Joomla Free Template by FatCow Hosting

Stroom I, Spanning U, Weerstand R en Vermogen P in beeld

Coulomb bulktransport over de rails

Vergelijk een trein met bulkwagons, gevuld met warme lading enerzijds met coulombs geladen met Joules... 

Niveau

:

Mavo 2/3/4, Havo 2/3, VWO 2/3

Doel

:

Begripvorming rondom stroom, spanning, weerstand en vermogen

 

In mijn artikel "Elektrisch transport onder hoogspanning" heb ik al uiteengezet waarom spanning wordt getransformeerd. Spanning, stroom, vermogen en weerstand zijn onzichtbaar. Daarom leg ik het hier nog eens uit op een andere, hopelijk meer tastbare manier.

Gebruik je fantasie! Stel je moet warmte transporteren. Jij moet per seconde een bepaalde hoeveelheid warmte transporteren. Om dat doel te realiseren gebruik je een trein met bulkwagons. Bulkwagons dat zijn van die cilindervormige wagons gevuld met vloeistof. De temperatuur van de vloeistof kun je zelf kiezen. Jouw denkbeeldige trein is oneindig lang. Nogmaals... gebruik je fantasie!!!

Je kunt kiezen:

  • Je laat de trein snel of juist langzaam rijden. Daarmee verplaats je per tijdseenheid veel of weinig wagons.
  • Je vervoert je lading gewoon warm of juist heel heet. Hoe heter, hoe meer warmteenergie per wagon.

 

Hoe meer wagons per seconde en hoe hoger de temperatuur per wagon, hoe meer warmtetransport per seconde.

Maar voor je kiest, moet het volgende weten:

  • als je de snelheid van de trein verhoogd, gaat de weerstand kwadratisch omhoog.
  • de hogere temperatuur van de lading heeft geen invloed op de weerstand van de trein

 

Natuurlijk kies je er nu voor om de vloeistof zo heet mogelijk te vervoeren. Het maakt immers voor de weerstand van de trein niet uit of de inhoud warm of koud is. Door de temperatuur zo hoog mogelijk te maken, hoeft je trein niet meer zo snel te rijden om toch genoeg warmte-energie per seconde te kunnen verplaatsen. Minder snelheid betekent: véél minder weerstandsverlies.

 

Bij stroomtransport van energiecentrale tot je woning, via hoogspanningsleidingen gebeurt hetzelfde:

  • Het doel is om zoveel mogelijk elektrisch vermogen P te transporteren via een bepaalde stroomgeleider.
  • Een bulkwagon kun je vergelijken met een Coulomb (afgesproken hoeveelheid elektische lading).
  • De snelheid van de trein, oftewel het aantal bulkwagens per seconde, kun je vergelijken met stroom I.
  • De hoogte van de temperatuur kun je vergelijken met de hoogte van de spanning (U).
  • Het transport kost hoe dan ook energie, want de stroom ondervindt weerstand.

 

Door te kiezen voor een hoge spanning, kun je een bepaald vermogen transporteren met minder stroom. En dat is gunstig, want minder stroom leidt immers tot minder energieverlies.

Voor spanning, stroom, vermogen en weerstand gelden de formules:

P = U x I en U = I x R

Als je die twee formules in elkaar schuift krijg je:

PUxI UIxR PI2xR

Oftewel: P = I2 x R

 

In die formule zit geen U. Oftewel: (de hoogte van) de spanning heeft geen invloed op de weerstand. Net zoals (de hoogte van) de temperatuur van de wagon geen invloed heeft op de weerstand van de trein.

Met de formule : P = I2 x R bereken je het vermogensverlies over een weerstand (lange hoogspanningskabels). Door de stroom te beperken, beperk je het vermogensverlies (= energieverlies per seconde) dat optreedt bij het transporteren van stroomenergie over grote afstanden.

Met de formule P = U x I bereken je de hoeveelheid vermogen die door zich door een weerstand verplaatst. Als je I verlaagt, om vermogensverlies te voorkomen, maar je wilt toch hetzelfde vermogen door deze weerstand transporteren, dan moet je U verhogen.

 

Nog een andere manier om naar stroom te kijken! Via water en druk.

 


Hits: 94

Plaats reactie


Beveiligingscode
Vernieuwen

Andere websites

Helaas, ik heb het ei van Columbus niet uitgevonden. Er zijn meer websites als PhysicsExperiments.org:

Doel

Physicsexperiments.org wil docenten en TOA's Natuurkunde inspireren. Physicsexperiments.org is een verzameling Natuur­kunde Experimenten. Welk experiment, simpel of gecompliceerd, verdient aandacht.

Vind je mijn initiatief positief en wil je een bijdrage leveren? Graag!!! Ik sta altijd open voor nieuwe ideeën, voor verbeteringen, aanvullingen en hulp bij vertaling.

Je collega-TOA