Wikijunior:Natuurkunde/Elektriciteit

Uit Wikibooks
Naar navigatie springen Naar zoeken springen

Gezocht: Wikibookianen die een beroep hebben waar natuurkunde bij gebruikt wordt en die in het hoofdstuk "Einde" heel kort iets willen vertellen over hun beroep.

Wikijuniors Natuurkunde

Inleiding: Elektriciteit produceren, vervoeren en gebruiken[bewerken]

Elektriciteit kan grootschalig worden opgewekt in een centrale, een generator, een windmolen, een park van zonnepanelen of een andere installatie. Daarna wordt het vervoerd naar gebruikers: huishoudens en bedrijven. Transformatoren zijn daarbij onmisbaar.

Spanning en stroom[bewerken]

Een blikseminslag. Bliksem is eigenlijk elektriciteit

Spanning en stroom zijn veel gebruikte woorden als we het over elektriciteit hebben. Daar staat stroom op is niet helemaal juist. Om dat te begrijpen kan je elektriciteit het beste vergelijken met water.

Op de kraan thuis staat waterdruk. Dat is merkbaar, omdat je het water niet kunt tegenhouden, als je dat bij een geopende kraan met je vinger zou proberen. Als je water in een fles doet en die op zijn kop houdt, kan je dat wel. Dat komt doordat dan de waterdruk kleiner is.
Laat je het water uit de kraan of uit de fles stromen, dan moet het ergens naar toe. En als het uit de kraan komt, zal dat meestal harder gaan, dan wanneer het uit de fles komt. Dat komt doordat de waterstroom sterker is bij een hogere waterdruk.

Bij elektriciteit geldt net zoiets. Op het stopcontact staat spanning, vergelijkbaar met de druk van het water. Zolang er niets op het stopcontact is aangesloten gebeurt er verder niets. Net als bij een dichtgedraaide waterkraan.

Als je een lamp op het stopcontact aansluit, gaat er "elektriciteit" door de lamp stromen, net zoals er water gaat stromen als de kraan wordt opengedraaid. Bij elektriciteit gaat de elektrische stroom door de lamp heen, van de ene naar de andere aansluiting van het stopcontact. Omdat op het stop een wisselspanning staat, is de stroom een wisselstroom die door de lamp heen en weer gaat.

De hoeveelheid stroom die gaat lopen, hangt af van de grootte van de spanning. Net als bij het voorbeeld van water, zal er door die lamp meer stroom gaan als de spanning hoger is.

Omdat alle apparaten die op het stopcontact aangesloten kunnen worden, altijd en overal op dezelfde manier moeten werken, is ervoor gezorgd dat de spanning op het stopcontact overal hetzelfde is. Die spanning wordt uitgedrukt in volt (V) en in Europa is dat 230 volt. Er zijn ook gebieden in de wereld waar dat maar 110 volt is. Daar heb je dus andere lampen en apparaten nodig, maar tegenwoordig zijn er ook apparaten die zelf voelen hoeveel spanning er op het stopcontact staat en er dan toch voor zorgen dat ze goed blijven werken.

Spanningsbronnen[bewerken]

Elektrische apparaten[bewerken]

Een dubbel niet geaard stopcontact( Nen 1010 benaming is wandcontactdoos

Er bestaan heel veel elektrische apparaten. Bijvoorbeeld:

  • computers
  • televisies
  • boormachines
  • zaklampen

De elektriciteit waarop een apparaat werkt, kan geleverd worden door:

  • stopcontact (oven, televisie)
  • batterijen (walkman, draagbare radio)
  • accu (boormachine, elektrische auto)
  • zonnepaneel (sommige rekenmachientjes)
  • dynamo (fietslamp)

Omzetten[bewerken]

Elektriciteit kan voor verschillende doeleinden gebruikt worden:

  • licht (gloeilamp in een bureaulamp)
  • geluid (luidspreker van radio)
  • beweging (motor in een boormachine of schuurmachine)
  • warmte (elektrische verwarming)

Soorten batterijen[bewerken]

Proef: De grote batterijenproef Nuvola apps edu science.png
Benodigdheden: 3 staafbatterijen, een E10 lamphouder, een lampje van 4,5 volt, twee snoertjes en een platte batterij van 4,5 volt

Leg één staafbatterij voor je, draai het lampje in de lamphouder, steek de stekkers van de twee draden in de lamphouder en hou 1 draad tegen de pluspool van de batterij, de andere tegen de min. Even voor de duidelijkheid: de plus staat bij het kleine contactpunt. Als je het goed hebt gedaan, zal het lampje een beetje gloeien.

Leg er nu nog een batterij bij, met de min van de tweede batterij tegen de plus van de eerste. Sluit het lampje aan op de plus van de tweede en de min van de eerste batterij. De twee batterijen zijn nu in serie geschakeld. Het lampje geeft nu meer licht. Leg er nu een derde in serie bij. Het lampje geeft nu nóg meer licht.

Vervang nu de staafbatterijen door de platte batterij. Het lampje brandt net zo fel als bij drie staafbatterijen. Conclusie: de spanning van een platte batterij is even groot als van drie staafbatterijen in serie. Als je de platte batterij zou openmaken, zou je zien dat daarin drie staafbatterijen in serie geschakeld zijn!

Wat heb ik geleerd:


Eigenlijk is een batterij van 1,5 volt geen batterij, maar een enkele cel. Als meer cellen aan elkaar geschakeld zijn, wordt het pas een batterij.

Dynamo's en generatoren[bewerken]

Proef: Elektriciteit opwekken kost energie Nuvola apps edu science.png
Benodigdheden: fiets met dynamo en fietslamp

Neem je fiets en zet de dynamo tegen het wiel. Ga er nu maar eens een stukje mee rijden! Je fietslamp brandt. Maar het trappen gaat nu ook zwaarder. Conclusie: om elektriciteit op te wekken, is energie nodig en daarvoor moet je je inspannen.

Wat heb ik geleerd:


Op het stopcontact in huis staat 230 volt. Voor het opwekken wordt een heel grote dynamo gebruikt in een elektriciteitscentrale. Zo'n dynamo heet een generator. Men laat deze generator draaien door stoom, wind of zeegolven. De stoom krijgt men door verbranding van gas, steenkool, aardolie of een andere brandstof, of door kernenergie.

In het ziekenhuis gebruikt men een noodgenerator voor als de spanning van de elektriciteitscentrale uitvalt. Want dat is gevaarlijk. Niet zozeer voor de directie of een verpleegster die net in de lift staat, maar wel voor een patiënt die op een brancard in de lift ligt en een spoedoperatie moet ondergaan en voor een patiënt die aan een machine ligt die hem in leven houdt.

Stroomkringen[bewerken]

Schakelingen tekenen[bewerken]

Om na te gaan hoe schakelingen werken, hoeven we die schakelingen niet altijd echt te maken. We kunnen de schakelingen tekenen en beredeneren en berekenen hoe de schakeling werkt. Zo'n tekening van een schakeling heet een schema.

Je kunt heel eenvoudig zelf schema's tekenen. Nou ja... als je weet hoe het moet tenminste. Daarvoor gebruiken we symbolen voor de onderdelen van de schakeling en tekenen we lijnen voor de verbindingen.

Twaalf symbolen die worden gebruikt bij het tekenen van een stroomkring.

Het symbool dat een lamp voorstelt is een kruisje. Een batterij (voeding) door een kort streepje voor de min en een lang streepje voor de plus.

Een stroomkring maken[bewerken]

Als je een draad op de + van een batterij houdt en de andere op een lampje, brandt het niet. Want daarvoor moet er nog een tweede draad komen die van de andere kant van het lampje naar de — van de batterij leidt. Dit kan je ook het beste met water vergelijken. Laten we zeggen dat de batterij de bron is en dat er in het lampje een waterrad zit. Als je het rad wilt laten draaien, zul je water van de ene kant naar de andere kant moeten laten stromen. Het water dat door de rad heeft gestroomd, gaat terug naar de bron. Bij elektriciteit gaat dat net zo: de batterij stuurt stroom naar de lamp, het 'rad' in de lamp gaat 'draaien' en er komt licht. De plus- en minpool van een batterij kun je vergelijken met hoge en lage waterdruk. Bij de plus zit een hoge druk, bij de min een lage druk. Als je de plus met de min verbindt, gaat de elektriciteit van plus naar min stromen.

Een apparaat aanzetten[bewerken]

Als je een elektrisch apparaat aanzet, maak je een gesloten stroomkring. Via het snoer loopt er een stroom naar het apparaat en weer terug.

Om te begrijpen hoe de stroom door zo'n stroomkring loopt, kan je een model gebruiken. Een geschikt model is de cv-installatie; daarin stroomt water in een gesloten kring rond. Een pomp zorgt voor het rondstromen van het water. Je kunt de stroom onderbreken door een kraan in de leiding dicht te draaien.

In een stroomkring loopt elektrische stroom in een gesloten kring rond. Een spanningsbron, de 'pomp', zorgt voor het rondlopen van de stroom. Je kunt de stroom onderbreken door een schakelaar, een kraan, om te zetten.

Schakelingen[bewerken]

Serie[bewerken]

Als je een paar apparaten in serie schakelt, moeten ze wel allemaal aan staan: de stroom loopt door het eerste apparaat, dan door het tweede, enzovoort, en ten slotte door het laatste. Als er eentje kapot is, wordt deze stroomkring verbroken en doen ook de andere het niet meer. In dat geval is het ook moeilijk om te bepalen wélk apparaat kapot is, want ze zijn allemaal uitgevallen.

Om de stroom in of uit te schakelen neem je een schakelaar in serie met het apparaat op. De stroom naar het apparaat loopt ook door de schakelaar; staat de schakelaar open dan werkt het apparaat niet.

Parallel[bewerken]

Dit is een stuk beter, praktischer en rustiger. Een deel van de stroom loopt door het eerste apparaat, een tweede deel door het andere apparaat.

Als je een zekeringkast met schakelaar hebt en je steekt daar de stekkers van al je elektrische apparaten in en er gaat er een uit of stuk, dan doet de rest het nog.

De led en de weerstand[bewerken]

De led[bewerken]

Verschillende LED's

Soms kun je niet goed zien of iets aanstaat of niet. Daarvoor gebruikte men vroeger lampjes. Tegenwoordig gebruiken we leds. Led is een afkorting. Het staat voor 'light emitting diode' (lichtuitzendende diode). Als een apparaat aanstaat, geeft de led licht. Leds worden nu ook gebruikt als zeer zuinige verlichting.

De weerstand[bewerken]

Door een led mag niet te veel stroom gaan. Daarom gebruiken we een weerstand om de stroomsterkte te verminderen. De waarde van een weerstand geef je aan in ohm (Ω). Op de meeste weerstanden staat de weerstandswaarde aangegeven door gekleurde ringen.

Energieverbruik[bewerken]

220 of 230 volt?[bewerken]

Zoals er al eerder is verteld heeft de elektriciteit in alle Nederlandse en Belgische woningen een spanning van 230 volt. Eerder was dat nog 220 volt. Gelukkig werken alle apparaten die normaal op 220 volt werken ook op 230 volt.

Wat verbruikt meer?[bewerken]

Stel: je vriend Otto laat de hele avond een lamp van 20 watt en een lamp van 60 watt branden. De lamp van 60 watt geeft het meeste licht, maar verbruikt in die tijd wel meer energie.

Nog iets: je vader heeft twee boormachines, een van 250 watt en een van 1000 watt. Met die laatste kun je zwaarder werk verrichten, maar die verbruikt per uur wel meer energie. Als je met de boormachine van 250 watt over hetzelfde karwei vier keer zo lang doet als met de machine van 1000 watt, hebben beide machines evenveel energie gebruikt.

Spaarlampen[bewerken]

De bekendste spaarlamp

Stel je voor, bij jou thuis is de gloeilamp kapotgegaan en ze zijn op. Jij zegt tegen je vader dat het beter is om een spaarlamp te kopen. Maar je vader wil er niks van weten. Hij vindt het te duur. Gloeilampen zijn goedkoper in prijs dan spaarlampen. "Koop maar je eigen spaarlamp!", zegt hij boos. Dus jij koopt je eigen spaarlamp en gebruikt hem in jouw kamer. Vader koopt een nieuwe gloeilamp en gebruikt hem in zijn kamer.

Een paar jaar later heeft je vader al twaalf nieuwe gloeilampen gekocht. Maar jij hebt op dat moment nog maar één spaarlamp opgebruikt. Spaarlampen gaan 10 tot 12 keer langer mee dan gloeilampen, en verbruiken ook veel minder stroom.

Conclusie: Je bent uiteindelijk goedkoper uit met spaarlampen.

Energieverbruik meten[bewerken]

De elektriciteit die thuis gebruikt wordt, komt van de elektriciteitscentrale. In de meterkast hangt een kilowattuurmeter (kWh-meter) die aangeeft hoeveel elektriciteit er gebruikt is.

Proef: Ontdek het zelf! Nuvola apps edu science.png
Benodigdheden: kWh-meter, pen en papier

Je kunt zelf ook ontdekken hoeveel elektriciteit je in een maand gebruikt. Ga aan het begin van een maand naar de kWh-meter in de meterkast en schrijf op een briefje wat hij aangeeft. Aan het eind van de maand ga je weer kijken en dan schrijf je er de stand van op. Vervolgens doe je de stand van het eind van de maand min de stand van het begin van de maand en je weet hoeveel kilowattuur je hebt verbruikt in de betreffende maand

Wat heb ik geleerd:


Weerstand[bewerken]

Elektriciteitsdraden[bewerken]

Autolampen zijn bedoeld voor auto's. Ze worden allemaal op een accuspanning van twaalf volt aangesloten. Toch brandt een koplamp veel feller dan een achterlamp. Hoe komt dat?

De gloeidraad van de koplamp heeft een kleine weerstand, zodat er een grote stroom doorheen loopt. De stroomsterkte is (verhoudingsgewijs) groter.

De gloeidraad van de achterlamp heeft een grotere weerstand dan de koplamp. Er loopt een kleinere stroom dan in de koplamp. De stroomsterkte is (verhoudingsgewijs) klein.

De koplamp produceert dus evenveel licht als een heleboel achterlampen die samen net zoveel stroom gebruiken als de koplamp.

In een cv-installatie heb je iets vergelijkbaars. Het water ondervindt weerstand in de buizen waar het doorheen stroomt. De weerstand is groot als de buizen lang en smal zijn en klein als de buizen kort en breed zijn.

Weerstand en temperatuur[bewerken]

De weerstand van de draad hangt af van de temperatuur van de draad. De weerstand wordt groter als de temperatuur stijgt. Maar er is een uitzondering. De weerstand van zo'n draad blijft hetzelfde als de temperatuur stijgt. Dat materiaal heet constantaan.

Bij andere draden verandert de weerstand wel. Als je een proef doet met een gloeilampje, zul je dat merken. Hoe feller het lampje brandt, hoe groter de weerstand wordt. Want de temperatuur stijgt dan sterk.

De weerstand van een draad wordt maar langzaam groter als de temperatuur van de draad stijgt. Daarom mag je er van uitgaan dat de weerstand niet verandert. Soms is het duidelijk dat de temperatuur van de draad vele honderden graden stijgt. In dat geval moet je er rekening mee houden, dat de weerstand groter wordt.

De kleurcode[bewerken]

In elektronische schakelingen worden veel weerstanden gebruikt. Die zijn zo klein dat men er moeilijk een leesbaar getal kan op aanbrengen. De grootte van die weerstanden wordt daarom aangegeven met gekleurde ringen. Op een standaard weerstand staan meestal 4 gekleurde banden.

  • De eerste 2 banden geven de eerste 2 cijfers van de waarde van de weerstand in ohm.
  • De volgende band geeft het aantal "nullen" aan dat achter de eerste cijfers komt.
  • De daaropvolgende band geeft de nauwkeurigheid aan. Als een weerstand bijvoorbeeld 5% tolerantie heeft, heeft het een maximale afwijking van 5%.

De gebruikte kleuren zijn:

zwart bruin rood oranje geel groen blauw violet grijs wit
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Een ezelsbruggetje om deze kleuren te onthouden is "Zij BRengt Rozen Op GErrits GRaf Bij Vies GRIJS Weer". De woorden van deze zin beginnen met dezelfde letters als de kleuren van de code. Er is ook gedacht aan de tweede letter van Bruin en Groen, en het hele woord Grijs, zodat daar ook geen verwarring over bestaat. De kleuren rood t/m violet hebben trouwens dezelfde volgorde als de kleuren van de regenboog, dus als je die kent, heb je misschien geen ezelsbruggetje nodig.

Voor de tolerantie van weerstanden wordt de volgende code gebruikt:

bruin rood goud zilver
1% 2% 5% 10%

Zijn er slechts drie ringen, dan is de tolerantie 20%. Dergelijke weerstanden treft men tegenwoordig niet meer aan.

Automaten[bewerken]

Frisdrankautomaten[bewerken]

Een automaat is een machine die automatisch een bepaalde taak kan uitvoeren. Een frisdrankautomaat bijvoorbeeld kan:

  • nagaan of je genoeg geld in de gleuf hebt gedaan
  • foute munten aan je teruggeven
  • een bekertje onder de vulopening houden
  • een bekertje vullen met precies genoeg frisdrank

Automaten thuis[bewerken]

In een woonhuis zijn ook automaten. Zoals een koffiezetapparaat, een wasmachine (wasautomaat).

Waarnemen, denken en doen[bewerken]

Een wasmachine is ook een automaat. Hij kan stap voor stap een wasprogramma uitvoeren:

  1. De wasmachine met water vullen
  2. Het water opwarmen
  3. Het wasgoed wassen
  4. Het water wegpompen
  5. De machine met spoelwater vullen

Etcetera, etcetera.

Bij elke stap moet de machine meten (waarnemen), nagaan wat de meting betekent (denken) en actie ondernemen (doen). Bij het opwarmen van het water gaat dat zo:

  1. Waarnemen: de machine meet de temperatuur van het water
  2. Denken: De automaat gaat na of de temperatuur van het water al hoog genoeg is en 'beslist' daarna of hij doorgaat of niet
  3. Doen: Hij laat de verwarmingselementen nog een poosje aan of zet ze uit.

Jij doet hetzelfde als je water opwarmt. Je hoort de fluit. (waarnemen) Je denkt (denken) dat het water klaar is en je zet het fornuis uit. (doen)

Automatische schakelingen[bewerken]

Mensen nemen waar met je ogen, je oren en de drie andere zintuigen. Ze denken met hun hersenen en doen met hun handen. In een automatische schakeling heb je ook aparte onderdelen die waarnemen. 'Denken' en doen.

De zintuigen van een automaat worden sensoren genoemd. Er bestaan allerlei soorten sensoren. Sensoren voor licht, druk, geluid et cetera. In een wasmachine zit een sensor die de temperatuur van het water meet.

In een wasautomaat wordt het denkwerk gedaan door een soort kleine computer (microprocessor). Die bekijkt de informatie van de sensoren en 'beslist' wat er moet gebeuren:

  • de verwarmingselementen aan of uitzetten
  • de pomp aan- of uitzetten
  • het wasmiddel uit het wasmiddelbakje spoelen
  • de waterklep openen
  • de trommel laten draaien

En ga zo maar door.

Al die dingen hebben elk hun eigen schakelaar. Deze schakelaars worden bestuurd door de microprocessor. Die kan elke schakelaar aan- of uitzetten. Zo zorgt hij ervoor dat alle stappen van het wasprogramma in de juiste volgorde worden afgewerkt.

Sensoren en schakelaars kom je in elke automatische schakeling tegen. Een microprocessor is heel belangrijk als de automaat ingewikkelde dingen moet doen. Voor eenvoudige dingen kun je ook zonder. Veel automaten hebben daarom geen microprocessor.

De NTC-weerstand en de LDR[bewerken]

Twee speciale weerstanden[bewerken]

De NTC-weerstand en de LDR zijn twee bijzondere weerstanden. De NTC-weerstand is gevoelig voor veranderingen in de temperatuur. De LDR is gevoelig voor de verandering in het licht dat erop valt. Beide worden in automaten gebruikt. De NTC-weerstand als temperatuursensor en de LDR als lichtsensor.

NTC-weerstand[bewerken]

De weerstand van de NTC-weerstand wordt kleiner als de temperatuur van de NTC-weerstand hoger wordt. Vandaar de aanduiding NTC, wat staat voor 'Negatieve Temperatuur Coëfficiënt'.

Vloeistofthermometers zijn niet geschikt om temperaturen te meten die veel hoger zijn dan 100 graden. Hogere temperaturen kun je met de NTC-weerstand meten. Je brengt hem aan op de plek waar je de temperatuur wil meten en de schaalverdeling van de stroommeter vervang je door een schaalverdeling in °C.

Een NTC-weerstand wordt in regel in serie geschakeld met een gewone weerstand. Als er stroom door de NTC gaat lopen, stijgt zijn temperatuur. De weerstand van de NTC-weerstand vermindert dan. Daardoor wordt de stroom nog groter etcetera. De gewone weerstand zorgt ervoor door de NTC-weerstand niet te groot wordt. Anders kan de NTC-weerstand stukgaan.

LDR

LDR[bewerken]

De weerstand van een LDR is afhankelijk van de hoeveelheid licht die erop valt. In het donker is die weerstand heel groot, ongeveer 10.000 Ω. Als er fel licht op de LDR valt, is de weerstand maar zo'n 100 Ω. De afkorting LDR staat trouwens voor Light Dependant Resistor. En dat betekent lichtafhankelijke weerstand.

Met een LDR kun je een model bouwen van een automatische straatverlichting.

Proef: De LDR Nuvola apps edu science.png
Benodigdheden: batterij, 3 snoeren, LDR, lampje

Zet aan de + van je batterij een snoer en maak het andere eind van het snoer vast aan de LDR. Neem nu het tweede snoer en maak de ene kant vast aan de LDR en de andere aan het lampje. Maak de ene kant van het derde snoer vast aan het lampje en de andere kant aan de - van de batterij.

Laat nu zoveel mogelijk licht op de LDR vallen. Brandt het lampje? En brandt het lampje nog steeds als je je hand over de LDR legt?

Wat heb ik geleerd:


Veiligheid[bewerken]

Isolatie en veilige spanning[bewerken]

Van links naar rechts: nuldraad, aarddraad en fasedraad.

De elektriciteitsdraden zijn geïsoleerd. Dat is wel zo veilig. En elektrisch speelgoed werkt op batterijen en niet op 230 volt! Want op batterijen werkt je elektrische speelgoed véél veiliger dan op 230 volt.

Overbelasting[bewerken]

Bij overbelasting staan er te veel apparaten aan. Dan wordt de totale stroom in deze kring te groot. Daardoor worden de elektriciteitsdraden gloeiend heet en kan er brand ontstaan.

Kortsluiting[bewerken]

Kortsluiting tussen twee spijkers (12 volt, 20 ampère

Bij kortsluiting gaat de stroom rechtstreeks van de ene pool naar de andere. Er zit geen lamp of een andere weerstand tussen. Hierdoor wordt de stroom erg groot en de draden heet. Net als bij overbelasting kan er ook hier uiteindelijk brand ontstaan. Levensgevaarlijk!

De smeltveiligheid[bewerken]

Een smeltveiligheid is eigenlijk een dun draadje dat zal smelten als er een te grote stroom doorheen gaat. Voor de veiligheid zit het smeltdraadje in een soort doosje waar zand in zit. Bij kortsluiting of overbelasting loopt er een te grote stroom en smelt het draadje, waardoor de stroomtoevoer onderbroken wordt. Aan het uiteinde van het smeltdraadje zit een verklikker die wegspringt als het draadje smelt. Aan de verklikker kun je zien of de smeltveiligheid nog in orde is. Als de verklikker er niet meer zit, moet de smeltveiligheid vervangen worden.

In een woonhuis worden drie verschillende smeltveiligheden gebruikt. De kleur van de verklikker van de grootste smeltveiligheid die gebruikt mag worden, is grijs. De verklikker is gekleurd omdat je dan kunt zien voor welke maximale stroom hij geschikt is.

  • Groen is 6 ampère.
  • Rood is 10 ampère.
  • Grijs is 16 ampère.

Verder bestaan ook nog de volgende:

  • Roze is 2 ampère.
  • Bruin is 4 ampère.
  • Blauw is 20 ampère.
  • Geel is 25 ampère.
  • Zwart is 35 ampère.
  • Wit is 50 ampère.
  • Koper is 63 ampère.

Deze mogen niet in een woonhuis worden gebruikt.

Automatische veiligheid[bewerken]

Door een grote stroom kan de automatische veiligheid 'warm worden'. Als hij te warm wordt, wordt de spanning uitgeschakeld, die dan weer gewoon weer in te schakelen is.

Randaarde[bewerken]

Sommige waterkokers hebben een metalen buitenkant. Als de isolatie van een snoer kapot is gegaan, maakt de koperdraad contact met het metaal. Als je de waterkoker aanraakt, krijg je dan op zijn minst een stevige schok.

Om dit soort ongelukken te voorkomen, wordt een waterkoker geaard. Dat gebeurt met een aarddraad die vastzit aan het metalen omhulsel van het apparaat.

Je kunt de aarddraad herkennen aan de groen-gele isolatie. De aarddraad loopt via het snoer naar de rand van het stopcontact. Daar komt de naam randaarde vandaan. Van de rand van het stopcontact loopt de aarddraad verder naar de aardrail in de meterkast. De aardrail is weer verbonden met een metalen pin die diep in de bodem is geslagen. Om te voorkomen dat er op de metalen rand van de waterkoker spanning komt te staan wordt deze naar de aarde geleid. Als de stroomkring bewaakt wordt door een aardlekschakelaar (zie hieronder) zal deze in dat geval ook de stroom uitschakelen.

De aardlekschakelaar[bewerken]

In de meterkast zit vaak een aardlekschakelaar. De aardlekschakelaar is opgenomen in de hoofdleiding van de huisinstallatie.

In de aardlekschakelaar wordt de stroom in de fasedraad vergeleken met de stroom in de nuldraad. Als de stromen in beide draden even groot zijn, laat de aardlekschakelaar de stroom gewoon door. Maar er kan ook ergens stroom 'weglekken', bijvoorbeeld doordat een apparaat niet meer goed geïsoleerd is. In dat geval bestaat er een verschil tussen de stroom in de fasedraad en in de nuldraad. Als het verschil groter is dan 300 mA, schakelt de aardlekschakelaar binnen een vijfde seconde de spanning uit. In vochtige ruimten dient men een aardlekschakelaar te gebruiken die afschakelt bij een verschil van 30 mA.

Enkel en dubbel geïsoleerd[bewerken]

Apparaten met dit teken zijn dubbel geïsoleerd.

Draden waar stroom doorheen loopt, worden goed geïsoleerd. Dat voorkomt dat je een schok krijgt als je een draad beetpakt. De isolatie is ook nodig om kortsluiting te voorkomen.

Sommige elektrische apparaten worden zelfs voor de veiligheid dubbel geïsoleerd. De onderdelen waar de stroom doorheen loopt, krijgen een isolatielaag. Bovendien wordt er nog een tweede isolatielaag aangebracht; meestal is dat de kunststoffen buitenkant van het apparaat. Zo'n dubbele isolatie is extra veilig. Dubbel geïsoleerde apparaten kun je herkennen aan het teken rechts.

Elektrische apparaten moeten stevig in elkaar zitten en goed geïsoleerd zijn. Dit wordt gekeurd door de NV tot Keuring van Elektrotechnische Materialen, afgekort KEMA. Als het KEMA-KEUR op een apparaat staat, is de isolatie oké.

Thuis elektriciteit[bewerken]

Het elektriciteitsnet[bewerken]

De elektrische energie die je thuis verbruikt, is afkomstig uit een elektriciteitscentrale. Daar staan grote dynamo's, die generatoren genoemd worden, en die een spanning leveren tussen 10.000 en 20.000 volt. De spanning wordt bij de centrale omgezet in hoogspanning van maximaal 380.000 volt. Dat gebeurt met grote transformatoren (lees meer in het hoofdstuk over magnetisme). De elektrische energie kan zo met weinig energieverlies vervoerd worden: hoe hoger de spanning, hoe kleiner het energieverlies in de leidingen.

Via bovengrondse hoogspanningsleidingen wordt de elektrische energie vervoerd naar verschillende verdeelstations. In die stations wordt de spanning weer naar beneden getransformeerd tot 10.000 V. Daarna wordt de elektrische energie via ondergrondse kabels vervoerd naar woonwijken en industrieterreinen. In elke woonwijk staan transformatorhuisjes. In zo'n huisje wordt de spanning nog verder naar beneden getransformeerd naar 230 V. Daarna pas wordt de elektrische energie naar de huizen getransporteerd.

We gebruiken in Nederland dagelijks zo'n 8 kWh aan elektriciteit. Veel meer moet het niet zijn. 60 kWh in zes dagen is al te veel.

De huisinstallatie[bewerken]

Door elk woonhuis loopt een heel netwerk van elektriciteitsdraden. Dat noem je de huisinstallatie. Na de kilowattuurmeter splitst de leiding zich in groepen. In de meeste huizen heb je vier tot zes groepen.

De stopcontacten en lichtpunten van een groep zijn allemaal parallel geschakeld. Elke stop heeft een groepsschakelaar, waarmee je de stopcontacten en lichtpunten spanningsloos kunt maken. Ook heeft elke groep een zekering.

Stroomdraden[bewerken]

Elke groep bestaat uit een aantal vertakkingen. Een voor elk stopcontact en elk lichtpunt. Als je in het stopcontact kijkt moet je eerst de groep uitschakelen, dan is deze spanningsvrij. In het stopcontact komen 2 draden uit. Deze draden zijn gemaakt van koper met daaromheen vinyl. Dat is plastic. De bruine draad is de fasedraad, de blauwe draad is de nuldraad.

Op de fasedraad staat 230 volt. Je moet het koper van deze draad NOOIT aanraken, anders krijg je een schok.

Op de nuldraad staat meestal geen spanning. Die wordt alleen gebruikt om de stroomkring te sluiten. Daarom zou je, als alles goed is aangelegd en goed functioneert, niks bijzonders voelen als je de nuldraad aanraakt. Toch moet je ook met de nuldraad oppassen. Soms gebeurt het dat er toch spanning op staat. Daarom moet je altijd eerst de spanning uitschakelen voor je een draad beetpakt.

Lampen[bewerken]

Van de schakelaar met één zwarte draad. Die noem je de schakeldraad. staat alleen de volle netspanning als de schakelaar op aan staat. Bij schakelaars met meerdere schakeldraden staat er altijd de volle netspanning op tenminste een van de draden.

Een steker monteren[bewerken]

Het is niet moeilijk om een steker (vaak wordt hier het woord stekker gebruikt, de officiële naam is steker) te monteren. Je doet het zo. Als je dit moet doen, doe het dan voorzichtig, want je werkt aan iets wat gevaarlijk kan zijn. Misschien kun je dit het beste met je ouders erbij doen.

  1. Zorg ervoor dat het snoer niet verbonden is met bijvoorbeeld het stopcontact
  2. Draai de grootste schroef los
  3. Maak de steker open
  4. Draai een schroefje van de trekontsluiting los
  5. Strip het uiteinde van de stroomdraad
  6. Buig het koperdraad om
  7. Steek het koperdraad in de stekerpen
  8. Draai het kleine schroefje vast en controleer of de draad vast zit!
  9. Monteer nu ook de tweede stroomdraad
  10. Steek de stekkerpennen vast
  11. Draai de trekontlasting vast en controleer of deze vast zit!
  12. Schroef de steker dicht

En klaar ben je. Tenzij je nog een aardedraad moet bevestigen (geel-groen)

Informatie afkomstig van http://nl.wikibooks.org Wikibooks NL.
Wikibooks NL is onderdeel van de wikimediafoundation.