Natuurkunde H5 oefentoets Door Wolf 5.1 Hoe noemen we een

Natuurkunde H5 oefentoets
Door Wolf
5.1
1. Hoe noemen we een gesloten stroomkring die we nodig hebben om energie te verplaatsen
naar licht, warme of beweging?
2. Teken een waterstof atoom met kringen.
3. Het kan niet zomaar, maar stel dat Stan er een proton bij stopt. Bij jouw waterstof atoom.
Wat gebeurt er dan?
4. Terug naar het waterstof atoom. Stel dat Wouter er 500 elektronen in de door jou getekende
kring stopt. Is het dan nog waterstof?
5. Wat doen die elektronen? Staan ze stil?
6. Wat doen neutronen?
7. Hoe noem je een atoom met een afwijkend aantal neutronen?
8. Is een proton geladen?
9. In wat voor eenheid geven we de lading aan van een elektron?
10. Wat is de lading van een elektron in deze eenheid?
11. Jelle komt gezellig naar Kyran en geeft hem 6 elektronen. Kyran was eerst neutraal. Wat is nu
de lading van Kyran? En als Stan dan 7 elektronen van hem jat?
12. Vul in of kruis door: “Als er een vaste stof is van positief/negatief geladen ionen, dan
bewegen de elektronen/neutronen/protonen als een ____ door de stof.”
13. Peter stopt een elektron in de ene kant van een koperen stang. Lotte staat aan de andere
kant en ziet dat er één elektron bij haar kant van de stang uit komt. Dan zegt Peter: “Ik heb
een elektron via de koperen stang aan Lotte gegeven.” Klopt dit? Leg je antwoord uit.
14. Hoe noemen we het als er door middel van spanning een netto lading verplaatst wordt?
15. De hoeveelheid lading die een dwarsdoorsnede van een draad passeert per tijdseenheid
noemen we de ______.
16. Geef de eenheid hiervoor.
17. Waar staat ‘ I ‘ voor? En welke eenheid gebruiken we hiervoor?
18. Waar staat ‘ Q ‘ voor? En welke eenheid gebruiken we hiervoor?
19. Waar staat ‘ Δt ‘ voor? En welke eenheid gebruiken we hiervoor?
20. Geef de formule van ‘ I ‘ En isoleer dan ‘ Q ‘.
21. Alex zegt: “Als een batterij is aangesloten op een lampje, dan gaan de elektronen van de
negatieve pool van de batterij, via het lampje naar de positieve pool van de batterij.”
Klopt dit?
22. Wat is de ‘gaten stroom’ ?
23. Stijn zegt: “De elektrische stroom gaat van de positieve pool naar de negatieve pool van een
batterij.” Klopt dit?
24. Wat doet spanning?
25. Waar staat ‘ U ‘ voor? En welke eenheid gebruiken we hiervoor?
26. Waar staat ‘ ΔE ‘ voor? En welke eenheid gebruiken we hiervoor?
27. Geef de formule voor de spanning en isoleer dan ‘ Q ‘ .
5.2
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
Hoe noemen we het als er door een stof elektronen verplaatst kunnen worden?
Wat heeft het materiaal van zo’n stof voor invloed op de verplaatsing van de elektronen?
Hoe noemen we dit verschijnsel? En waarmee geven we dit aan?
Geef de formule voor het berekenen van de dichtheid van een stof.
Met ρ bedoelen we hier de ____.
Met ‘ m ‘ geven we de _____ aan.
Met ‘ v ‘ geven we het _____ aan.
Geef de formule voor de weerstand van een geleider.
Hier staat ‘ l ‘ voor de _____ in ____.
Hier staat ‘ A ‘ voor het _____ in ____.
Hier staat ‘ R ‘ voor de ____ in ____.
Hier staat ‘ ρ ‘ voor de _____.
Geef de berekening van ‘ A ‘ van een draad. We gaan er altijd van uit dat een draad een
ronde dwarsdoorsnede heeft.
Waar staat ‘ S ‘ voor?
Wat is de grootheid van ‘ S ‘ ?
Geef de formule voor de grootheid van ‘ S ‘.
Hoe noemen we materialen met een hele slechte geleidbaarheid?
Noem 5 voorbeelden van materialen met een slechte geleidbaarheid.
Geef twee formules voor ‘ I ‘ . Gebruik bij de één: G en U. Bij de ander: U en R.
Isoleer de tweede formule zodat je de wet van Ohm krijgt.
5.3
41.
42.
43.
44.
Teken hoe we een batterij schematisch zouden tekenen in een circuit.
Teken dan een lampje.
Wat geeft fig. 1 aan?
Djen zegt: “Als het in fig. 1 aangegeven voorwerp
‘gesloten’ is, kan er geen stroom langs.” Klopt dit?
45. Hieronder zijn vier tekeningen. Welke klopt of kloppen niet?
Leg uit.
46. Teken een weerstand.
47. In fig. 2 zie je een weerstand en twee spanningsbronnen. Wat is er speciaal aan deze 3
symbolen?
48. Thaomy heeft een batterij van 1,5 volt.
Ilse doet er een 9 volt batterij op en zegt:
“Nu kunnen we een lampje feller laten branden.”
En Thaomy zegt: “Maar dan gaan de batterijen
minder lang mee.”
Hebben ze gelijk? Leg uit.
49. Stan komt weer te laat. Rob Dettmers gooit 6 batterijen naar hem toe van ieder 9 Volt. Ze
vallen allemaal precies naast elkaar en aangesloten op elkaar op de tafel van Stan. Stan legt
er een lampje aan vast. Het lampje brand heel fel. Rob: “Zijn de batterijen serie of parallel
aangesloten?” Wat moet Stan zeggen?
50. Dan vraagt Rob: “Stel dat er 70 A door het lampje gaat. Hoeveel A gaat er dan door de derde
batterij?” Stan weet het niet. Sacha steekt haar hand op. Wat moet Sacha zeggen?
51. Teken twee circuits met 3 weerstanden. In het eerste circuit moeten de weerstanden parallel
zijn aangesloten. In het tweede circuit moeten de weerstanden serie zijn aangesloten.
52. De spanningsbron van jouw circuits zijn beiden 9 Volt. Alle weerstanden hebben dezelfde
weerstand. Zet boven elke weerstand hoeveel volt er overheen staat.
53. Alle weerstanden zijn 3 ohm. Wat is de totale stroomsterkte?
54. Geef bij elke weerstand aan van beide circuits hoeveel A erdoorheen gaat.
55. Stel je nu een circuit voor met 6 parallel aangesloten weerstanden. Door elke weerstand gaat
4 A. Wat is de totale stroomsterkte? Welke formule kan je hier dus voor gebruiken?
56. Teken twee circuits. Eentje met 2 batterijen die serie zijn aangesloten en eentje met 2
batterijen die parallel zijn aangesloten. Sluit een lampje aan op het circuit.
57. Alle batterijen van jouw twee circuits zijn 9 Volt. Teken een voltmeter over de lampjes. Wat
geven de voltmeters aan? Geef het aan bij de voltmeters in je tekening.
58. Welk lampje brandt feller, het lampje in het serie circuit of het lampje in het parallel circuit?
59. In de situatie van fig. 3 wil je weten hoeveel A er door elke weerstand gaat. Leg met stappen
uit hoe je dat berekent (Gebruik I, R1, R2 en U). Ga er vanuit dat R1 en
R2 NIET gelijk zijn aan elkaar.
60. Als R1 en R2 wel gelijk zijn aan elkaar en A = 70, hoeveel A gaat er dan
door R2?
5.4
61. In fig. 4 zie je een circuit met weerstanden. Kimberly berekent de totale weerstand
als volgt:
Klopt het wat ze doet?
62. Kimberly doet nog één berekening bij haar vorige. Welke zal
dit waarschijnlijk zijn?
63. In fig. 5 verandert Jesper weerstand R2. Wat gebeurt er met de spanning over R2 als hij de
weerstand vergroot? En wat gebeurd er met de spanning over R1? En wat gebeurt er met de
spanning bij R1 en R2 als hij de weerstand van R2 verlaagt?
64. Bereken de totale weerstand van het circuit in
fig. 6 De Ohm is weergegeven in de weerstanden.
65. Doe hetzelfde voor fig. 7
5.5
66. Wat voor natuurfactor heeft effect op een NTC en een PTC ?
67. Wat geldt er voor de weerstand van een NTC ? En voor een PTC ?
68. Teken een LDR. Wat geef je met die pijltjes aan?
69. Teken een Diode. Waar zorgt een Diode voor?
70. Hoe noemen we een Diode waar licht uitkomt?
71. Wat is meestal de weerstand van zo’n lichtgevende Diode?
72. Welke 2 symbolen (Naast de computer en de spanningsbron) heb je nodig voor het
tekenen van een ‘eenvoudige thermostaat’ ? En waar dienen deze dingen voor?
73. Hieronder zie je een paar circuits. Bij geen één van de circuits brandt het lampje. Dit
vindt Julia en Maarten heel frustrerend. Wat moeten ze doen bij elk circuit om het
lampje te laten branden?
74. Hieronder zijn een paar circuits getekend. Jermay vraagt zich af bij welke circuits het niet
veilig is aangesloten, in de zin dat het in de fik kan vliegen. Geef bij elk circuit aan of het veilig
is of niet en waarom.
75. Wat geeft fig. 8 aan?
5.6
76. Geef de formule voor het vermogen. (Met E en t)
77. Geef de eenheden voor de grootheden in je formule.
78. Geef nu de formule voor vermogen met U en I.
79. Ontleed nu de U en de I in deze formule. Welke formule krijg je dan?
80. David zegt: “Als P = U x I, dan kan je ook schrijven: P = R x I2.” Klopt dit? Waarom?
81. Wat bedoelen we met het rendement van een apparaat?
82. Geef de formule voor rendement.
5.7
83. Wat gebeurt er bij kortsluiting?
84. Waarvoor dient een zekering? Waar vind je deze in huis?
85. Wat gebeurt er met zo’n zekering als de stroomsterkte te groot wordt?
86. Wat doet de aardlekschakelaar?
87. Wat doet de aarddraad?
88. Wat zie je afgebeeld in fig. 9 ?
89. Waarvoor gebruiken we dit en hoe werkt het?
90. Heeft deze toets je geholpen?
ANTWOORDEN
5.1
1. Een elektrisch circuit.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
Dan wordt het helium. Het aantal protonen bepaalt de stof.
Ja. Het aantal protonen bepaalt de stof.
De elektronen bewegen in een baan om de kern van protonen en neutronen.
Neutronen hebben geen lading, maar zorgen ervoor dat de kern stabiel blijft.
Een isotoop.
Ja, een proton is positief geladen.
Coulomb.
- 1,602 x 10-19 coulomb (C)
6 x – 1,602 x 10-19 = -9,612 x 10-19
Als er een vaste stof is van negatief geladen ionen, dan bewegen de elektronen als een wolk
door de stof.
Nee, het is niet hetzelfde elektron. Het elektron wordt er ingestopt, duwt daarmee alle losse
elektronen in die stof naar de andere kant, waardoor er daar één uitkomt.
Elektrische stroom.
De hoeveelheid lading die een dwarsdoorsnede van een draad passeert per tijdseenheid
noemen we de stroomsterkte.
A.
I staat voor stroomsterkte, de eenheid is A. (Niet te verwarren met de oppervlakte A)
Q staat voor de verplaatste lading, de eenheid in C, Coulomb.
Δt staat voor het verschil in tijd, de eenheid in seconden.
I = Q/Δt
Q = I x Δt
Ja dit klopt. We spreken hier over de elektronen, niet de elektrische stroom. De elektrische
stroom gaat altijd van PLUS naar MIN. Daar rekenen we ook mee. Dit geldt dus ook voor
diodes. Maar de elektronen gaan van MIN naar PLUS. Hier hoef je voor de rest geen rekening
mee te houden.
De gaten stroom daar bedoelen we mee dat elke keer als een elektron wordt doorgegeven
naar links, dat dat bij het rechter atoom waar het vandaan kwam dus een gat openlaat voor
een elektron. Daar komt dan weer een elektron van het atoom daarnaast. De elektrische
stroom, de gaten stroom, van PLUS naar MIN is dus geen fysieke stroom.
Ja dit klopt dus omdat met de elektrische stroom de gatenstroom wordt bedoeld.
Spanning ‘dwingt’ de elektronen van A naar B te gaan. Hoe hoger de spanning, hoe grager de
elektronen bewegen.
U staat voor de spanning, gegeven in V, volt.
ΔE staat voor de verandering in energie, gegeven in J, Joule.
27. U = ΔE/Q
Q = ΔE/U
5.2
28. Geleiding.
29. Het materiaal kan invloed hebben op de weerstand van het materiaal. De weerstand maakt
het moeilijker voor elektronen om door de stof te bewegen.
30. Weerstand. Dat geven we aan met R, eenheid: Ω Ohm.
31. ρ = m/v Hier is ρ de dichtheid, m de massa en v het volume.
32. R = ρ x l/A Hier staat l voor de lengte in meter, A voor oppervlakte (van de dwarsdoorsnede
van een draad) in m2, R voor de weerstand in Ohm en ρ staat hier voor de soortelijke
warmte NIET DE DICHTHEID
33. A = 1/4πd 2 met d als diameter in meter.
34. Siemens.
35. G, geleidbaarheid.
36. S = 1/R
37. Isolatoren.
38. Plastic, hout, glas, rubber en lucht. (Bijvoorbeeld)
39. I = G x U en I = U/R
40. R = U/I
5.3
41.
42.
43. Een schakelaar. (Geopend)
44. Nee, je moet een schakelaar zien als een brug. Als de brug gesloten is, kunnen er wél
elektronen overheen. Als hij open staat niet. Dit ezel bruggetje om verwarring te voorkomen.
45. A klopt niet, want de A meter (stroomsterkte meter) moet in het circuit zitten. Niet er
omheen. En de V meter (Voltmeter) moet juist over iets heen staan buiten het circuit.
B klopt wel. De V meter staat over de batterij en de A meter in het circuit.
C klopt ook, de V meter staat over het lampje, de A meter in het circuit.
46.
47. A is een variabele spanningsbron, B is een wisselspanningsbron en C is een variabele
weerstand.
48. Ja beide.
49. De batterijen zijn serie aangesloten, daardoor is de stroomsterkte sterk en brandt het lampje
fel.
50. 70 A. Overal door elk iets in een totaal serie aangesloten circuit gaat dezelfde stroomsterkte.
51.
52. Bij de eerste over iedere weerstand 3 volt. Over de tweede over iedere weerstand 9 volt.
53. Bij de eerste: 3 + 3 + 3 = 9 Ohm. Rtot = 9. I = U/R = 9/9 = 1.
Bij de tweede: 1/3 + 1/3 + 1/3 = 3/3 = 1. Rtot = 1. Dan 1/1 maar dat blijft 1. I = 9/1 = 9.
54. Bij de eerste alle drie 1 A. Bij de tweede ieder 3 A.
55. 6 x 4 = 24 A. Formule: I1 + I2 + I3 = Itot
56.
57. Links: 9 Volt Rechts: 18 Volt
58. Lampje in de serie, daar staat meer volt over.
59. 1/R1 + 1/R2 = 1/Rtot 1/1/Rtot = Rtot
I x Rtot = U.
Nu kan je dit doen: IR1 = U/R1 en IR2 = U/R2
60. 70/2 = 35 A.
5.4
61. Ja dat klopt, ze doet R1 en R2 die serie zijn aangesloten alvast bij elkaar in de formule van de
parallelle weerstanden.
62. 1 gedeeld door het antwoord van de parallelle weerstand formule. Daar komt namelijk 1/Rtot
uit, maar je wilt gewoon Rtot weten.
63. De spanning over R2 wordt groter als Jesper de weerstand vergroot. De spanning wordt lager
als hij de weerstand van R2 verlaagd. De spanning van R1 wordt kleiner als de spanning over
R2 groter wordt en de spanning van R1 wordt groter als de spanning over R2 kleiner wordt.
64. Parallel rechtsboven: 1/6 + 1/7 = 13/42. Dan 1 gedeeld door ans. + 3 = 3 42/13.
Dan parallel rechtsonder: 1/8+9 + ½ = 19/34. Dan 1 gedeeld door ans. = 34/19.
Nu deze twee antwoorden als vervangingsweerstanden bij elkaar op tellen.
1
/34/19 = 19/34. 19/34 + 1/ (3 + (42/13)) = 1981/2754. Rvervanging = 1/1981/2754 = 2754/1981.
Dan de eerste losse weerstand van 4 Ohm bij deze vervangingsweerstand:
4 + 2754/1981 = 42754/1981. Dit is Rtot
Nee dit soort rare getallen krijg je niet op de toets.
65. Eerst de parallel: ¼ + 1/5 + 1/6+5 = 119/220. Dan 1 gedeeld door ans. = 220/119. Dit + 6 + 4 =
10220/119.
Rtot = 10220/119.
66. Temperatuur.
67. Hoe hoger de temperatuur bij NTC, hoe lager de weerstand. Hoe hoger de temperatuur bij
PTC, hoe hoger de weerstand.
68.
Met de pijltjes geven we licht aan.
LDR
69.
Een diode zorgt ervoor dat de stroom één richting op kan.
70. Een LED.
71. Een diode heef geen weerstand.
72. Een NTC of PTC en een variabele weerstand. De NTC en PTC zijn de ‘temperatuur meters’ en
met de variabele weerstand kun je de thermostaat eiken. Het ‘op nul’ zetten van een
apparaat.
73. A: De diode omdraaien.
B: De schakelaar sluiten en de diode omdraaien. (De batterij is omgedraaid)
C: De temperatuur omhoog brengen.
D: De temperatuur omlaag brengen.
E: Het licht aanzetten.
F: De spanningsbron aanzetten.
74. A: Niet veilig, diodes hebben geen weerstand, zonder weerstand is er kortsluiting.
B: Niet veilig, diodes hebben geen weerstand en de voltmeter lost dat niet op.
C: Veilig, er is nu een weerstand.
D: Veilig, er loopt geen stroom omdat de schakelaar niet gesloten is.
E: Veilig, er kan geen stroom door een voltmeter heen lopen.
F: Niet veilig, er is geen weerstand.
G: Niet veilig, de stroom hoeft geen weerstand te hebben dus is er kortsluiting.
H: Niet veilig, door een A-Meter kan wel stroom lopen.
I: Veilig, de diode staat in sperrichting (de batterij is omgedraaid).
75. Een wisselstroom. Hierbij verschillen de polen van positief naar negatief de hele tijd.
5.6
P = ΔE/Δt
P = W (Watt) E = J (Joule) t = s (seconden)
P=UxI
P = ΔE/Q x ΔQ/Δt hier kan je de Q’s wegstrepen. Dan krijg je weer P = ΔE/Δt
Ja, want U = R x I.
Het nuttig effect. Als je een lamp hebt voor licht, dan is het licht het rendement en de
warmte het niet nuttig effect.
82. ᵑ= Enuttig / Ein x 100 %.
76.
77.
78.
79.
80.
81.
5.7
83. Dan kunnen de elektronen zonder weerstand naar de andere kant van de spanningsbron,
waardoor het warm wordt. Zo warm dat het kan doorbranden.
84. Een zekering is een stop, deze vind je in je stoppenkast. Hij zorgt ervoor dat als de
stroomsterkte erdoorheen te groot is, dat hij dan doorbrandt of afslaat.
85. Dan brandt hij door of slaat hij af, waardoor er geen stroom meer kan lopen.
86. De aardlekschakelaar controleert de totale hoeveelheid stroom in en uit. Als hier een verschil
in is, dan gaat hij uit.
87. Een aarddraad zorgt ervoor dat als er een lek is op een apparaat, het niet via jou, maar via de
aarddraad de grond in gaat.
88. Een rekstrookje.
89. Dit gebruiken we om spanningen te meten op bijvoorbeeld palen in gebouwen. De afstand
van de draad in het rekstrookje verschilt dan, waardoor er een andere weerstand komt. Dit
kunnen we meten.
90.