Elektrische energie

Inleiding

Alle elektrische apparaten werken op elektrische energie. Eigenlijk zet een apparaat elektrische energie om in een andere vorm van energie. Hoeveel energie een apparaat gebruikt hangt af van twee dingen:
- Het vermogen van het apparaat
- De tijd dat een apparaat aan staat.

Het vermogen geeft aan hoe sterk een apparaat is. Hoe groter het vermogen, hoe sterker het apparaat is, en hoe meer energie het kost om het apparaat te laten werken. We korten het vermogen af met de letter P. Dit komt van het engelse woord Power. We meten het vermogen in Watt. Watt kort je af met de letter W. Het vermogen op het bovenstaande typeplaatje is 100 W.

Hoe langer een apparaat aanstaat, hoe meer energie het kost.
De tijd kun je op twee manieren invullen: in uren of seconden. Als je uren gebruikt, meet je de elektrische energie in Wattuur, afgekort Wh. Thuis op de energierekening wordt vaak kWh gebruikt. Dat is egenlijk hetzelfde als met meter en kilometer.
Als je de tijd in seconden meet, dan wordt de elektrische energie uitgedrukt in Joule, afgekort J. Dit wordt veel gebruikt in de natuurkunde, omdat alle andere vormen van energie ook in Joule gemeten wordt. Dan kun je het gemakkelijk in elkaar omrekenen. Als je kWh in J moet omrekenen moet je onthouden dat: 3.600.000 J = 1 kWh

Elektrische energie kun je uitrekenen met de formule:

Energie = vermogen x tijd

E = P x t

Alle letters op een rijtje. Leer deze snel, daar heb je veel gemak van!!!!

Energieomzetters

Eerder is al gezegd: Alle apparaten zijn energieomzetters.
De elektrische energie wordt omgezet naar andere vormen van energie. Andere vormen van energie zijn bijvoorbeeld: licht, geluid, beweging en warmte.
Meestal wordt niet alle energie nuttig gebruikt. Bijvoorbeeld bij een gloeilamp wordt maar 5 % van de elektrische energie daadwerkelijk omgezet in licht, de rest wordt omgezet in warmte. Deze 95 % wordt verlies genoemd, maar in de natuurkunde spreek je niet van verlies, maar noem je het niet nuttig gebruikt. Als je verlies zegt lijkt het net of het verdwenen is, maar dat is niet zo.

De verhouding tussen de energie die nuttig gebruikt wordt en wordt opgenomen wordt het rendement genoemd.

Je berekent het rendement als volgt:

De kunst is het in kaart brengen welke energieën meedoen, en dan te kiezen welke nou nuttig zijn. Denk daarbij altijd aan: Waarom zet ik het apparaat nou eigenlijk aan?

Voorbeeld: een cirkelzaak. Opgenomen wordt elektrische energie. Hij geeft af, beweging, warmte en geluid. Het hout wordt niet sneller of beter doorgezaagd als de zaag meer geluid maakt, met andere woorden, het geluid is niet nuttig. Het zelfde geldt voor de warmte.

Energiecentrale.

Elektrische energie wordt opgewekt in een centrale. Eigenlijk is opgewekt een fout woord. Er zijn andere energievormen die worden omgezet in elkaar met als eindresultaat elektrische energie. We kennen onder andere de volgende energiesoorten:

• licht
• geluid
• warmte
• beweging
• chemische energie
• elektrische energie
• nucleaire energie.

In een conventionele elektriciteitscentrale wordt een brandstof verbrand. De warmte wordt benut om stoom te maken. De stoom blaast tegen een turbine. De turbine draait en met de draaiende beweging wordt in een dynamo elektrische energie gemaakt.

Dynamo

Een dynamo werkt volgens het inductie-principe:
Elektrische stroom bestaat uit vrije elektronen. Dit zijn de energiedragende deeltjes die door een elektriciteitsdraad gaan. Deze vrije elektronen zijn gevoelig voor een veranderend magnetisch veld (= bewegende magneet). Als vrije elektronen een veranderend magneet veld ondergaan dan verplaatsen ze zich. Dit is dan eigenlijk een stroompje. Er ontstaat dan een wisselstroom. In het volgende filmpje kun je een magneet door een spoel bewegen. De spoel is aangesloten op een meter.

De transformator.

Met een transformator kun je de spanning omvormen. Een transformator bestaat uit twee spoelen die samen één kern delen. De ene spoel is de ingangsspoel, dit noemen we de primaire spoel. De uitgangkant noemen we de secundaire spoel. Door de primaire spoel loopt een wisselstroom. Daardoor wordt de spoel een elektromagneet. De kern vervoert het magnetisch veld rond. Omdat er een wisselstroom ingaat wordt het magnetisch veld ook wisselend. Dat betekent dat de noord- en zuidpool omdraaien in het zelfde ritme als de wisselstroom op en neer gaat.

Doordat er een wisselend magnetisch veld gaat door de tweede spoel wordt daarin ook weer via inductie een wisselspanning opgewekt.

Natuurlijk hangt de uitgangsspanning af van de verhouding van het aantal wikkelingen van de primaire en de secundaire spoel. Als de primaire spoel 20 wikkelingen heeft en de secundaire 10, dan verlaagt de transformator de spanning met de helft.