Werkstuk Natuurkunde Elektriciteit Werkstuk door een scholier 2917 woorden 10 oktober 2005 6,1 106 keer beoordeeld Vak Natuurkunde Het ontstaan van elektriciteit De eerste bron was de mens zelf. Met haar spierkracht hebben mensen het land aan het land gewerkt. Er waren natuurlijk wel paarden die het werk konden doen, maar die hadden alleen rijke mensen. De kleine boeren moest zelf met zijn knechten groenten gaan lopen verbouwen. Vuur is ook een heel belangrijk energiebron. Honderd jaar voor Christus kwamen de Romeinen in Nederland tot een beetje aan de Rijn. De Romeinen hielden graag van luxe. Onder de vloer van hun huis hadden de Romeinen een soort van kruipruimte. Een klein stuk van de ruimte te verbreedden en daar staken ze een vuurtje. De warme lucht steeg gedeeltelijk op in de woonkamer, maar vond zijn uitweg ook door de vloer waardoor de vloer waar op ze zaten verwarmd werd. De Romein vonden driehonderd jaar voor Christus de centrale verwarming uit. Door stalen buizen in de woningen te plaatsen en doorheen laten stromen. In het jaar honderd ontdekten de Romeinen de kracht van een rivier. Door een schoepenrad, (dus een wiel met bladen) in het stromende water te zetten. Draait het schoepenrad mee in het water. Nou de as van schoepenrad dreef een molensteen die Zo het graan vermaalde. De eerste molens kwamen ongeveer in het jaar 600 na Christus in Perzië, omdat daar veel handel was met het Midden-Oosten kwamen ze langzaam maar ook zeker naar Europa om daar handel te gaan drijven. De eerste molens werden gebruikt om graan mee te malen, olie uit de planten te persen en om water op te pompen. De mensen leerden toen in die tijd hoe ze een draaiende beweging moesten om zetten in een heen en weer beweging. Aan het eind van de Middeleeuwen ontdekte de mensen een nieuw soort brandstof van delfstof veen. Veen is een grondstof die bestaat uit plantenresten. Er zijn twee soorten veen, hoogveen en laagveen. Laagveen ontstaat als planten onder water komen kunnen ze niet vergaan, omdat ze afgesloten zijn van zuurstof. Je krijgt een dik pakket van planten en daarop komen er dan weer nieuwe planten. https://www.scholieren.com/verslag/werkstuk-natuurkunde-elektriciteit-23042 Pagina 1 van 8
Als veenlagen erg dik zijn kunnen planten met hun wortels niet meer bij het grondwater. Dan kunnen er alleen nog maar planten leven die van grondwater leven, zoals veenmos. Zo kunnen hoogveengebieden boven alle andere landschappen uitsteken. De turfstekers graven stukken veen af. Turf kon je gebruiken om je huis me te verwarmen. Ook kon je er goed mee opkoken omdat het eigenlijk omdat op elkaar geplakte plantenresten waren wou het goed verbrandden. Monniken die steenkool ontdekten. Zagen dat het goed verbrandde dus werden er veel huishouden voorzien van steenkool. Steenkool had niet echt een grote beroemde rol, omdat het zo duur was. Steenkool is belangrijker gaan door de stoomlocomotief. De geschiedenis van James Watt James Watt werd op 19 januari 1736 geboren in Greenock, dat ligt in Schotland. Zijn vader was een timmerman. James was zwak en mager in zijn kinderjaren. Op een dag was James vrolijk wakker want op alle ander dagen had hij migraine. James was ook erg slim maar door zijn kwalen ging hij niet naar school. Maar toen hij elf jaar was ging hij voor eerst op school maar hij had zich helemaal voorbereid pesterijen en vechtpartijen die er op de school waren. Op dertienjarige ging hij naar een andere school. Op de middelbare school van Greenock kreeg hij weer zelfvertrouwen. Hij werd al snel een goede wiskundige. Hij wilde graag wetenschappelijke instrumenten ontwerpen. In Greenock kon hij die studie niet krijgen dus moest hij naar Glasgow. Maar in Glasgow konden de geleerde geen opleiding geven aan James die hij nodig had. Robert Dick, een geleerde die onder de indruk was van James. Hij zei dat hij zijn tijd verspilde en naar Londen moest gaan. Hij kwam in Londen kon niemand hem werk geven. Volgens een speciaal verbond kon niemand hem werk geven. Morgan trok zich daar niks van aan en nam James in dienst. James studeerde even later af in Londen. In 1756 kreeg hij reuma doordat hij oververmoeid was. Hij besloot toen terug te gaan naar Glasgow waar hij weer hoopte om werk te vinden. James was niet geboren in Glasgow en heeft als leerling niet gewerkt dus kreeg hij geen werk. Zijn vrienden van universiteit van Glasgow besloten hem te helpen door een winkel te openen op de grond van de universiteit. Daar hadden de vaklui niks op te zeggen. In de tussentijd was Dr Dick, zijn meester van de universiteit Glasgow was toen overleden. Hij werd opgevolgd door Anderson die ook onder de indruk was van James. James kreeg soms van hem opdrachten die hij graag voor hem wilde oplossen. Het laatste probleem die hij van Anderson kreeg was de pomp van Newcomen. James had er al van gehoord. https://www.scholieren.com/verslag/werkstuk-natuurkunde-elektriciteit-23042 Pagina 2 van 8
Batterijen en Accu s Batterijen en accu s leveren elektriciteit in de batterij en accu zitten opgeslagen stoffen die noemen we chemicaliën. Batterijen geven maar voor een bepaalde tijd energie. Daarna zijn ze uitgewerkt en werken ze niet meer. Bij oplaadbare batterijen kan door energie toevoeging. Kan dan de samenstelling van de stoffen weer veranderen, zodat ze weer gebruikt kunnen worden. Sommige stoffen hebben hele bijzondere eigenschappen. Atomen bestaan uit elektronen in sommige situaties willen stoffen elektronen kwijt. Als je dan ervoor zorgt dat je deze stoffen bij elkaar komen en dat contact via een draad gaat. Waardoor de elektronen door een draad verlopen, dan krijg je een batterij. Deze stoffen veranderen langzaam, omdat er steeds meer elektronen weggaan of bijkomen. Op een bepaalde moment zijn alle elektronen weg, of opgenomen en is de batterij leeg. Bij een oplaadbare batterij kun je deze elektronen weer terugpompen. Je hebt verschillende soorten accu s. De loodaccu word vaak gebruikt voor auto s en bestaat uit verschillende platen. Deze platen hangen per in tweetal in een oplossing van zwavelzuur, daarom zijn de accu s zo gevaarlijk. Een plaat is bedekt met een laag loodoxide. Deze stoffen kunnen zo met elkaar reageren en Daarbij elektronen afgeven en dat op het einde wanneer alle elektronen zijn overgeven er twee platen overblijven die helemaal onder zitten van het loodsulfaat. Dit levert stroom op als de motor stroom wil toevoegen Dan moet we het hele proces weer omdraaien. Bij de normale onoplaadbare batterij bevat de batterij Mangaanoxide dat in staafje koolstof zit. Deze stof neemt elektronen op. Het zinken omhulsel staat de elektronen af. Tussen het staafje met mangaanoxide en zinken omhulsel zit ammoniumchloride dat als geleider van het stroom dient. Dan heb je nog de oplaadbare batterij die bestaat uit nikkel en cadmium. In plaats van een staafje koolstof is er nu een staafje met nikkel. Ook het inhoud van het staafje is anders, namelijk nikkeloxide. Het zinken omhulsel is nu van cadmium, want het is veel sterker en het voorkomt lekken. Tussen het staafje met nikkeloxide en het omhulsel van het cadmium zit kaliloog. Verschillende soorten gassen Aardgas is een van de fossiele brandstoffen. Ook andere soorten brandstoffen zijn olie, steenkool, bruinkool en turf. https://www.scholieren.com/verslag/werkstuk-natuurkunde-elektriciteit-23042 Pagina 3 van 8
Van al deze milieuvervuilde brandstoffen is aardgas het schoonste brandstof. Bij de verbranding van aardgas komen maar weinig vuile verbrandingstoffen vrij. Aardgas is ongeveer 6000 jaar geleden ontstaan. Planten en dieren in de oceanen stierven in kwamen op de bodem terecht. De resten werden bedekt met een dikke laag zand, modder en water. Door de hoge druk ontstond er olie en gas uit de resten van de planten en dieren. Vaak ontsnapte het gas en kwam in het buitenlucht terecht. Soms bleef het gas gevangen onder een ondoordringbare aardlaag. Dan ontstond er natuurlijk een gasbel. Je vindt vaak olie en aardgas dicht bij elkaar. Onder de gasvelden van Slochteren (een gemeente in Groningen) zit geen olie. Het Groningse aardgas is zogenaamd kolenmijngas. Het is gas vast ontstaan door hele dikke kolenlagen liggen op een diepte van 3tot 5 kilometers. Grote windmolens Windmolens, zoals die op Kreta staan hebben al honderden jaren voor energie gezorgd. Ze pompen het water naar boven en malen het graan ze zijn te klein om voor elektriciteit te zorgen. Met moderne windmolens die we nu hebben lukt dat wel. Als de wieken draaien maakt een windturbine elektriciteit. Overal in de wereld kunnen deze windturbines gebouwd worden. Langs het Noord Holland kanaal heeft de provinciaal elektriciteitbedrijf van Noord Holland een windmolenpark gebouwd. Daar staan vijftien windmolens op een rij. Bij windstil weer zorgt de centrale voor de elektriciteit. Soms leveren windturbines hun elektriciteit. Gelijk aan fabrieken en bedrijven. De wind staat nog erg laag op de energie lijst. Maar als olie, en allerlei andere soorten gassen opraken, wordt de wind vanzelf belangrijker. De arme landen kunnen nu al veel voordeel hebben van goedkope windenergie, want het brandhout raakt daar op. Koken en verwarmen op olie en gas is voor veel mensen duur. Een molen die is nog gemakkelijk te bouwen Energie van de zon Al onze energie komt allemaal van de zon. Elke dag verwarmt en verlicht de zon de aarde. De kolen, olie en het gas dat we verbranden, hebben we dankzij de zon. Net als nu hebben planten en dieren energie van de zon. Ongeveer een deel van alle zonne-energie zit in de resten van de dieren bewaard. https://www.scholieren.com/verslag/werkstuk-natuurkunde-elektriciteit-23042 Pagina 4 van 8
Soms vind je in steenkool nog afdrukken van planten. Die afdrukken zoals al weet heten fossielen. Steenkool olie en gas noemen we daarom fossiele brandstoffen. We verbruiken met elkaar heel veel energie voor vervoer, verwarming, verlichting en voor het maken van allerlei producten. Het leven zonder energie zou niet gemakkelijk zijn. Als we willen leven zoals we nu doen, maar dan zonder elektriciteit, dan zouden voor een ieder van ons 75 mensen werken. Ze zouden echt alles, maar dan ook alles voor ons moeten doen: trein duwen, de was doen, koken, het gras maaien, het huis vegen enzovoort. Alle huizen fabrieken en kantoren worden overdag door de zon verwarmd. In warme landen in Afrika en het Midden-Oosten worden huizen zo gebouwd dat er niet warmte binnenkomt. Want anders zou het veel te heet worden. Witte huizen weerkaatsen het zonlicht en binnen blijft het lekker koel. Sommige derde wereldlanden wonen in hutjes. Ze bouwen de hutjes onder bomen zodat het overdag niet heet wordt. Bij ons is het winter koud, dan moet het huis juist veel warmte van de zon ontvangen, maar in de zomer mag er niet te veel warmte binnenkomen dan moet het in het huis koel zijn. Het daarom niet gemakkelijk om een goede zonnehuis te bouwen. Veel ramen aan de zonkant en bomen aan de schaduwkant van het huis. De bomen houden de wind tegen, zodat de muur niet koud wordt. Aan de zijkant van dit huis zijn veel ramen om de zonnestralen door te laten. Als de zon schijnt, wordt het binnen gauw warm. De dubbele beglazing zorgt ervoor dat de warmte in huis blijft en niet naar buiten ontsnapt. Het dak en de muren zijn met glaswol beschermd. Ook daardoor kan de warmte niet gemakkelijk ontsnappen. Als de zon onder is gegaan, blijft het binnen nog lang warm. De centrale verwarming hoeft niet aan en de mensen in het huis besparen gas. Als veel mensen in een zonnehuis gaan wonen, kunnen we langer doen met de voorraden fossiele brandstoffen waar ik het net al over had. Aan de noordkant van het huis staan bomen. Ze houden de koude wind tegen. Een zonnehuis kan meer dan de helft van alle warmte uit zonne-energie halen. Een gewoon huis haalt ongeveer 15% van alle warmte uit zonne-energie. De werking van bliksem De lucht die zich heel dicht bij de grond bevindt is warmer dan de lucht in de lucht. Warme lucht is lichter dan koude licht, en stijgt daarom op. Als de warme lucht is opgestegen tot ongeveer een hoogte van 3 t/m 10 kilometer koelt de lucht snel af doordat de lucht in de omgeving veel kouder is. Daardoor ontstaan weer waterdruppels, en vervolgens kleine ijsdeeltjes. https://www.scholieren.com/verslag/werkstuk-natuurkunde-elektriciteit-23042 Pagina 5 van 8
De ijsdeeltjes worden groter en groeien uit tot hagelstenen. Op deze hagelstenen vriezen meteen weer kleine waterdruppels vast. Dit gaat zo snel dat er kleine ijssplinters van de hagelstenen afspringen, die een positieve elektrische lading hebben. De hagelstenen worden hierdoor tegelijkertijd negatief geladen, omdat de positieve lading weg is. Omdat de ijssplinters licht en klein zijn stijgen ze naar de bovenkant van de wolken, terwijl de grotere en zwaardere hagelstenen naar de onderkant van de wolk zakken. De sterke negatieve lading van de onderkant van de wolk stoot (net als bij magneten) de negatieve deeltjes onder de aarde af, die daardoor dieper in de bodem komen. De bovenste laag van de aarde wordt hierdoor positief geladen. En de onderste natuurlijk negatief. Er zijn verschillende soorten bliksems. De meest bekende bliksem is een gevorkte bliksem. Een lange witte streep die net als een boomwortel vertakt. Als een brede streep die de hemel verlicht, zie de bandbliksem. Het zijn eigenlijk een paar bliksemflitsen tegelijk. Het lijkt net of bandbliksem opzij geduwd wordt door de wind. Een hele zeldzame bliksem is de parelsnoerbliksem. Deze bliksem is opgedeeld in lichtende stukjes. Wat je dan ziet, lijkt net een ketting. Bolbliksem is de meest geheimzinnige bliksemflits. Het lijkt op een grote vuurbal die door de hemel vliegt. Net als een vliegende schotel. Het ontstaat na een blikseminslag. Onderzoekers weten niet of bolbliksem nu bestaat of niet. Het bewijs is nog steeds niet geleverd. Er zijn heel veel verhalen over. En sommige mensen denken dat bolbliksem over de straat kan rollen. Het licht van een bliksem beweegt zich met een snelheid van 300.000 kilometer per seconde. Als je dus op bijvoorbeeld 3 kilometer van een bliksem staat, dan doet het licht van die bliksem er 0. 00001 seconde over om je te bereiken. Het geluid van de donder beweegt veel langzamer, namelijk iets meer dan 300 meter per seconde. Als je dus nog steeds op 3 kilometer van de bliksem staat, dan duurt het 9 seconden voordat het geluid bij je is. Door het verschil in de snelheid van het licht en de snelheid van het geluid kun je uitrekenen hoe ver de bliksem van je weg is. Het geluid doet over elke kilometer ongeveer drie seconden. Begin langzaam te tellen op het moment dat je de flits ziet. Stel vast hoeveel seconden het duurt voor je de donder hoort. Deel dit door 3, en dan weet je hoeveel kilometer de bliksem van je verwijderd is. Het geluid van de donder kan heel ver komen, maar daarbij gaan de hogere tonen,die mensen kunnen horen, het eerst verloren. https://www.scholieren.com/verslag/werkstuk-natuurkunde-elektriciteit-23042 Pagina 6 van 8
De lage tonen komen het verste. Veel dieren kunnen die wel horen, en daarom reageren ze al ruim voor de mens op het geluid van een aankomende onweer. Ze worden onrustig en ze weten het uit ervaring dat ze vast een schuilplaats moeten gaan zoeken. Energie op waterkracht Waterkracht is op dit moment de belangrijkste duurzame energiebron in Europa bijna 20% van de elektriciteit wordt met waterkracht geproduceerd. Het wordt daarom ook wel witte steenkool genoemd. De meest bekende vorm is grootschalige waterkracht. Door een dam te bouwen in een rivier wordt een waterreservoir gevormd. Er wordt elektriciteit opgewekt door het water via een kleine opening onderin de dam, langs een grote turbine te laten stromen. Deze turbine zet de kracht van het langsstromende water om in elektriciteit. Vaak kunnen zulke centrales tienduizenden huishoudens van elektriciteit voorzien. De milieueffecten van grootschalige waterkracht zijn echter niet altijd gunstig. Kleinschalige waterkracht is echt duur. Het wordt al gebruikt in alle landen. Dit gebeurt vaak in de vorm van stromingscentrales er wordt geen reservoir gevormd, maar het beschikbare stromende water wordt direct gebruikt om een turbine aan te drijven. Deze centrales zijn vaak kleiner en kunnen aan enkele duizenden huishoudens elektriciteit leveren. Echte Energie heeft elektriciteit opgewekt met behulp van waterkracht Witte energie. Dit hoort bij een onderdeel uit van het product groene energie. Steenkool een vaste fossiele brandstof. Steenkool wordt gebruikt in elektriciteitscentrales om er elektriciteit mee op te wekken. Duurzame energiebronnen, wind, waterkracht en zonlicht. Duurzaam betekent dat deze bronnen niet opraken. Aardgas een gasvormige fossiele brandstof. Thuis verbrand je aardgas voor het verwarmen van water en om eten te koken. Een elektriciteitscentrale gebruikt aardgas voor de opwekking van elektriciteit. Zwarte energie de energie die een voorwerp heeft dankzij zijn massa en hoogte boven de grond. Energiebronnen deze kunnen energie leveren. Een energiebron kun je beschouwen als een opslagplaats van energie. Een paar voorbeelden van energiebronnen zijn de zon, fossiele brandstoffen, een batterij en de wind. Fossiele brandstoffen aardolie, aardgas en steenkool. Ze zijn op dit moment de meest gebruikte energiebronnen voor het opwekken van elektriciteit. Bewegingsenergie de energie die een voorwerp heeft dankzij zijn massa en snelheid. Broeikaseffect Om de aarde zit de atmosfeer. Deze dampkring zorgt ervoor dat schadelijke straling uit de ruimte voor een groot deel worden ze https://www.scholieren.com/verslag/werkstuk-natuurkunde-elektriciteit-23042 Pagina 7 van 8
tegengehouden. En verder dat de warmte van de aarde voor een deel wordt vastgehouden. Het is dus een soort deken die om de aarde hangt en die ervoor zorgt dat mensen, planten en dieren kunnen leven. Zonder die deken zou er geen leven mogelijk zijn. De atmosfeer bestaat uit waterdamp en koolzuur. Deze stoffen houden de warmte vast. Zouden deze stoffen er niet zijn, dan zou de aarde een stuk kouder zijn. De wereldgemiddelde temperatuur zou dan ongeveer 15 graden onder nul zijn. De atmosfeer laat het zonlicht door en kaatst die door de aarde. Wat houd het broeikas effect in. De aarde wordt verwarmd door de zon. Een gedeelte van de zonnestraling wordt door de atmosfeer terug de ruimte in gekaatst, een ander deel wordt omgezet in warmte op aarde. Ook deze warmte verdwijnt gedeeltelijk de ruimte in. Natuurlijke broeikasgassen, zoals waterdamp en koolstofdioxide. Zorgen ervoor dat de warmte die de aarde uitstraalt gedeeltelijk wordt teruggekaatst. Deze gassen leggen een warme deken om de aarde. Dit noemt men het broeikaseffect. Slot Dit was mijn werkstuk. Ik vond dit werkstuk leuk en niet moeilijk om te maken. Ik had in een paar dagen tijd alle informatie al. Zelf heb er heel wat van geleerd. Op wat voor soorten manieren wij elektriciteit gebruiken. En wat je er allemaal mee kan dat is gewoon fantastisch. Het enige nadeel er van is dat het milieu vervuilend is, maar voor de rest is het best goed. Dit was mijn werkstuk ik hoop dat er veel van geleerd heeft. Bronnen tekst: http://www. zowerkt. nl/natuur/weer/bliksem. htm http://www. spreekbeurten. malmberg. nl/spreekbeurten. asp plaatjes: http://www. google. nl/imghp?hl=nl&tab=wi&q= http://mediatheek. thinkquest. nl/~lla022/html/onweer/foto. html https://www.scholieren.com/verslag/werkstuk-natuurkunde-elektriciteit-23042 Pagina 8 van 8