Grootheden, eenheden en voorvoegsels in de elektrotechniek

Herhalingsantwoorden Novice -Cursus LES 1 t/m 3 i.p.v. LES 4
Wet van Ohm:
Hoe luid de wet van Ohm:
Spanning is U in Volt: V
U = I x R
Stroom is I in Ampère: A
I = U/R
Weerstand is R in Ohm: Ω
R = U/I
De spanning: aangeduid met het symbool U en uitgedrukt in de eenheid Volt
Als de spanning groter wordt zal (bij gelijk blijvende weerstand) de stroom groter worden.
Ofwel de spanning groter dan wordt de stroom groter.
Dit noemt men recht evenredig.
De stroom is afhankelijk van de spanning U bij gelijk blijvende weerstand.
De stroom: aangeduid met het symbool I en uitgedrukt in de eenheid Ampère
De stroom is afhankelijk van U (bij gelijk blijvende weerstand) U > is I >
De stroom is afhankelijk van R (bij gelijk blijvende spanning )
R < is I >
De weerstand: aangeduid met het symbool R en uitgedrukt in de eenheid Ohm Ω
En kan berekend worden door R = U/I
Hoe groter de weerstandswaarde hoe kleiner de stroom.
En hoe kleiner de weerstand hoe groter de stroomwaarde.
M.a.w de stroom is omgekeerd evenredig met de weerstand.
Als de spanning U en de weerstand R wordt verdubbeld in waarde zal de stroom gelijk blijven
Serie schakeling van weerstanden:
De stroom in een serie schakeling is overal gelijk
En de totale spanning is gelijk aan + som van de deelspanningen: Ut = UR1 + UR2 + UR3 +….
Over de grootste weerstand staat de grootste spanning. (evenredig met de waarde van R)
Gegeven: Drie weerstanden in serie R1,R2,R3 van 10Ω,20Ω,30Ω. Spanning is 60V
Zonder de stroom uit te rekenen is de spanning over 3 weerstanden (R1,R2 en R3) gelijk aan
UR1 = 10/10+20+30 x 60
UR2 =20/10+20+30 x 60
UR3=30/10+20+30 x 60
10/60 x 60 = 10V
20/60 x 60 = 20V
30/60 x 60 = 30V
De totale spanning over alle weerstanden is gelijk aan som van alle deelspanningen
Ut= UR1 + UR2 + UR3 = 10 + 20 + 30 = 60V
De totale weerstand in een serieschakeling is gelijk aan som van alle weerstanden
De formule voor de Rt = R1 + R2 + R3 = 10 + 20 + 30 = 60 Ω
Geef 2 formules voor de Ut = It x Rt
Ut = UR1 + UR2 + UR3
De totale stroom is gelijk aan: I = Ut / Rt
Parallelschakeling van weerstanden //:
Hierbij is de spanning U gelijk over alle weerstanden.
Bij verschillende weerstandswaarden is de stroom I verschillend.
De stroom door een weerstand wordt bepaald door de formule I = U/R
Ofwel hoe kleiner de weerstand hoe groter de stroom.
(R> = I<) en ( R< = I>) (Kleiner < groter >)
Gegeven:
Drie weerstanden parallel // R1,R2,R3 van 10Ω,20Ω,30Ω.
Spanning Ut is 60V
De grootste stroom zal door de kleinste weerstand vloeien dus die van R1=10Ω
De stoom door R1 is
IR1= U/R1 = 60/10 = 6A
De stoom door R2 is
IR2= U/R2 = 60/20 = 3A
De stoom door R3 is
IR3= U/R3 = 60/30 = 2A
pa4ton©
1
Herhalingsantwoorden Novice -Cursus LES 1 t/m 3 i.p.v. LES 4
De totale stroom is
It = IR1+ IR2 + IR3
It = 6A + 3A + 2A = 11A
Geef 2 formules voor de It = Ut/Rv en It = IR1+ IR2 + IR3
De formule voor de vervangingsweerstand is: Rv = Ut/It
1/Rv = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
Met de rekenmachine voer je het volgende in:
Rv (x¯¹) = R1(x¯¹) + R2(x¯¹) + R2(x¯¹)+ ….
De formule voor de vervangingsweerstand bij 2 (ongelijke) weerstanden parallel // is: Rv = R1 x R2
Rv (x¯¹) = R1(x¯¹) + R2(x¯¹) => ans (x¯¹)
R1+ R2
Bij 3 weerstanden met dezelfde waarde parallel //geschakeld is Rv = R/3
Voor een elektrische stroom is een spanning en een gesloten stroomkring nodig
Elektrische stroom is het verplaatsen van elektronen door een geleider
De eenheid van stroom is Ampère gebruikte letter is A
1A = 10^3 mA en 1 μA = 10^¯3 mA en 1 mA = 10^3 μA en 1 mA = 10^¯3 A en 2500mA = 2,5 A
1 μA = 10^¯6A en 1A = 10^6 μA en 1 KA = 10^6 mA en 1 μA = 10^¯9KA en 3,15 A = 3150mA
Van klein naar groot : delen met n : 1000
Van groot naar klein : vermenigvuldigen met n x 1000
Bv. 100mA = 100 : 1000 = 0,1 A
Bv. 1,25 A = 1,25 x 1000 = 1250mA
Isolatoren :
Noem 6 isolatoren: Glas,droog hout, pertinax, rubber, plastiek, mica, polyester, polystyreen,
porselein, diamant, leer, linnen, bakeliet, jutte.
Noem 2 halfgeleiders: Germanium,Silicium.
Zijn bij kamertemperatuur (in zuivere vorm) isolatoren
Om een stroom van I = 2A (ampère) door een weerstand van R = 2Ω (ohm) te sturen is een spanning
van U = I x R = 2 x 2 = 4 Volt nodig
Een ideale Ampèremeter is laag Ω
Een ideale Voltmeter is hoogohmig.
De weerstand van een geleider (draad) hangt af van:
Noem 3 dingen. Lengte, doorsnede (oppervlakte), soortelijke weerstand (soort geleider) en temp
Het elektrische vermogen dat een apparaat als een lamp, kachel of transceiver op neemt, hangt van:
P = U x I En heeft de eenheid W (Watt)
Geef twee andere formules voor P met I, U en R
P = U²
en P = I² x R
R
Wanneer men bij gelijk blijvende weerstand de stroom tweemaal zo groot maakt wordt het vermogen:
Bv. I =2A en R = 5 Ω
1e ) P = I² x R = 2² x 5 = 20 W
4² x 5 = 80 W dus 4 x
Wanneer men bij gelijk blijvende weerstand de spanning tweemaal zo groot maakt wordt het vermogen:
Bv. U = 4V en R = 8 Ω 1e ) P = U²/R = 4² : 8 = 16/8 = 2W
2e )
8² : 8 = 64/8 = 8W dus ook 4 x
Bij een serieschakeling van 2 R’s is het vermogen het grootst bij de grootste weerstand.
Bij een parallelschakeling van 2 R’s is het vermogen het laagst bij de grootste weerstand.
Energie:
Is een modern woord voor arbeid en betekent niets anders als een hoeveelheid vermogen per tijd
Formule is W = P x t ,
Gegeven: W = 2,5 KWh P_Lamp = 100 W Gevraagd: Tijd dat de lamp brand.
Oplossing: W = P x t dus 2,5KWh = 100 x t
t (in uur (h) = 2500 Wh = 25 uur
100
pa4ton©
2
Herhalingsantwoorden Novice -Cursus LES 1 t/m 3 i.p.v. LES 4
Gegeven: U = 25V; I = 0,2A Gevraagd: P in Watt
Oplossing: P = U x I = 25 x 0,2 = 5 watt
Gegeven: U = 25V; R = 5Ω Gevraagd: P in Watt
Oplossing: P = U x I of U x U/R is U² 25 x 25 = 25 x 5 = 125W 20 = I² x 5 =
R
5
Of I = U/R = 25:5 = 5A en P = U x I = 25 x 5 = 125W
Gegeven: I = 2A; R = 10Ω Gevraagd: P in Watt
Oplossing: P = U x I of I xR xI is I² x R = 2 x 2 x 10 = 40W
Of U = I x R = 2 x 10 = 20V en P = U x I = 20 x 2 = 40W
Gegeven: R = 5Ω; P = 20W Gevraagd: I in Ampère
Oplossing: P = U x I of I xR xI is P = I² x R = P = I² x R = 20 = I² dus = √4 I = 2A
R
R
5
Een voorbeeld met stroom. Gegeven: R 50Ω, P = 2W Gevraagd: I
Oplossing: P = I² x R ingevuld 2 = I² x 50 = 2 = I² x 50 = √ 4 = √I² = 0,2A
50
50
√10²
Een voorbeeld met spanning. Gegeven: R 50Ω, P = 2W Gevraagd: U
Oplossing: P = U² = P x R = U² x R of P x R = U² ingevuld 2 x 50 = U² 0f √100 = √ U² is 10V
R
R
Schrijf in exponentionele schrijfwijze (b.v 1A = 10^3mA)
GHz, Gigahertz = 1000.000.000 Hz
10^9 Hz
MV, Megavolt = 1000.000 Volt
10^6 V
KΩ, Kilo Ohms = 1000 Ω
10^3 Ω
A, Ampere = 1 A
10^0 A
mA, Milliampère= 0,001 A
10^¯ 2
μV, Micro Volt= 0.000001 V
10^¯ 6
nW, nanoWatt = 0.000000001 W
10^¯ 9
pF , picoFarad = 0,000000000001 F
10^¯12
Kleurcode:
Zwart, Bruin, Rood,
0
1
2
Ezelsbruggetje luid?
Z
B
R
Zij
Brengt Rozen
Oranje, Geel, Groen, Blauw, Violet, Grijs, Wit.
3
4
5
6
7
8
9
O
Op
G
G
Gerrit’s Graf
B
Bij
V
G
W
Vies Grijs Weer
Toepassing:
Stroombegrenzing (parallel/serie schakeling).
Spanningsbegrenzing (parallel/serie schakeling).
Geef een voorbeeld van:
Stroombegrenzing: shuntweerstand Ampère meter
Spanningsbegrenzing serie weerstand Volt meter: voorschakelweerstand van een lampje.
Zuiver Ohmse weerstand:
Hierbij zal de weerstandswaarde niet veranderen bij een veranderende frequentie.
Geef een voorbeeld van een Zuiver Ohmse weerstand? -DummyloadWaarom gebruiken we die? 2 v.b.
Om te voorkomen dat er signaal in de lucht gaat bij het meten.
Testen maximaal vermogen en harmonischen zonder signaal uit te zenden!
pa4ton©
3
Herhalingsantwoorden Novice -Cursus LES 1 t/m 3 i.p.v. LES 4
Wat is een: NTC………..
Potmeter….…
PTC……. LDR….
VDR….
Dit zijn weerstanden die temperatuur, licht, spanningsgevoelig zijn en een potmeter is een regelbare
Een Batterij bestaat uit: meerdere cellen in serie geschakelde (plus aan min).
De totale spanning van een batterij is afhankelijk van:
De som van de spanningen en de som van de in en uitwendige weerstanden.
Gegeven: EMK = Elektromotorische kracht (Bronspanning)
E1= 1,5V E2= 2V E3= 3,5V staan in serie (in goede richting) met Ri van E1 = 0,3 Ri van E2 = 0,2 Ri van
E3 = 0,5Ω met een belastingsweerstand van 13Ω.
Gevraagd: It, Pt en P in Rb
Oplossing: It = Ut : Rt is (E1 + E2 + E3) : ( Ri1 + Ri2 + Ri3 + Rb) = 7/14 = 0,5A
Ut = 1,5 + 2 + 3,5 = 7V Rt = 0,3 + 0,2 + 0,5 + 13 = 14Ω en Pt = Ut x It = 7 x 0,5 = 3,5W
PRb = It² x Rb = 0,5² x 13 = 3,25W
Spanningsbron:
Een ideale spanningsbron heeft een inwendige weerstand van zeer laag ohmig (ideaal gezien)
Stroombron:
Een ideale stroombron heeft een inwendige weerstand van zeer hoog ohmig (ideaal gezien)
Aanpassing:
Inwendig spannings - c.q vermogens -verlies minimaal is. Dit is alleen het geval wanneer de ohmse
belasting gelijk is aan de inwendige weerstand van de spanningsbron. Ri = Ru
De maximale stroom loopt er bij een Ru van nul Ω
Periodetijd (T) in Sec,ms,μs,ns,…
bij 1MHz is dat 1 μs of ƒ = 1
of 1 x 10^6 = 1MHz
10^¯ 6 Wat is de frequentie van de sinus in figuur Z en λ
Oplossing: ƒ = 1 =
1 . of 10^6 dus 200KHz C = ƒ x λ en λ = C = 300 = 1500 Meter
T 5 x 10^¯6
5
ƒ 0,2
Frequentie, golflengte, voortplantingssnelheid:
Definitie frequentie is het aantal trillingen of perioden per seconden. ƒ = frequentie in Hz of
KiloHz, is
1000Hz
is 10^3
Hz
1E3
MegaHz is
1000.000Hz
is 10^6
Hz
1E6
GigaHz. is
1000.000.000Hz
is 10^9
Hz
1E9
De lichtsnelheid is 300.000Km per/sec de letter is ƒ / C / λ
λ = Golflengte in meters, cm, mm, μm
Geef voor λ = 1meter is ƒ = C/1 = 300/1 = 300MHz ofwel 3x 10^8
1 cm = ƒ = 3x 10^10 Hz, 30 GHz,
1 cm is 300/0,01 = 30.000 MHz = 30 GHz
1 mm = ƒ = 3x 10^11 Hz, 300 GHz.
1 mm is 300/0.001= 300.000 MHz = 300 GHz
A Maximale waarde van een wisselspanning:
Geeft nog twee benamingen voor Umax U top en Amplitude
Is gelijk aan de U max = Ueff x √2 (√2 is 1,414)
B Effectieve waarde van een wisselspanning:
Is die ~ waarde die in een gelijkspanning met de zelfde waarde evenveel vermogen ontwikkeld.
Geeft de volgorde in groot, groter, grootst van wisselspanningen:
gemiddelde, effectieve, maximale spanning
0,64 x Umax, 0,707 x Umax, Umax
Ueff = Umax : √2 of x 1/√2 Umax = Ueff x √2
pa4ton©
4
Herhalingsantwoorden Novice -Cursus LES 1 t/m 3 i.p.v. LES 4
De gemiddeldewaarde van een halve periode is: Ugem = Umax x 2/π
Een frequentie van 1000Hz gaat 500 /2000 keer door de nul.
C Gemiddelde waarde:
Van één wissel spanningsperiode is nul
(2/π = 0,637)
Teken A,B,C,D in onderstaande sinus.
Figuur Z
D Momentele waarde:
Dit is de waarde op een willekeurig punt van de sinus
Dit kan minimaal (o) tot de maximale spanning Umax zijn
5 μs
Harmonischen en grond -golven/frequenties:
Harmonischen zijn: even of oneven veelvouden van een frequentie (afhankelijk van de signaalvorm)
Een zuivere sinus bevat geen harmonischen.
Een symmetrische blok spanning bevat oneven harmonischen.
Alle signalen die afwijken van een zuivere sinus bevatten wel harmonischen.
Bij AM (Amplitude modulatie) geldt als voordeel:
Eenvoudige ontvanger, grotere reikwijdte,
Heeft Minder bandbreedte t.o.v FM.
Nadeel van AM is:
Storing gevoelig. Minder kwaliteit ontvangst (beperkte bandbreedte)
Laag rendement zender.
Kenmerken van AM zijn:
Uitgangsvermogen is afhankelijk van de modulatiesterkte.
Zender werkt in klasse A/B.
Is de frequentie van de draaggolf wel constant (zendfrequentie).
Is de amplitude van de draaggolf niet constant (afhankelijk van de amplitude van het LF signaal).
Een lampje in de antennekring zal knipperend branden.
Door te sterke laagfrequent modulatie ontstaat er wel vervorming.
Uitgangsvermogen is niet constant. Bezit twee zijbanden en een draaggolf.
Bij FM (Frequentie modulatie) geldt als voordeel:
Minder gevoelig voor storing,
Kleinere reikwijdte,
Hoger rendement zender. Zender werkt in klasse C.
Nadeel van FM zijn :
Kleinere reikwijdte,
Hoger rendement zender.
Meer bandbreedte t.o.v AM
Ingewikkelde ontvanger.
Door te sterke laagfrequent modulatie ontstaat er wel vervorming.
Dus meer zijbanden aan de uitgang van de zender.
Kenmerken van FM zijn:
Uitgangsvermogen is onafhankelijk van de modulatiesterkte.
Is de frequentie van de (gemoduleerde) draaggolf niet constant.
Is de amplitude van de draaggolf wel constant.
Uitgangsvermogen is wel constant.
pa4ton©
5
Herhalingsantwoorden Novice -Cursus LES 1 t/m 3 i.p.v. LES 4
Kenmerken van FM zijn:
Een lampje in de antennekring zal daarom constant branden.
Door te sterke laagfrequent modulatie ontstaat er wel vervorming (bandbreedte wordt te groot).
Zender werkt in klasse /C.
Bezit meer zijbanden en een draaggolf.
Bij meer zijbanden is de dg spanning/amplitude minder
Is de frequentie bandbreedte afhankelijk van de frequentie en amplitude v.h. lf signaal.
Is de frequentie zwaai (deviatie) afhankelijk v.d amplitude v.h. laagfrequent signaal.
De zijband componenten hebben verschillende niveaus, en kunnen minder sterk worden naarmate deze
verder van de draaggolf weg liggen.
De grootte van de amplitude van het FM signaal is onafhankelijk van de sterkte van de LF modulatie.
De uiteindelijke zendfrequentie kan verkregen worden door meerdere vermenigvuldigingstrappen.
De bandbreedte wordt wel vergroot door deze vermenigvuldigtrappen. (met de zelfde x factor)
Geef aan wat de modulatiesoort is (FM/AM/SSB) en de boven-, onder -band en de draaggolf.
FM
onder
EZB + dg
DZB + dg
boven EZB + dg
FM
CW
Voordeel SSB t.o.v AM
Bij een SSB zender wordt de draaggolf wel onderdrukt en S/N wordt gunstiger.
Bandbreedte van de zender is kleiner waardoor er meer zenders op een band kunnen,
Vermogen is in één zijband geconcentreerd.
SSB bezit de kleinste bandbreedte van de drie genoemde modulaties.
Heeft meer vervorming door frequentie afwijking t.o.v. AM ( door het ontbreken van de draaggolf).
En heeft het grote voordeel dat al het opgewekte vermogen in een zijband is gehuisvest.
Nadeel SSB t.o.v AM
Vervorming door (draaggolf) frequentie afwijking is groter.
Duurdere ontvanger door productdetector met BFO op detector trap.
Bandbreedte:
Is het verschil van de hoogste en laagste frequentie
De bandbreedte voor spraak is van 300 tot 2700 Hz dus 2,4 KHz
Bandbreedte AM:
Voor spraak wordt 2,4 KHz (0,3 tot 2,7 KHz) gebruikt en is de totale bandbreedte 5,4 KHz.
Bandbreedte van een FM signaal:
Is groter dan AM en is minimaal 4 x 3 KHz. In de praktijk 12 kHz tot 16 KHz
(z.g.n. frequentieraster voor amateur banden op de VHF /UHF is 12,5 kHz)
pa4ton©
6