig met elkaar In experiment 2 is de geproduceerde energie dubbel zo groot als in het eerste proefje.

7 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven I = 0,2 A L2L2 A 6 V L1L1 I 1 = 0,1 AI 2 = 0,1 A E ~ I Experimentele afleiding van elektrische energie E Experiment 3 In het derde proefje is de geproduceerde energie (lichtenergie) dubbel zo groot als in het eerste proefje E en I zijn recht evenredig met elkaar

8 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven E ~ t E van verschillende huishoudtoestellen meten E = U ∙ I ∙ t Experimentele afleiding van elektrische energie E Experiment 4 Besluit van de vier experimenten SI-eenheid voor energie James Prescott Joule (1818 – 1889) 1 Joule = 1 J

9 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven 7.2.2Elektrisch vermogen ( P ) Vermogen is de geleverde arbeid ( W ) per tijdseenheid Definitie James Watt (1736 – 1819) SI-eenheid voor vermogen 1 watt = 1 W = 1V x 1 A 1 kilowatt (kW) = 10³ W 1 megawatt (MW) = 10 6 W

10 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven 7.2.3Elektrische energie en elektrisch vermogen in het dagelijkse leven Het verbruik van elektrische energie wordt aangegeven in kWh (kilowattuur) E = P ∙ t 1 J = 1 W.s 1 kWh = (1000 W)(3600 s) = J

11 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven Vragen Gloeilamp P = 60 W Spaarlamp P = 12 W t = 3h/dag Gevraagd kostprijs c€ 15,64/kWh Verschil in kostprijs Oplossing 0,060 kW ∙ 3h∙ 365 ∙ € 0,1564/kWh = € 10,28 Gloeilamp Spaarlamp 0,012 kW ∙ 3h∙ 365 ∙ € 0,1564/kWh = € 2,06 Verschil = € 10,28 - € 2,06 = € 8,22 Vraag 1 Gegeven

12 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven Vraag 2 Bereken voor elk van onderstaande toestellen de stroomsterkte en de weerstand op basis van de gegevens in kolom 2 I = 6,36 AR= 34,6 Ω I = 2,50 AR= 88,0 Ω I = 0,114 AR=1930 Ω

13 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven Een gloeilamp is geconstrueerd voor een netspanning van 220 V en een stroomsterkte van 0,50 A. Bereken de kostprijs voor 24 h belichting door deze lamp, als de kostprijs c€ 15,64/kWh is Vraag 3 Gegeven Gevraagd Kostprijs 24h Oplossing [(220V∙ 0,50 A)/1000] ∙ 24h ∙ c€ 15,64/kWh = c€ 41,3 U = 220 V I = 0,50 A t = 24h kostprijs c€ 15,64/kWh

14 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven 1 Kortsluiting en elektrocutie 7.3Hoe gevaarlijk/veilig is elektrische stroom? 7.3.1Gevaren van elektrische stroom Hoe ontstaat kortsluiting ontstaat? Wat betekent kortsluiting elektrisch? Hoe voorkomt men kortsluiting? Kortsluiting ontstaat wanneer twee of meer draden van een elektrische stroomkring met elkaar in aanraking komen alvorens de stroom de verbruikstoestellen bereikt. Kortsluiting betekent dat de stroom dan een kortere weg volgt met een te geringe weerstand zodat de stroomsterkte zeer hoog wordt, wat in bepaalde gevallen tot gloeien van de draden kan leiden met brand tot gevolg. Om kortsluiting te voorkomen zijn de elektrische draden met een isolerende stof omwonden.

15 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven Wat men verstaat onder elektrocutie? Elektrocutie is het overlijden tengevolge van een te grote elektrische stroom die door het lichaam loopt. 2 Overbelasting een te hoge stroom door de huisinstallatie

16 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven 3 Overschrijden van de toegestane stroomsterkte Maximale toegestane stroomsterkte in de kabelleidingen volledig afgerold → I = 6,0 A. opgerolde kabel → 2,75 A In opgerolde toestand is de warmteafgifte aan de omgeving minder. Bij te grote stroomdoorgang zou de isolatie smelten. Mag je een boormachine van 400 W aansluiten op de kabelhaspel in opgerolde toestand? I= P/U = 400 W/220 V = 1,82 A Ja Vragen Mag je een straalkachel van 1000 W aansluiten op de kabelhaspel in opgerolde toestand I=P/U =1000 W/220 V = 4,55 A Nee

17 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven 4 Welk zijn de gevaren in volgende situaties? De kok heeft in de ene hand de watersproeier. Als hij de broodrooster,die aangesloten is op het elektriciteitsnet, aanraakt, is er een gevaar voor elektrocutie. Situatie 1

18 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven Er is hier gevaar vooroverbelasting Vermeld een veiligere oplossing: contactdozen gebruiken Situatie 2

19 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven Situatie 3 Beschadigde isolatie kan kortsluiting veroorzaken, (links en midden), losliggende kabels kunnen beschadigd worden met kortsluiting als gevolg, de verdeelstekker (‘kattekop’) kan overbelasting veroorzaken (rechts). Wees Voorzichtig!

20 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven 7.3.2Smeltveiligheden of zekeringen 1 Werkingsprincipe zekering in een auto automatische zekering Een zekering heeft een smeltdraad Bij een te hoge stroomsterkte smelt de draad door.

21 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven Benodigdheden: Platte batterij (4,5 V) of ronde batterij (1,5 V), een aangepast lampje, verbindingssnoeren, een ijzeren spijker, een houten plankje, twee punaises, een geleidend draadje en doorzichtige kleefband 2 Experiment met een smeltveiligheid

22 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven Resultaat experiment met een smeltveiligheid Zonder spijker Met spijker

23 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven 3 Opgaven a) In de keuken zijn het koffiezetapparaat (800 W), de koelkast (300 W) en de vaatwasmachine (2000 W) op 1 stroomkring aangesloten en beveiligd met een smeltveiligheid met nominale waarde 16 A. Bereken of de smeltveiligheid al dan niet zal doorsmelten als al deze toestellen in werking zijn Gegeven Gevraagd Oplossing P (koffiezetapparaat) = 800 W P (koelkast) = 300W P (vaatwasmachine ) = 2000W I max = 16 A Zal de smeltveiligheid doorsmelten? Koffiezetapparaat : I = 800 W / 220V = 3,64A Koelkast: I = 300 W / 220V = 1,36 A Vaatwasmachine: I = 2000 W / 220V = 9,09A I tot = (3,64 + 1,36 + 9,09) A =14,09 A (parallelschakeling) De smeltveiligheid zal dus niet doorsmelten. Antwoord

24 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven b) Ga na of het naar veiligheid verantwoord is extra een frituurketel (2000 W) op dezelfde stroomkring aan te sluiten als al deze toestellen in werking zijn Oplossing Frituurketel: I = 2000 W/220 V = 9,09 A I tot =14,09 A + 9,09 A = 23,18 A > 16 A De smeltveiligheid zal doorsmelten. FYSICA VOOR HET LEVEN = TE ONTHOUDEN  Men mag nooit een veiligheid van hogere nominale waarde aanbrengen.  Een gesmolten veiligheid mag men nooit herstellen.

25 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven 7.4Netstroom versus batterijen 7.4.1Kostprijsberekening van een batterij

26 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven Opdracht Wat is de betekenis van 2300 mAh? 2300 mAh (milli-ampère-uur = I x t) is de opgeslagen hoeveelheid elektriciteit Q E = Q x U = 2300 mAh x 1,5 V = 3450 mWh

27 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven Bereken de kostprijs per kWh. Houd er wel rekening mee dat er vier batterijen in deze aanbieding zitten en dat de batterijen tot 1000x oplaadbaar. Prijs per kWh = 25 euro/13,8 kWh = 1,81 euro/kWh Vergelijk deze prijs met de prijs die je thuis moet betalen per kWh Afhankelijk van de verdeler. ~ c€ 14,0/kWh Opgeslagen hoeveelheid elektriciteit Q = 4 x 2300 mAh = 9200 mAh x opladen ⇒ totale hoeveelheid opgeslagen elektriciteit Q = 1000 x 9200 mAh = 9200 Ah E = Q x U = 9200 Ah x 1,5 V = Wh = 13,8 kWh

28 Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven 7.4.2Mileuaspecten van batterijen vzw BEBAT (Fonds Ophaling Batterijen) Ingezamelde batterijen x 1000


Download ppt "Tom Mortier Ursulinen Mechelen Natuurwetenschappen Materie, energie en leven 7 Elektrische energie."

Verwante presentaties


Ads door Google