2de Graad 1
advertisement
Labo Elektra 2 Graad 1 de Experimentenboek deel A G. Vanheuverzwyn Plantyn WOORD VOORAF VOOR DE LEERKRACHT Welke leerplannen werden aangewend? • De leerstof is samengesteld volgens de nieuwe leerplannen van het VVKSO voor de TSO-richtingen van de tweede graad en is hoofdzakelijk bestemd voor de richtingen elektriciteit-elektronica, elektromechanica en industriële wetenschappen. De geleidelijke opbouw en vele illustraties maken de uitgave zeker ook toegankelijk voor andere studierichtingen. • Een overzicht van de leerstof gekoppeld aan de leerplaninhouden en –doelstellingen is opgenomen in de handleiding voor de leerkracht. Is het experimenteer- en labo-boek bruikbaar voor iedere school? • Bij de illustraties van de meetopstelling en experimenten zijn de kenmerken van toestellen en componenten weergegeven, deze dienen louter als voorbeeld. • De rubriek benodigdheden is niet ingevuld en geeft u de kans eigen elementen in te brengen in functie van uw labo-infrastructuur. Op die manier bent u eveneens in staat leerlingen verschillende waarden op te geven. • Het experimenteer- en laboboek kan uit elkaar gehaald worden, zodat ieder deel een afzonderlijke eenheid vormt en elke leerling zijn eigen documentatie kan toevoegen. Het is bijgevolg ook niet nodig dat de leerling het hele schooljaar het volledige boek moet dragen in zijn/haar al dikwijls te zware boekentas. Elke module vanLabo-Elektra experimentenboek volgt dezelfde opbouw: – doel van de oefening – illustratie en schema van de meetopstelling – experimenten – theoretisch gedeelte met berekeningsvoorbeeld – benodigdheden – berekeningen maken en samenvatten in tabelvorm – eigen meetopstelling tekenen – metingen uitvoeren en samenvatten in tabelvorm – grafieken tekenen – opgaven oplossen – zelfevaluatie van de leerlingen d.m.v. computersoftware – te onthouden De opgavenreeks A: is bedoeld om de leerlingen te laten nagaan of zij de basisleerstof begrepen hebben. De opgaven toetsen de kennis van begrippen en besluiten uit hun metingen en experimenten. De opgavenreeks B: bevat inzichtsvragen en biedt de mogelijkheid tot differentiatie in de moeilijkheidsgraden en bevat eveneens vakoverschrijdende vragen. De opgavenreeks C: bevat oefeningen en toepassingen op zowel de eenvoudige als de complexere schakelingen. Ook combinaties met leerinhouden van reeds geziene leerstof komen hier aan bod. De opgavenreeks D: deze reeks bestaat uit redeneringsvragen die de leerlingen moeten oplossen en waarvan ze hun antwoorden nadien kunnen controleren aan de hand van computersoftware. In een aantal delen is er eveneens gebruik gemaakt van applets. Veiligheid - Milieu? • De leerling moet zijn/haar experimenten en realisaties kunnen voorbereiden en uitvoeren rekening houdend met veiligheid en milieu. Bij verschillende oefeningen wordt expliciet gewezen op de gevaren van elektriciteit. • Er is geopteerd om te werken op veilige lage spanning. Nieuw • Om tegemoet te komen aan de filosofie van het leerplan wordt er in de vormingscomponent elektriciteit uitdrukkelijk gewerkt rond het stimuleren van de creativiteit, meetvaardigheid en het inzichtelijk denken van de leerlingen. • Om het geïntegreerd werken te bevorderen, is geopteerd om één boek per leerjaar op de markt te brengen waarin de experimenten, metingen, theorie, vragenreeksen en oefeningen vervat zitten. Dit drukt ongetwijfeld ook de kostprijs van het totaalpakket Labo-Elektriciteit voor de leerling. • In de opgaven wordt geregeld gebruik gemaakt van didactische software. De programma’s ter ondersteuning dienen als zelfevaluatie voor de leerling en hebben zeker niet de bedoeling om één of ander softwarepakket grondig te beheersen. De leerlingen kunnen eventueel thuis gratis een demoversie van MULTISIM downloaden via www.ni.com/ multisim/ . Op die manier kunnen de leerlingen een labsituatie thuis op hun scherm oproepen. Er zit ook een demo cd-rom van Multisim 10 bij de handleiding voor de leerkracht, die mag gekopieerd worden voor de leerlingen. • Ter bevordering van het leren leren: ieder deel eindigt met een onderdeel “te onthouden”. Uw bemerkingen i.v.m. deze uitgave kunt u sturen naar [email protected] of [email protected]. DANKWOORD Vooreerst wens ik de pedagogische begeleiders te bedanken voor hun steun om het leerplan op een correcte manier te interpreteren. Eveneens wens ik de leerkrachten te bedanken voor de opmerkingen geformuleerd tijdens de vergaderingen i.v.m. de nieuwe leerplannen. Mijn dank gaat ook naar de vele bedrijven voor het uitlenen en ter beschikking stellen van didactisch materiaal en illustraties. Guy Vanheuverzwyn De auteur April 2009 Inhoudsopgave DEEL 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 DEEL 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 DEEL 3 De elektrische stroomkring 5 Doel van de les Benodigdheden Teken deze stroomkring Teken het bedradingsschema op het aansluitbord of roostersteekplaats Bouw deze stroomkring op Experimenten De onderdelen van een stroomkring met beveiliging Toepassingen 1.8.1 Bouw zelf een doormeetapparaatje met lamp 1.8.2 Fietsverlichting 1.8.3 Treinleiding Opgaven Reeks A Reeks B Reeks C Te onthouden 5 6 6 6 7 7 9 12 12 13 14 16 16 16 22 25 De elektrische stroomsterkte 28 Doel van de les Benodigheden Teken deze stroomkring met de juiste symbolen Teken het bedradingsschema op het aansluitbord of de roostersteekplaat Bouw deze stroomkring op Experimenten Opgaven Reeks A Reeks B Reeks C Reeks D Te onthouden 28 28 31 32 32 32 35 35 35 38 41 44 Meettoestellen en grootheden 45 3.1 Bouw meettoestellen 3.1.1 Doel van de les 3.1.2 Uitvoering meettoestellen 3.1.3 Soorten meettoestellen 3.1.4 De universeelmeter 3.1.5 Multimeter in simulatieprogramma 3.1.6 Overzicht eenheden 3.1.7 Opgaven Reeks A Reeks B Reeks C 3.2 Aanduiding op meettoestellen 3.2.1 Doel van de oefening 3.2.2 Schaalverdeling 45 45 45 46 47 48 48 49 49 50 51 53 53 53 Inhoudsopgave 5 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 6 3.2.3 Oefeningen 3.2.4 Afkortingen 3.2.5 Opgaven Reeks A Reeks B Gebruik van universeelmeettoestellen 3.3.1 Doel van de oefening 3.3.2 Instellingen 3.3.3 Uitvoering 3.3.4 Opgaven Stroommeting 3.4.1 Doel van de oefening 3.4.2 Schakeling 3.4.3 Benodigheden 3.4.4 Uitvoering 3.4.5 Opgaven Reeks A Reeks B Reeks C Stroom- en spanningsmetingen 3.5.1 Doel van de oefening 3.5.2 Schakeling 3.5.3 Benodigdheden 3.5.4 Uitvoering 3.5.5 Opgaven Reeks A Reeks B Reeks C Universeelmeter als ohmmeter 3.6.1 Doel van de oefening 3.6.2 Schakeling 3.6.3 Benodigdheden 3.6.4 Uitvoering 3.6.5 Meet met een ohmmeter een schakelaar uit 3.6.6 Meet met een ohmmeter een zekering uit 3.6.7 Opgaven Reeks A Reeks B Te onthouden Inhoudsopgave 53 55 56 56 58 59 59 59 63 65 68 68 68 70 70 72 72 74 76 78 78 78 79 79 81 81 82 84 86 86 86 89 90 90 90 91 91 94 95 Naam: Nr.: Groep: Klas: Datum: DEEL 1 De elektrische stroomkring Dagelijks sluit of open je elektrische stroomkringen. Dat kan het licht zijn op je kamer, je fietsverlichting of je MP3-speler. 1.1 Doel van de les Afbeelding Batterij Accu Onderdeel elektrische kring Symbool Bron - - Geleider Geleiders Enkelpolige schakelaar Schakelaars Lamp Gebruikers Tabel 1.1 Deel 1 De elektrische stroomkring 7 1.2 Benodigdheden Componenten Benaming Kenmerken Bron Geleiders Schakelaar Lamp Tabel 1.2 1.3 Teken deze stroomkring 1.4 Teken het bedradingsschema op het aansluitbord of roostersteekplaat Fig. 1.1 Roostersteekplaat Leybold Didac Systems Plug-in board A4 (576 74) 8 Deel 1 De elektrische stroomkring Experimentele versie schooljaar 2008-2009 Jekanbijvoorbeeldgebruikmakenvaneenroostersteekplaat(fig.1.1)omopeenvluggeen overzichtelijkewijzedeonderdelenvaneenelektrischestroomkringmetelkaarteverbinden. Hetkruisjestelteendoorverbindingvoorvanvieraansluitpunten. 1.5 Bouw deze stroomkring op Laatjeleerkrachtdezeschakelingcontroleren. 1.6 Experimenten Watsteljeindeelektrischekringvastbijopenschakelaar? ...................................................................................................................................................... Watsteljeindeelektrischekringvastbijgeslotenschakelaar? ...................................................................................................................................................... Vergelijkwaterkring(fig.1.2)➔elektrischekring(fig.1.3) kraan waterrad pomp Fig.1.2Waterkring leiding waterinbeweging schakelaar bron ventilator leidingen Fig.1.3Elektrischekring Deel 1 De elektrische stroomkring 9 Teken deze stroomkring. Let op de polariteiten van de bron en de verbruiker. De bron is een gelijkspanningsbron. Gelijkspanning wordt aangeduid met DC en heeft een plus (+) klem en een min (-) klem. De motor van fig. 1.4 heeft eveneens een plus klem (rood) en een min klem (zwart). + - M Symbool DC-motor Fig. 1.4 DC-ventilator Vul de juiste woorden aan kies uit: kraan, pomp, waterrad, stromend water, buizen. De batterij is te vergelijken met een . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . De schakelaar is te vergelijken met een . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . De elektrische leidingen zijn te vergelijken met . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . De ventilator is te vergelijken met een . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . De elektrische stroom is te vergelijken met . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vul in De . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (batterij, schakelaar) is te vergelijken met een pomp die water in beweging brengt in een . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (open, gesloten) buizensysteem en daarvoor de nodige druk of spanning moet leveren. De pomp levert geen water, maar brengt het wel in beweging. Zo ook levert de batterij . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (geen, wel) elektronen, maar stuwt de aanwezige elektronen naar één richting. Hoeveel bedraagt de spanning van een dergelijke blokbatterij? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Deel 1 De elektrische stroomkring Experimentele versie schooljaar 2008-2009 1.7 De onderdelen van een stroomkring met beveiliging Symbool zekering Fig. 1.5 De beveiliging door bijvoorbeeld een zekering (Fig. 1.5) zorgt ervoor dat de toegelaten stroomsterkte in de kring niet overschreden wordt. Fig. 1.6 Teken het schema van Fig. 1.6 met de correcte symbolen in het onderstaande raster. In het labo is het handig om gebruik te maken van een gelijkspanningsbron of DC-bron. Net zoals een batterij heeft deze bron een plusklem (+) en een minklem (-). Handig is dat je verschillende gelijkspanningen kan instellen en aftakken. De plusklem is rood, de minklem is zwart (soms blauw). Deel 1 De elektrische stroomkring 11 DegrootheidspanningwordtaangeduidmethetsymboolUendeeenheidvoltdoorde letterV(tabel1.3). Grootheid Spanning(U) Eenheid Volt(V) Tabel1.3 Fig.1.7Regelbareenvastevoeding • Tussenwelkewaardenkanjedezespanning,uitgedruktinV,afregelen? .................................................................................................................................................. • Welkewaardeisingesteldophettoestel? .................................................................................................................................................. • Welketweevastespanningenkanjeeveneensaftakken? .................................................................................................................................................. • Despanningssoortis........................................................(gelijkspanning/wisselspanning)of =,___of____. (DC/AC.)Symbooloptoestellen .............. ----- Buiten het labo maak je eerder gebruik van wisselspanningsbronnen (afgekort door AC of symbolisch weergegevenoptoestellendoor ).Dezebronnen(fig.1.8)trefjeoveralaanwaar zichstopcontactenbevinden. ~ • • • • • Fig.1.8Stopcontactmetgebruiker Je merkt dat kennis van de Engelse taal belangrijk is om de gegevens te ontleden op de toestellen. 12 Deel 1 De elektrische stroomkring Fig. 1.9a Achterpaneel regelbare voeding Fig. 1.9b Tekst op achterpaneel • Hoeveel spanning mag er op de ingang (input) aangesloten worden? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • Hoe wordt symbolisch en in letters de spanningssoort voor de ingang voorgesteld? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • Hoeveel bedraagt de regelbare spanning op de uitgang (output)? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • Hoe wordt symbolisch en in letters de spanningssoort voor de uitgang voorgesteld? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Merk op dat onze gelijkspanningsvoeding zelf gebruik maakt van een wisselspanningsbron en aangesloten wordt op 230 V AC. Geregeld tref je op de daken van woningen en in het verkeer het gebruik van zonnepanelen aan. Ook bepaalde rekenmachines zijn uitgerust met zonnecellen en maken gebruik van lichtenergie om spanning op te wekken. Fig. 1.10 Zonnepanelen op een dak bevestigd Deel 1 De elektrische stroomkring 13 Gebruikers kunnen ook weerstanden zijn die o.a. gebruikt worden in elektronische schakelingen. Symbool weerstand Foto van weerstanden, soms voorzien van een kleurencode, in fig. 1.11. Fig 1.11 1.8 Toepassingen 1.8.1 Bouw zelf een doormeetapparaatje met lamp fig. 1.12 Voer deze schakeling uit door middel van een lamp. • Wat stel je vast bij het doormeten van een schakelaar? Kruis aan. Fig. 1.12 • Wat stel je vast bij het doormeten van een zekering? Noteer in tabel 1.4. Lamp brandt niet Schakelaar open Schakelaar gesloten Tabel 1.4 14 Deel 1 De elektrische stroomkring Lamp brandt wel Brandt de lamp, dan is de zekering wel/niet in orde. Brandt de lamp niet, dan is de zekering wel/niet defect. Om een geluid te verkrijgen bij een doorverbinding kan je de lamp vervangen door een buzzer zoals in tal van meettoestellen. • Wat stel je vast bij het doormeten van je roostersteekplaat? Noteer in tabel 1.5. Lamp brandt niet Lamp brandt wel Kruis Opening Tabel 1.5 1.8.2 Fietsverlichting • Hoe schakel je de fietsverlichting (fig. 1.13) aan in de onderstaande afbeelding? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fig 1.13 Fietsmagneto • Welke onderdelen tref je hier aan? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • Hoe gebeurt de geleiding tussen de bron en de gebruiker? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bij moderne fietsverlichting is de fietsmagneto (fig. 1.14a) rechtstreeks op de naaf aangebracht en voorziet die enkel de lamp vooraan van stroom door middel van twee draden. Deel 1 De elektrische stroomkring 15 Fig. 1.14b Achterlicht met LED’s en schakelaar Fig. 1.14a Fietsmagneto in naaf van voorwiel Fig. 1.14c Achterlicht zonder deksel • Welke onderdelen tref je aan in het achterlicht van een dergelijke fiets (fig. 1.14b en c)? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Op sommige fietsen gebeurt het inschakelen van de fietsverlichting automatisch door een lichtgevoelige aan-uitschakelaar. Fietser, laat je zien en maak gebruik van een goed functionerende fietsverlichting. Bespaar op batterijkosten en draag je steentje bij tot een beter milieu. 1.8.3 Treinleiding Bij een elektrische trein (fig. 1.15) en tram wordt gebruikgemaakt van slechts één bovengrondse leiding. De teruggeleiding gebeurt via de spoorstaven of rails. Fig. 1.15 Trein met één bovengrondse leiding 16 Deel 1 De elektrische stroomkring Fig. 1.16 Trolleybus met twee bovengrondse leidingen Een trolleybus daarentegen maakt gebruik van twee bovengrondse leidingen. De rijdraad aan de voetpadzijde is negatief en de rijdraad aan de ‘straatzijde’ is positief. Hier wordt dus gebruikgemaakt van een gelijkspanningsvoeding of DC. Deel 1 De elektrische stroomkring 17 Naam: Nr.: 1.9 Groep: Klas: Datum: Opgaven Reeks A 1)De . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . is een obstakel voor stroomdoorgang. 2)De verbindingen in een elektrische kring maak je met . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3)Een element in de elektrische kring dat elektrische energie omzet in warmte, licht, beweging, … noem je . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4)Met welk meettoestel meet je de spanning? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5)Welke spanningssoort heeft een batterij? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6)Welke spanningssoort heeft een stopcontact? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7)Hoe gebeurt de geleiding bij een trein? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reeks B 1)Los de volgende vragen op aan de hand van het kenplaatje (fig. 1.17b) van de ventilator (fig. 1.17a). Fig 1.17a Ventilator Fig. 1.17b Gegevens op kenplaatje ventilator • Is deze motor geschikt voor gelijk- of wisselspannning? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • Op welke spanning mag deze ventilator aangeschakeld worden? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • Welke polariteit heeft de rode klem? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2)Welke zijn de twee voorwaarden om een gesloten kring te verkrijgen met een gsm-adapter als belasting die is aangesloten op de viervoudige tafelcontactdoos (fig. 1.18)? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Deel 1 De elektrische stroomkring Fig. 1.18 Viervoudige contactdoos met aangesloten gsm-adapter 3)Op welke spanning en spanningssoort kan de onderstaande mixer (fig. 1.19) aangesloten worden? • spanning: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • spanningssoort: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fig. 1.19 Mixer aangesloten op stopcontact 4) Waarvoor wordt een adapter (fig. 1.20) gebruikt? ................................................................................ • Hoeveel mag zijn ingangspanning bedragen? ................................................................................ • Wat is de spanningssoort van de ingangsspanning? ................................................................................ • Hoeveel bedraagt de uitgangsspanning? ................................................................................ • Wat Fig. 1.20 Adapter met gegevens is de spanningssoort van de uitgangsspanning? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5) Van welke bron maakt de fietscomputer (fig. 1.21) gebruik? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fig 1.21 Fietscomputer Deel 1 De elektrische stroomkring 19 6) Vervolledig tabel 1.6. Afbeelding Regelbare voeding Zekeringen Kabels Geleiders Schakelaars 20 Deel 1 De elektrische stroomkring Symbool Onderdeel elektrische kring Afbeelding Symbool Onderdeel elektrische kring DC-motoren Weerstanden Halogeenlamp Tabel 1.6 Deel 1 De elektrische stroomkring 21 7) Lees aandachtig de onderstaande tekst. De Elbike is een nieuwe speler op de bromfietsmarkt. In tegenstelling tot de gangbare bromfietsen (fig. 1.22) wordt hij niet aangedreven door een benzinemotor, maar door een schone elektromotor. De ingenieurs kozen voor een accu met een spanning van 48 Volt. Dat is vier keer hoger dan de accuspanning van een gebruikelijke auto. De hogere spanning laat echter een systeem met minder stroomsterkte, dunnere kabels en minder gewicht toe. Bij de bromfiets wordt een lader geleverd zodat je de Elbike in elk stopcontact kan opladen. Optioneel is er ook een zonnelader voorzien. Fig. 1.22 • Met welk type gebruiker heb je hier te maken? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • Hoeveel bedraagt de bronspanning? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • Welk voordeel biedt deze hogere bronspanning? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • Op welke manieren kan de accu opgeladen worden? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8)Hoeveel spanning wekt deze zonnecel (fig. 1.23) op? Wat is de spanningssoort? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fig. 1.23 Zonnecel spanningsmeting 22 Deel 1 De elektrische stroomkring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9)Welke onderdelen van een elektrische kring tref je aan in een MP3-speler (fig. 1.24a en b)? Fig. 1.24a Voorkant MP3-speler Fig. 1.24b Open achterkant MP3-speler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10) Lees aandachtig de onderstaande tekst. Zoeken naar batterijen voor je zaklamp (fig. 1.25) is nu echt verleden tijd, met de introductie van de batterijloze zaklamp van Smart Power: slechts 1 minuut schudden zorgt voor een krachtige lichtbundel gedurende minimaal 2 uur. Je hoeft je vanaf nu geen zorgen meer te maken om een zaklamp die het misschien niet doet doordat de batterijen leeg zijn. Omdat gebruik wordt gemaakt van een nieuwe techniek waarbij de lamp door schudden energie opwekt, bespaart iedere gebruiker 100 procent op batterijkosten. Fig. 1.25 Batterijloze zaklamp • Waar wordt de energie bij deze lamp opgewekt? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11) Leg het verschil uit tussen een gesloten en een open stroomkring. • Gesloten stroomkring: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • Open stroomkring: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Deel 1 De elektrische stroomkring 23 Reeks C 1a)Gegeven een schakeling (fig. 1.26a) met een gelijkspanningsbron, een zekering, een open schakelaar, een gebruiker en twee voltmeters. + X1 - V1 12V In het schema stelt dit symbool een ideale gelijkspanningsbron voor. Hierbij is de spanning U constant. Het symbool van de lamp is hier anders voorgesteld zodat je bij simulatie het doorsmelten (fig. 1.26f) van de gloeidraad kan opmerken. 12V_10W J1 U1 1_AMP 2 Key = A + U2 DC 10MΩ + - 12.000 V X1 12V_10W V1 12V - + 0.000 V - U3 DC 10MΩ 4 Fig. 1.26a Wat stel je vast? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1b)Sluit de schakelaar (fig. 1.26b). J1 U1 1_AMP 2 Key = A + U2 DC 10MΩ + - 12.000 V X1 12V_10W V1 12V - + - 11.999 V U3 DC 10MΩ 4 Fig. 1.26b Wat stel je vast? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Deel 1 De elektrische stroomkring Experimentele versie schooljaar 2008-2009 1c) In de volgende schakeling (fig. 1.26c) vervang je de gelijkspanningsbron door een wisselspanningsbron. Verander eveneens de spanningssoort op de meettoestellen. V1 12Vrms 50 Hz 0° Dit symbool stelt een ideale wisselspanningsbron voor met een effectieve spanningswaarde (Vrms) van 12 V en een frequentie van 50 Hz. J1 U1 2 1_AMP U2 AC 10MΩ + - Key = A V1 12Vrms 50 Hz 0° 11.996 V + X1 12V_10W - 11.996 V U3 DC 10MΩ 4 Fig. 1.26c Wat stel je vast? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1d) In de volgende schakeling (fig. 1.26d) vervang je de lamp van 12V/10W door een lamp van 5 V/25W. Dit noem je een grotere gebruiker. Het vermogen, uitgedrukt in W, komt in deel 5 aan bod. J1 3 U1 1_AMP U2 AC 10MΩ + - 11.996 V 1 Key = A V1 12Vrms 50 Hz 0° + X1 12V_25W - 11.996 V U3 DC 10MΩ Fig. 1.26d Na enkele seconden gebeurt het volgende in de schakeling! Deel 1 De elektrische stroomkring 25 3 U1 1_AMP U2 AC 10MΩ + - 12.000 V J1 1 Key = A V1 12Vrms 50 Hz 0° X1 12V_25W + - 0.069n V U3 DC 10MΩ Fig.1.26e Despanningoverdelampis0 Vgeworden.Indesimulatiemetingwordtechtereen zeer kleine waardeaangeduid,namelijk:0,069 nVof0,069 . 10 -9 V.Dezewaardeis teverwaarlozen. Watkanjeafleidenuitdefigurendene? ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ Alsdespanningoverdelampverdwenenis,waarstaatdandespanningover? ................................................................................................................................................ 1e)Indevolgendeschakeling(fig.1.26f)vervangjedelampvan12 V/25 Wdooreenlamp van5 V/ 1W. J1 U1 1_AMP U2 AC 10MΩ + - 12.000 V Key = A V1 12Vrms 50 Hz 0° X1 5V_1W + - 12.000 V U3 DC 10MΩ Fig.1.26f Watsteljevast? ..................................................................................................................... ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ • DeopstellingenvanreeksClosjeeersttheoretischop.Daarnakanjealszelfcontrole desimulatiemetinguitvoeren(bijvoorbeeldinMultisim). • Metsimulatiekanjeopeenvluggeenoverzichtelijkemaniercomponentenenmeettoestellenineenmeetopstellingopbouwenenmetingenverrichtenopjepc. • EengratistestversievanMultisimkanjedownloadenopwww.ni.comof www.electronicsworkbench.com. 26 Deel 1 De elektrische stroomkring 1.10 Te onthouden Open stroomkring Gesloten stroomkring Schakelaar is open. Schakelaar is gesloten. Er is geen verbinding. Er is wel verbinding. In de kring vloeit geen stroom. In de kring vloeit wel stroom. De bron wordt niet belast. De bron wordt wel belast. Gloeidraadje van de lamp kan wel stuk zijn. Gloeidraadje van de lamp kan niet stuk zijn. Tabel 1.7 • Om een stroom in een elektrische kring te verkrijgen moet aan twee voorwaarden voldaan worden: 1 Een elektrisch gesloten stroomkring. 2 Er moet een batterij of bron aanwezig zijn die de elektronen rond stuwt. • Bij een auto is het meestal de negatieve klem van de accumulator (accu) die verbonden is met het frame of de massa (fig. 1.27). De tweede klem is verbonden met één draad via schakelaars naar de verschillende gebruikers. + - Hoorn Fig. 1.27 Elektrische kring auto Symbool voor frame of massa Deel 1 De elektrische stroomkring 27 • Bij antieke fietsen is één klem van de fietsmagneto of alternator vastverbonden met het frame of massa. De tweede geleider vertrekt met slechts één draad van de fietsmagneto naar de gebruikers. De spanning die opgewekt wordt, is een wisselspanning of AC. Moderne fietsen vertrekken daarentegen met twee draden vanuit de fietsmagneto (fig. 1.28a en b). Fig. 1.28a Fietsmagneto in naaf Benaming Fig. 1.28b Fietsmagneto met twee draden Elektrische kring Energieleverancier BRON Draad Verbinding Energiegebruiker Weerstand Beveiliging Zekering Symbool Tabel 1.8 • De onderdelen van een stroomkring zijn: –– Een bron die de stuwkracht in stand houdt op haar klemmen. De stuwkracht of spanning is de oorzaak. Het gevolg daarvan is een stroom in een gesloten stroomkring. –– De elektrische stroom in een lamp wordt bijvoorbeeld omgezet in licht. Dit noemt men een gebruiker. De elektrische stroom kan eveneens omgezet worden in een beweging door middel van een motor. Deze motor noem je eveneens een gebruiker. –– Verbindingsdraden zorgen ervoor dat de plusklem via een gebruiker doorverbonden wordt naar de minklem van de bron. Indien dit rechtstreeks gebeurt zonder gebruiker heb je een kortsluiting. –– Het onderdeel dat ervoor zorgt dat de keten geopend en gesloten kan worden, noem je een schakelaar. –– Een stroomkring kan beveiligd worden door middel van een zekering. • Spanning wordt gemeten met een voltmeter. 28 Deel 1 De elektrische stroomkring Een aantal symbolen samengevat in tabel 1.9. Onderwerp Symbool Omschrijving + Ideale spanningsbron Ideale kringelementen - Batterijen en accumulatoren Accumulatoren- of cellenbatterij Batterijen en accumulatoren Galvanisch element of batterij Voorkeursvorm Passieve componenten: weerstanden Andere vorm Weerstand, algemeen symbool Tabel 1.9 Deel 1 De elektrische stroomkring 29
