Elektriciteit

Elektriciteit is de stroom die wij gebruiken. Het woord is afgeleid van het woord elektron, dit betekent barnsteen in het Grieks. Als je daar met een wollen doek over wrijft, ontstaat "elektriciteit", zichtbaar aan vonkjes en hoorbaar aan geknetter. Wij gebruiken het woord elektron nu voor een heel klein deeltje dat elektriciteit overbrengt.

Wat is elektriciteit

Elektriciteit is een vorm van energie van bewegende elektronen. Dat zijn kleine deeltjes die deel uitmaken van een atoom.

Elk elektron heeft een kleine elektrische lading. Als elektronen zich verplaatsen, komt er energie vrij. Dat is elektriciteit.

Bijvoorbeeld als je het licht aandoet of als je je computer aanzet. Stroom wordt opgewekt in elektriciteitscentrales. Hoogspanningskabels vervoeren die elektriciteit door de lucht of onder de grond. Elektrische energie kun je opslaan in bijvoorbeeld batterijen. Energie kan ook opgewekt worden met krachten uit de natuur: wind, water en zon. Deze energiebronnen zullen er altijd zijn en ze zijn veel minder slecht voor het milieu. Wind-, water- en zonne-energie noemen we daarom duurzame energie.

Geschiedenis

De eerste experimenten met elektriciteit zijn eigenlijk al heel oud. Door barnsteen met bont op te wrijven ontstaat er een elektrische lading. Elektriciteit heeft, toen men ontdekte hoe je het kunt gebruiken, grote veranderingen gebracht in het dagelijks leven van de mens. In een eeuw tijd is er meer veranderd dan in alle eeuwen daarvoor.

Thomas Edison slaagde er in 1879 als eerst in om een bruikbare gloeilamp te maken. In de jaren daarna volgde de ene uitvinding op de andere met betrekking tot (elektrische) energie. Overal in de wereld hielden geleerden en uitvinders zich bezig met elektriciteit. Ze deden proeven, ontdekten nieuwe dingen en vonden allerlei mogelijkheden uit om elektriciteit te gebruiken. Thomas Edison heeft stromende elektriciteit praktisch makkelijk bruikbaar gemaakt. Als kind woonde hij in Port Huron in Michigan in de Verenigde Staten, daar was hij begonnen als krantenjongen die kranten in de trein verkocht.

De batterij

Een batterij is een voorwerp dat elektriciteit kan leveren aan draadloze apparaten. Het bestaat uit materialen die zorgen voor een chemische reactie zodat daaruit elektrische energie kan ontstaan. Een batterij heeft twee zijden. Een pluspool (+) en een minpool (-). Dit geeft de richting aan waarin de elektriciteit gaat stromen. Wanneer we een batterij aan een apparaat koppelen, dan stroomt de elektriciteit van de minpool door een netwerk van draadjes (stroomkring) om bij de pluspool te komen.

De voorloper van de batterij is de Leidse fles en de latere Voltaïsche stapel van Alessandro Volta.

We kunnen de moderne batterijen in twee types verdelen:

1. Niet oplaadbare batterijen: na lang gebruik raken deze batterijen op. De chemische reacties die plaatsvinden kunnen niet teruggedraaid worden, dus zijn ze niet meer op te laden.
2. Oplaadbare batterijen: deze batterijen kunnen we wel weer opladen. Hun chemische reactie kan wel teruggedraaid worden door er een elektrische stroom op aan te sluiten. Na een heel lang gebruik, verliezen oplaadbare batterijen ook hun kracht.

stroomkring

Aan een stroomkring zitten altijd twee aansluitpunten. Kijk maar naar het stopcontact en naar een batterij. Ze dienen voor de aanvoer en de afvoer van de stroom. De aan - en afvoer moeten met elkaar verbonden worden als we iets willen merken van de stroom. Dat noemen we een stroomkring. In een stroomkring kan een lamp zitten. De stroomkring moet altijd gesloten zijn, anders brandt de lamp niet. Het kan ook misgaan en dan komt er kortsluiting dat gebeurt als de twee kabels in de kabel elkaar raken dan kiest de elektriciteit de snelste weg maar raakt de energie niet kwijt. Dan komt er kortsluiting. Je kan de elektriciteit dan uitzetten in de stoppenkast. Omdat je niet altijd een stroomkring wilt maken waarbij alle aangesloten apparaten tegelijk aan of uit staan, zijn er twee verschillende soorten stroomkringen. Deze worden serieschakeling en parallelschakeling genoemd.

Serieschakeling

Een serieschakeling is de meest eenvoudige stroomkring. De elektriciteit stroomt door één lijn waarop alle apparaten aangesloten zitten. Zoals bijvoorbeeld de lampjes voor in een kerstboom.

Parallelschakeling

Het is niet handig om een serieschakeling te gebruiken voor een stroomkring waar je televisie en je radio allebei op zijn aangesloten. Dat zou betekenen dat elke keer als jij televisie wilt kijken, de radio ook aan moet om de stroomkring te sluiten. Gelukkig bestaat er voor deze situatie een ander soort stroomkring, namelijk de parallelschakeling. In een parallelschakeling zitten een soort omwegen in de kabels waardoor de stroomkring via een andere weg alsnog rond kan stromen zelfs als er een apparaat wordt uitgeschakeld of losgekoppeld wordt.

De veiligheid

Elektriciteit kan erg gevaarlijk zijn. Als je per ongeluk onderdeel bent van een stroomkring kan het wel eens helemaal fout gaan. Niet bij een batterij, want daar staat een hele lage spanning op. Maar hoe hoger de spanning, hoe gevaarlijker. De 230 volt van het stopcontact (lichtnet) kan een dodelijke schok veroorzaken. Wees daarom heel voorzichtig met elektriciteit. Vooral wanneer er water in de buurt is zoals in de badkamer of de keuken. Water kan elektriciteit namelijk heel goed vervoeren (geleiden). Zorg dus steeds voor een droge omgeving. Ga bijvoorbeeld nooit met elektriciteit buiten in de regen werken. Elektriciteit geeft ons vele mogelijkheden maar we moeten er zorgvuldig en voorzichtig mee omgaan.

Watt en andere elektriciteitseenheden

Het vermogen of elektrisch verbruik wordt gemeten in het aantal watt. Dat staat meestal op een lamp of apparaat aangegeven. Een lamp van honderd watt geeft meer licht dan een lamp van zestig watt. Door de honderd watt lamp loopt dus meer stroom.

Ook een stofzuiger met een vermogen van 1000 watt verbruikt meer stroom dan een van 650 watt. Die van 1000 watt zuigt dan ook beter omdat het meer kracht heeft.

De stroomsterkte wordt uitgedrukt in Ampère (A).

De spanning geeft men aan in Volt (V).

De elektrische weerstand van draden, lampen en apparaten wordt aangegeven in Ohm (Ω)

Waar kun je elektriciteit maken?

Verdeelstation bij Klaaswaal

Je kunt elektriciteit op verschillende manieren maken. Dit gebeurt in elektriciteitscentrales. Vanuit de centrale gaat de stroom het netwerk op via hoogspanningskabels die aan hoogspanningsmasten hangen. Waarom een netwerk: mocht een kabel bijvoorbeeld door storm breken, dan kan de stroom nog steeds geleverd worden via een andere route in het netwerk. Vervolgens gaat de stroom naar verdeelstations (naar verschillende dorpen en steden). In een woonwijk wordt het in transformatorhuisjes nog verder verdeeld naar de woningen, instellingen en bedrijven. In de woning komt de stroom binnen in de meterkast en daarvandaan weer verdeelt over groepen (met een eigen zekering) waarop verschillende lampen en stopcontacten zijn aangesloten. Het onderhoud van het netwerk wordt gedaan door een netwerkbeheerder. Nederland kent een aantal netwerkbeheerders, niet te verwarren met het energiebedrijf. De elektriciteit komt wel via het elektriciteits netwerk, maar je betaald de rekeningen voor elektriciteit en gas bij het energiebedrijf waarmee je een contract afsluit. Een deel van de rekening gaat naar de netwerkbeheerder. Die zorgt ook voor de aansluiting in de woning. Als de hoofd-zekering stuk gaat door overbelasting of kortsluiting, moet je de netwerkbeheerder bellen.

Soorten elektriciteitscentrales

Je hebt verschillende soorten elektriciteitscentrales: die elektriciteit maken uit stoom en anders. Centrales die elektriciteit maken van stoom zijn:

• Kolencentrales;
• Gascentrales;
• Combi-centrales;
• Stoom- en gascentrales;
• Oliecentrales;
• Kerncentrales;
• Biomassacentrales;
• Vuilverbrandingscentrales.

Centrales die elektriciteit op een andere manier maken zijn:

• Windturbines;
• Waterkrachtcentrales;
• Zonne-energiecentrales;
• Getijdencentrales;
• Geothermische centrales;
• Spaarbekkencentrales;
• Golfslagcentrales;
• Virtuele energiecentrales.

Windenergie

Windenergie is energie die gewonnen wordt door de bewegingsenergie van lucht (wind) om te zetten in een bruikbare vorm. Vroeger werd windenergie met windmolens direct omgezet in mechanische arbeid, bijvoorbeeld om graan te vermalen of om water te verpompen. Sinds de tweede helft van de twintigste eeuw is windenergie vooral bekend als de elektriciteit die met een windturbine wordt opgewekt, vaak in een windmolenpark.

Zonne-energie

Zonne-energie is energie die afkomstig is van de zon. De zon is namelijk de grootste energiebron die we hebben. Die energie bestaat uit warmte en licht. Energie van de zon kan je omzetten in elektriciteit. Voor de ontdekking hiervan moeten we terug in de tijd naar 1839 toen Edmond Becquerel het fotovoltaïsche effect uitvond. De zon is een natuurlijke bron die nog voor ongeveer 5 miljard jaar blijft branden en het milieu ook niet belast, dus rekenen we zonne-energie tot de duurzame energie. Energie uit water en wind zijn andere voorbeelden van duurzame energie.

Kernenergie

Kernenergie wordt gemaakt door de kernen van atomen te splijten in een kerncentrale. Als je de kern van een atoom splijt komt er heel veel warmte (energie) vrij. Die warmte gebruik je om water te verwarmen. Het water wordt stoom en de stoom zet grote turbines aan het werk. De turbines drijven generatoren aan. Die generatoren maken elektriciteit.

Getijdenenergie

Hoe getijdenergie werkt

Zeeën hebben onder invloed van de zwaartekracht van de maan een constante eb en vloed regeling. Deze eb en vloed regeling kan gebruikt worden om elektriciteit op te wekken. Het hoogteverschil tussen hoog en laag water kan op sommige plaatsen ter wereld wel enkele meters zijn. Er zit ongeveer 12 uur tijdsverschil tussen eb en vloed. Men kan het opkomende water tijdens vloed door middel van een dam tegen houden. Als het vervolgens eb wordt, laat men het water via turbines terug de zee in stromen en op deze manier energie opwekken. Dit werkt eigenlijk volgens hetzelfde principe als een stuwdam in een rivier. Een nadeel van getijdenenergie is dat het alleen toegepast kan worden in gebieden waar een groot verschil is tussen eb en vloed. En ook het feit dat getijdenenergie maar eens in de 12 uur energie op kan leveren is een nadeel.

Hoe kan je gebruik maken van elektrische energie?

Elektriciteit gebruik je voor alle apparaten waar een stekker aanzit (of een batterij of oplaadbare batterij via adapter). De stekker gaat in het stopcontact en zorgt ervoor dat het apparaat stroom (elektriciteit) krijgt. De huiskamer, slaapkamer en keuken staan vol met elektrische apparaten, bijvoorbeeld:

• televisie - oude plasma TV 480 kWh per jaar
• televisie - LED TV 90 kWh per jaar
• radio - 100 kWh per jaar
• telefoon - 7 kWh
• koffiezetapparaat - 30 kWh kWh per jaar
• elektrisch fornuis - oven: 150 kWh, kookplaat: 260 kWh per jaar
• afwasmachine - nieuw label A+++: 220 kWh, oud label C: 380 kWh per jaar
• wasmachine - nieuw label A+++: 180 kWh, oud label A: 270 kWh
• droger - nieuwe warmtepompdroger label A+++: 130 kWh, oude condensdroger label B: 320 kWh

De elektriciteit wordt omgezet in licht, beweging of warmte. Op de apparaten zelf kun je zien hoeveel stroom het gebruikt per uur. Dat wordt aangegeven in het aantal Watt's per uur (Wh) of kilowatt's per uur (kWh). Hierboven het gemiddelde verbruik per jaar in kWh. Je ziet dat het best uitmaakt of je oude of nieuwe apparaten gebruikt.

Videolinks

• Hoe werkt elektriciteit?
• De stroomkring
• Stroomsterkte
• De stroomkring lijkt op stromen van water
• De geschiedenis van elektriciteit