Naam:..................................................................... Datum:...............................

WO – Techniek: Elektriciteit

Lesdoelen 2.2. specifieke functies van onderdelen bij eenvoudige technische systemen

onderzoeken door middel van hanteren, monteren of demonteren; 2.3 onderzoeken hoe het komt dat een zelf gebruikt technisch systeem niet of slecht

functioneert; 2.6 llustreren hoe technische systemen onder meer gebaseerd zijn op kennis over

eigenschappen van materialen of over natuurlijke verschijnselen; 2.7 In concrete ervaringen stappen van het technisch proces herkennen (het probleem

stellen, oplossingen ontwikkelen, maken, in gebruik nemen, evalueren); 2.9 een probleem, ontstaan vanuit een behoefte, technisch oplossen door verschillende

stappen van het technisch proces te doorlopen; 2.10 bepalen aan welke vereisten het technisch systeem dat ze willen gebruiken of

realiseren, moet voldoen; 2.11 ideeën genereren voor een ontwerp van een technisch systeem; 2.12 keuzen maken bij het gebruiken of realiseren van een technisch systeem, rekening

houdend met de behoefte, met de vereisten en met de beschikbare hulpmiddelen; 2.13 een eenvoudige werktekening of handleiding stap voor stap uitvoeren; 2.14 werkwijzen en technische systemen vergelijken en over beide een oordeel

formuleren aan de hand van criteria; 2.15 technische systemen in verschillende toepassingsgebieden van techniek

gebruiken en/of realiseren. De leerlingen zijn bereid 2.16 hygiënisch, nauwkeurig, veilig en zorgzaam te werken. 2.18 De leerlingen kunnen aan de hand van voorbeelden uit verschillende

toepassingsgebieden van techniek illustreren dat technische systemen nuttig, gevaarlijk en/of schadelijk kunnen zijn voor henzelf, voor anderen of voor natuur en milieu.

De leerlingen kunnen samenwerken met anderen, zonder onderscheid van sociale achtergrond, geslacht of etnische origine.

ElectronenAlles in de natuur bestaat uit kleinere deeltjes nl. atomen en deze atomen bestaan uit een positief deeltje en een negatief deeltje. Een positief deeltje en een negatief deeltje trekken elkaar aan. In een normale situatie heeft elk positief deeltje een negatief deeltje en zijn ze allebei gelukkig. Je kan dat een beetje vergelijken met een jongen en een meisje. Maar als je het positief deeltje scheidt van zijn negatief deeltje wat gebeurt er dan? Het negatief deeltje wil zo snel mogelijk terug naar zijn positief deeltje.

Maar als ik nu deze ballon tegen de trui wrijf ga ik een aantal negatieve deeltje pikken van de trui. Nu zitten er meer negatieve deeltjes op de ballon en minder op de trui. Wat zal er nu gebeuren? De negatieve deeltjes willen ze snel mogelijk terug naar hun positief deeltje en ze trekken de ballon mee.

1

BatterijZo een 132 jaar geleden was er een slimme man, meneer Volta en die had dit ook gemerkt en hij dacht als ik nu eens alle negatieve deeltjes aan een kant kan vangen en alle positieve deeltjes aan een andere kant. Hij vond een apparaat uit waar hij alle negatieve deeltjes aan een kant kon vangen en alle positieve deeltjes aan de andere kant. Hij vond de batterij uit.

SpanningBatterij

In een batterij zitten alle negatieve deeltjes aan een kant en dit zorgt voor een bepaalde spanning. En hoe meer negatieve deeltjes aan een kant hoe hoger die spanning. Je moet je maar weer inbeelden dat de negatieve deeltjes de jongens zijn. Hoe meer jongens bij elkaar in een beperkte ruimte hoe meer spanning.

Spanning wordt uitgedrukt in Volt (V). Als je goed op de batterij kijkt zal je dit ook zien. Je hebt batterijen met hoge spanning en batterijen met lagere spanning. Batterijen met hoge spanning hebben dus meer negatieve deeltjes.

Stopcontact

Zo is dat ook met een stopcontact. Daar heb je ook negatieve deeltjes aan een kant en positieve aan de andere kant. Het verschil tussen een batterij en een stopcontact is dat de batterij een vast aantal negatieve deeltjes heeft aan een kant en dat bij het stopcontact deze

2

steeds aangevoerd worden. Waarschijnlijk weet je hoeveel spanning er op een stopcontact zitten? 230 V! Dus daar zitten heel veel elektronische deeltjes te dringen om naar de andere kant te kunnen.

StroomkringElke batterij heeft twee uiteinden, eentje aan de kant met de negatieve deeltjes en een aan de kant van de positieve deeltjes. De uiteinden zitten nergens aan vast dus de deeltjes zitten opgesloten en blijven daar zitten. Stel nu dat ik een verbinding maak tussen de twee. Dan is plots de weg gelegd voor de negatieve deeltjes om naar de positieve deeltjes te lopen. En dan krijg je stroom.

Natuurlijk kan je wel stellen dat er pas stroom vloeit door de verbinding als er een gesloten kring is waardoor de elektronen naar de andere kant kunnen. Dit noemen we een stroomkring. Als de stroomkring gesloten is loopt er stroom en als deze onderbroken is loopt er geen stroom.

KortsluitingAls je een rechtstreekse verbinding maakt tussen de beide uiteinden van een batterij is er niets om de elektronische deeltjes tegen te houden en lopen ze in een keer naar de andere kant met als gevolg dat de batterij meteen leegloopt maar nog veel erger, de elektronische deeltjes hebben heel veel energie. Er komt dus veel druk op die kabel en als hij niet dik genoeg is kan het wel eens zijn dat hij opbrand! Dit is zeker heel gevaarlijk met een stopcontact waar 230V op staat. Dit mag je dus nooit doen!

ApparatenDe elektronen hebben heel veel energie. Deze energie kunnen we goed gebruiken door bijvoorbeeld een lampje in de stroomkring te plaatsen of andere toestellen. Als de stroom door het apparaat vloeit wordt de energie afgegeven aan het apparaat en werkt het!

VermogenLampjes en andere toestellen noemen we verbruikers. Zij verbruiken de stroom. Je hebt lampjes die veel stroom verbruiken en andere minder. Dat wordt weergegeven door het vermogen, uitgedrukt in Watt (W). Lampjes met een hoger vermogen zullen dus meer stroom verbruiken dan lampjes met een laag vermogen.

Je hebt apparaten die een vermogen hebben tot 1500 Watt bv. een stofzuiger. Zou die werken op een batterijtje van 1,5 Volt? Neen, die levert niet voldoende stroom. Die apparaten sluiten we dus aan op het stopcontact.

3

Proeven

BelangrijkDoe de proeven NOOIT met het stopcontact!!!

Hoek1 - De elektriciteitscentrale

Elektriciteit wordt gemaakt of opgewekt in een elektriciteitscentrale.

Bekijk het volgende filmpje. Hierin wordt uitgelegd hoe de elektriciteit in onze stopcontacten komt.

https://www.youtube.com/watch?v=lkbEUvAv2RQ

MateriaalEen ipad of computer

4

Vragen

1. Bekijk het filmfragment en vul de tekst aan.

De elektrische energie die wij verbruiken wordt voornamelijk gehaald uit

___________________fossiele brandstof_________________. Een voorbeeld van zo een brandstof is

_______________steenkool_______________________________ .

De steenkool wordt eerst vermalen tot gruis en komt vervolgens terecht in een grote

__________________verbrandingsoven__________________ . Wanneer de steenkool verbrandt

ontstaan er veel ________________schadelijke uitlaatgassen______________________ . De warmte die

door deze verbranding ontstaan verwarmt ______________water_____________ dat door buizen

stroomt rond de oven. Dit verandert in ___________stoom___________________ dat onder hoge druk

de oven weer verlaat en wordt naar een __________turbine______________ geleid. Deze bestaat uit

een reeks schoepenraderen. De stoom zorgt er voor dat de raderen in de turbine gaan

______________draaien______________ De draaiende turbine drijft nu een

__________generator_____________ aan. Deze lijkt een beetje op een hele grote fietsdynamo. De

generator genereert de ____________elektrische stroom___________ die door

_____________hoogspanningsleidingen_______ door het hele land vervoerd wordt.

5

2. Thuis... Op school

Elektriciteit is overal! Je duikt er mee in bed en je staat er mee op. Letterlijk! Want je eerste contact met elektriciteit is wellicht je wekker. Aan jou om al die elektrische snufjes op een rij te zetten. Zet je speurneus op en zoek.

Noteer niet alleen het toestel, beschrijf ook voor wat er gebruikt wordt: zet het iets in beweging? Geeft het warmte of licht? Kies voor elke hokje minstens 2, maximum 3 apparaten.

6

Hoek2 - Geleiders en isolatorenZoals je reeds gezien hebt loopt er pas stroom uit een batterij als de kring gesloten is m.a.w. als er een stroomkring is. Maar het is ook belangrijk dat de deeltjes door de kring kunnen lopen. Sommige materialen zijn niet geschikt om stroom door te laten en heten isolatoren. Andere materialen laten wel stroom door en heten geleiders. De meest gekende geleiders zijn elektriciteitsdraden. Deze vind je terug in het snoer van een bureaulamp of in de oplader van je gsm. Nu gaan we onderzoeken welke materialen de stroom wel doorlaten en welke materialen niet? Dus welke materialen zijn geleiders en welke zijn isolatoren?

Hoe ga je te werk?Maak een stroomkring met een lampje. Werk het lampje? Perfect. Vervang nu één kabel door twee losse kabels. De stroomkring is verbroken en het lampje zal niet branden. Klem nu de verschillende materialen tussen de twee tangetjes van de losse kabels en controleer of de lamp brandt. Als de lamp brandt is het materiaal een ‘geleider’ als de lamp niet brandt is het een ‘isolator’. Een geleider laat de elektronische deeltjes door en een isolator niet.

7

Materialen lampje in fitting hout 3 stroomkabels schroef Batterij legoblokje 1 euromunt krijtje 5 eurocent slijper kurk kroonkurk papier lepel aluminiumfolie ijzerdraad

Vragen

1. Welke materialen zijn isolatoren en welke zijn geleiders?

o Zet een kruisje in het juiste vakje. o Zoek zelf nog 4 materialen en controleer of ze geleider of isolator zijn. o Kleur de vakjes van de geleiders groen.

3. Het omhulsel van een schakelaar, zou dit een geleider of een isolator zijn en waarom?

Het omhulsel van een schakelaar is een isolator. Anders zou de stroom door ons lichaam stromen wat dodelijk is.

8

Hoek3 - Maak je eigen schakelaarAls de stroomkring gesloten is loopt er stroom door het lampje en begint het te branden. Het is natuurlijk een beetje lastig als je elke keer dat je het lampje wil laten branden of doven je het klemmetje moet vast of los maken. Hiervoor dient een schakelaar. Deze verbreekt door een simpele klik de stroomkring. Kan jij met de gegeven materialen een schakelaar maken zodat je met één vinger het lampje kan laten branden en weer uit doen?

Hoe ga je te werk!Maak een stroomkring met een lampje. Werk het lampje? Perfect. Vervang nu één kabel door twee losse kabels. Gebruik nu je vindingrijkheid om de schakelaar te maken. Let wel op hij moet werken met één vinger! Gebruik de meegeleverde materialen.

Materiaal Batterij 3 stroomkabels Lampje in fitting Twee splitpennen Een paperclip Een stukje karton

Vragen1. Wat moet je doen zodat het lampje zou branden?

De stroomkring sluiten d.m.v. de paperclip

____________________________________________________________________________________

2. Voor wat dient een schakelaar?

Een schakelaar dient om een stroomkring eenvoudig en veilig te openen en te sluiten.

____________________________________________________________________________________9

3. Bekijk de onderstaande stroomkringen. Kruis diegene aan waarbij het lampje zal branden.

Waarom denk je dat het lampje in de andere gevallen niet zal branden?

Bij 1 en 2 is de stroomkring niet gesloten. Bij 3 is er kortsluiting.

____________________________________________________________________________________

Moest je figuur 3 nabouwen wat zou je dan veroorzaken?

Kortsluiting

____________________________________________________________________________________

10

Uitdaging bij hoek 4: Maak een bibberspiraal

Maak een bibberspiraal met het meegeleverde materiaal.

Materiaalo Bakje met twee gaatjeso Koperen draado 3 stroomkabelso Lampjeo Batterij

OpdrachtZorg ervoor dat het lampje brandt als je met het kort koperen draadje de grote koperen draad aanraakt. Als je de draad niet aanraakt mag het lampje natuurlijk niet branden.

Tip: Als je de draad aanraakt is de stroomkring gesloten. Als je draad niet aanraakt is de stroomkring open.

11

Hoek4 - KortsluitingJe hebt net gehoord hoe gevaarlijk het is om kortsluiting te veroorzaken. Kortsluiting ontstaat als je de ene kant van de batterij rechtstreeks verbindt met de andere kant zonder dat er een apparaat tussen zit met een voldoende hoog vermogen om de stroom op te vangen. Als de batterij weinig spanning heeft zullen de gevolgen nog wel meevallen. Om die reden het is ook niet zo erg om met je vingers de beide kanten aan te raken. Wij zijn met ons groot lichaam bestand tegen de lage stroom. De batterij zal alleen maar leeglopen. Maar stel nu dat je dit zou doen in het stopcontact dan zijn de gevolgen verschrikkelijk. Als je pech hebt val je ter plekke dood neer. Dit noemen we elektrocutie.

We gaan nu testen wat er gebeurt als we een kortsluiting veroorzaken met een heel dun ijzeren draadje en een batterij.

Hoe ga je te werkLeg het draadje op een bord. Je zal meteen merken waarom. Leg het dus niet gewoon op je bank. Maak een kortsluiting door een draadje van de staalwol tegen de beide uiteinden van een batterij te houden (pas op voor je vingers!).

Materiaal Batterij Glaswol Bordje

12

Vragen1. Wat gebeurt er met de staalwol als je de batterij hiermee kortsluit?

De staalwol begint te gloeien.

____________________________________________________________________________________

2. Hoe ontstaat kortsluiting?

Je krijgt kortsluiting door de positieve en de negatieve pool rechtstreeks met elkaar te verbinden.

3. Wat is het grote risico van kortsluiting in huis?

Brand!

Als de zekering afslaat heb je geen stroom meer.

4. Water en elektriciteit gaan niet goed samen. Hoe zou dat komen ?

Het water stroomt langs de positieve en de negatieve pool. Omdat water stroom geleidt ontstaat er kortsluiting.

5. Veroorzaakt dit kortsluiting? Leg uit waarom.

Bij een kortsluiting zijn de positieve en de negatieve polen rechtstreeks met elkaar verbonden.

13

Hoek5 - Soorten energie

Hieronder staan 6 soorten energie. Zoek bij elke naam de juiste definitie en de juiste foto. Gebruik daarvoor de nummers die bij elke energie horen.

1. Energie uit fossiele brandstof 4. Kernenergie2. Waterkracht 5. Zonne-energie3. Windenergie 6. Energie uit biomassa (vb. planten zoals koolzaad)

14

Elk soort energie heeft voordelen, maar natuurlijk ook nadelen. Geen enkele energiebron is perfect.

Gebruik “bron 1” om deze tabel in te vullen

15

Hoek6 - Spanning verhogen in een stroomkringJe zal waarschijnlijk al wel gemerkt hebben dat in een afstandsbediening bij jullie thuis of in een zaklantaarn er meer dan 1 batterij zit. Wat zou hiervan de reden zijn? Dit gaan we hier uitzoeken.

Hoe ga je te werk?Maak de positieve kant van de ene batterij vast aan de positieve kant van de andere batterij. Maak daarna de negatieve kant van de ene batterij vast aan de negatieve kant van de andere batterij. Let er wel op dat je deze richtlijnen goed volgt want anders krijg je kortsluiting. De aanduiding van positief en negatief staat aangeduid op de batterij.

Je hebt een nieuwe batterij gemaakt die dubbel zo veel spanning heeft. Maak nu een stroomkring met een lampje. Het lampje zal branden.

Materiaal Twee batterijen Lampje in fitting 4 stroomkabels

16

Vragen1. Wat gebeurt er als je de batterij van 9 volt loskoppelt van de stroomkring? Waarom is dit zo?

Als je de spanning verlaagt zal er minder stroom door het lampje stromen waardoor dit minder hard zal branden.

17

Hoek7 - Fossiele brandstofDe elektrische energie die wij verbruiken wordt voornamelijk gehaald uit fossiele brandstof. Steenkool, olie en gas noemen we fossiele brandstoffen. Het zijn de resten van planten die miljoenen jaren geleden hebben geleefd. We gebruiken heel veel fossiele brandstoffen. Elke dag verbranden we op aarde de plantenresten die in 5000 jaar zijn gemaakt! Daarom raken de fossiele brandstoffen op.

Wanneer zal de fossiele brandstof op zijn?Ooit zal er een dag komen dat er geen olie, steenkool of gas meer zal zijn. Op de website: http://www.worldometers.info/nl/ vind je hiervan een voorspelling.

Scroll naar beneden, naar “Energie”.

1. Hoeveel jaar duurt het volgens deze website nog tot er geen fossiele brandstof meer zal zijn?

Olie: 14140 dagen ofwel 38,8 jaar

Gas: 59566 dagen ofwel 163,2 jaar

Kolen: 150740 ofwel 412,9 jaar

2. Hoe oud zal jij zijn als de fossiele brandstoffen volgens deze voorspelling op zal zijn?

Olie: 50 jaar (deze generatie)

Gas: 175 jaar

Kolen: 435 jaar

18

Extra’s voor het geval je iets vroeger klaar bent.

Los deze vragen op.

1. Na je proef met de kortsluiting zou je ook moeten weten waarom een gloeilamp licht geeft (tijdens onze proeven werken we met kleine gloeilampjes). Kan je me uitleggen hoe dit juist werkt?

Er stroomt stroom door het gloeidraadje in de lamp waardoor dit begint te gloeien en licht geeft.

2. Hoe komt het dat een gloeilampje niet meteen dooft?

Het is luchtledig in de glazen bol waardoor het lampje niet opbrandt.

3. Waarom vind je in de winkel geen gloeilampen meer om je lampen thuis te laten branden maar enkel milieuvriendelijke spaarlampen?

======>

gloeilamp spaarlamp

Bij een gloeilamp gaat er veel energie verloren aan warmte. Dit is niet het geval bij een spaarlamp.

19

Energie in het dagelijks leven.

1. Voor wat gebruik jij elektriciteit in jouw slaapkamer? En zijn erapparaten die je er graag nog bij zou willen hebben? Schrijf je antwoord hieronder. Vergelijk met je groepsgenoot.

Eigen inbreng

2. Wat denk je, zou je ook zonder elektrische apparaten kunnen leven? Welk apparaat zou je het hardst missen en waarom? Schrijf jouw mening hier onder op. Vergelijk met je groepsgenoot.

Eigen inbreng

20

Verzin een slogan over het milieu

1. Verzin een leuke slogan over het milieu, energie,... Er bestaan reeds veel leuke slogans:

o “We hebben het in eigen handen.”o “Plas onder de douche met plezier, dat scheelt water en papier.”o “Een beter milieu begint bij jezelf.”o “Laat het milieu niet zakken.”o “Dit is een groene zak” (staat op een roodgekleurde recycleerbare zak)

Ken jij er betere? Schrijf deze hieronder op.

Eigen inbreng

2. Maak er een heuse poster van met een bijhorende tekening. Hier zijn een paar leuke inspiratiebronnen.

Eigen inbreng

21