Hoofdstuk 5

Nu voor straks NaSk 1 deel 3 KGT leerboek
Hoofdstuk 5 Elektrische schakelingen 1
Hoofdstuk 5: Elektrische Schakelingen
5.1 Wat weet je er nog van?
1
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
l
Ja, dat klopt.
Nee, dit apparaat meet het energieverbruik.
Ja, dat klopt.
Ja, dat klopt.
Ja, dat klopt.
Nee, het symbool voor spanning is U.
Ja, dat klopt.
Nee, het symbool voor weerstand is R.
Ja, dat klopt.
Nee, zekeringen beschermen tegen overbelasting.
Nee, je krijgt kortsluiting.
Nee, het kan opgewekt worden met fossiele brandstoffen, waarbij schadelijke stoffen
vrijkomen.
5.2 Een eenvoudige schakeling
2
a
b
de dynamo
de accu
3
Dan loopt er teveel stroom door. In een flits zal het lampje knappen.
4
Een koperen kern en een plastic buitenkant.
5
a
b
c
6
Er kan een slecht contact zijn tussen de lamp en de rest van de fiets (de massa). De stroomkring
is dan niet gesloten. Het lampje brandt niet.
Je moet beide schakelaars sluiten.
niet
niet
7
+
–
Nu voor straks NaSk 1 deel 3 KGT leerboek
5.3 Schakelaars
8
9
10
11
Hoofdstuk 5 Elektrische schakelingen 2
Nu voor straks NaSk 1 deel 3 KGT leerboek
Hoofdstuk 5 Elektrische schakelingen 3
5.4 Spanning, stroomsterkte en weerstand
12 a
b
13 I =
Dit lampje brandt goed op een spanningsbron van 6 volt. De stroomsterkte is dan 0,4 ampère.
U
6V
=
= 15 Ω
I
0,4 A
R=
U
6,0 V
=
= 1,2 A
R
5,0 
14 a
V
droger
A
+
b
R=
–
U
230 V
=
= 460 Ω of 0,46 kΩ
I
0,50 A
15 a
b
U = I x R = 0,2 A x 2,431 Ω = 0,5 V
Hij moet de stroomsterkte nauwkeuriger bepalen, bijvoorbeeld met een betere ampèremeter.
16 a
R=
b
17 a
b
U
1,5 V
=
= 333 kΩ
I
0,0000045 A
333 kΩ = 3,33 x 102 kΩ (= 3,33 x 105 Ω)
0,11 x 106 A (= 1,1 x 105 A)
0,11 x 103 kA (= 1,1 x 102 kA)
5.5 Serieschakeling
18 Rv = R1 + R2 = 5,0 Ω + 9,0 Ω = 14,0 Ω
19 a
b
c
Rv = R1 + R2 = 20 Ω + 10 Ω = 30 Ω
De stroomsterkte door beide apparaten is gelijk, want ze staan in serie.
I=
d
e
Utot
15 V
=
= = 0,52 A
Rv
30 
U1 = I x R1 = 0,5 A x 20 Ω = 10 V
U2 = I x R2 = 0,5 A x 10 Ω = 5 V
20 De spanning over weerstand R is 12 V - 10 V = 2 V.
De stroomsterkte door R is 0,2 A, want dit is gelijk aan de stroomsterkte door het lampje.
R=
U
2V
=
= 10 Ω
I
0,2 A
Nu voor straks NaSk 1 deel 3 KGT leerboek
21 a
Hoofdstuk 5 Elektrische schakelingen 4
De spanning is gelijk verdeeld over 20 lampjes. Over elk lampje staat
b
Rv =
U tot
230 V
=
= 460 Ω
I
0,50 A
c
R=
460 
U
11,5 V
= 23 Ω of R =
=
= 23 Ω
20
I
0,5 A
230 V
= 11,5 V
20
5.6 Parallelschakeling
22 I1 =
U
24 V
=
= 4,0 A
R1
6,0 
I2 =
U
24 V
=
= 6,0 A
4,0 
R2
I = I1 + I2 = 4,0 A + 6,0 A = 10,0 A
23 Eerst de stroom door R2 uitrekenen: I2 =
U
80 V
=
= 8,0 A
R2
10 
Door R1 loopt dus een stroom I1 = Itotaal - I2 = 10 A - 8,0 A = 2 A
U
80 V
Hiermee kun je R1 uitrekenen: R1 =
=
= 40 Ω
I1
2A
24 a
L2
L1
+
b
–
Eerst de stroom door het eerste lampje uitrekenen:
Ilamp1 =
U
Rlamp
=
1
4,0 V
= 0,067 A
60 
Door lampje twee loopt dus een een stroom Ilamp 2 = Itotaal - Ilamp 1 = 0,20 A - 0,067 A = 0,13 A
Hiermee kun je Rlamp 2 uitrekenen:
Rlamp 2 =
25 a
U
4,0 V
=
= 30 Ω
Ilamp 2
0,13 A
R1
I1
R2
I2
I
+
–
U = 24 V
b
I1 =
U
24 V
=
= 4,0 A
R1
6,0 
c
I2 =
U
24 V
=
= 6,0 A
4,0 
R2
Nu voor straks NaSk 1 deel 3 KGT leerboek
d
Itotaal = I1 + I2 = 4,0 A + 6,0 A = 10,0 A
e
Rv =
f
1
1
1
1
1
=
+
=
+
= 0,42
R1
6,0 
4,0 
Rv
R2
Rv =
26
Hoofdstuk 5 Elektrische schakelingen 5
U
24 V
=
= 2,4 Ω
10,0 A
Itot
1
= 2,4 Ω
0,42
1
1
1
1
1
=
+
=
+
= 0,23
R1
7,21 
11,3 
Rv
R2
Rv =
1
= 4,4 Ω
0,23
27 a
I (A)
5.7 Afsluitende vragen
5
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
U (V)
b
Je kunt aflezen dat de stroomsterkte 3,0 A is bij een spanning van 4 V.
R=
28 a
b
U
4V
=
= 1,3 Ω
I
3,0 A
Rlamp =
U
11 V
=
= 55 Ω per lampje.
I
0,2 A
c
Om te zorgen dat over elk lampje een spanning van ongeveer 11 V staat heb je 21 lampjes
nodig, want 21 x 11 V = 231 V. Dat komt het dichtst in de buurt van 230 V.
Rv = 21 x Rlamp = 21 x 55 Ω = 1155 Ω
d
I=
29 a
Utot
230 V
=
= 0,20 A
1155 
Rv
Bij apparaat 2 is er meer spanning nodig om dezelfde hoeveelheid stroom te laten lopen. De
weerstand van apparaat 2 is het grootste.
b
R=
U
2V
=
=1
I
2A
c
R=
U
5V
=
= 2,5 Ω
I
2A
30 a
L2
L1
+
–
Nu voor straks NaSk 1 deel 3 KGT leerboek
Hoofdstuk 5 Elektrische schakelingen 6
b
R1 =
U
6,0 V
=
= 12 Ω
I
0,5 A
c
R2 =
U
6,0 V
=
= 120 Ω
I
0,05 A
d
Rv = R1 = R2 = 12 Ω + 120 Ω= 132 Ω
e
I=
f
U1 = I x R1 = 0,045 A x 12 Ω = 0,5 V
U2 = I x R2 = 0,045 A x 120 Ω = 5,5 V
De meeste spanning staat over het achterlicht. Hier wordt de meeste energie omgezet. Het
achterlicht brandt het felst.
g
31 a
U
6,0 V
=
= 0,045 A
132 
Rv
Rv = R1 + R2 + R3 = 10 Ω + 10 Ω + 20 Ω = 40 Ω
U
20 V
=
= 0,50 A
Rv
40 
b
I=
c
URS = I x R2 = 0,50 A x 10 Ω = 5,0 V
32 De weerstand van de draad is constant tot 2,4 V en neemt dan sterk toe;
↑
R (Ω)
0
1
2
3
U (V) →
33 Eerst de vervangingsweerstand Rv berekenen:
1
1
1
1
1
=
+
=
+
= 0,83
R1
2
3
Rv
R2
Rv =
1
= 1,2 Ω.
0,83
Hiermee kan de spanning over de apparaten berekend worden die de voltmeter meet:
U = I x Rv = 10 A x 1,2 Ω = 12 V.
Nu kan ook de stroomsterkte door de ampèremeter berekend worden:
I1 =
U
12 V
=
= 6,0 A
R1
2,0 
34 a
Rv =
U
230 V
=
= 23 Ω
10 A
Itot
b
Rv =
U
230 V
=
= 14 Ω
16 A
Itot