A IIIA 25,0

1) Je hebt een spanningsbron van 36 V, waarop je zowel een lampje A (12 V; 0,50 A) als
een lampje B (18 V; 0,75A) wilt aansluiten. Je doet dit met behulp van twee extra
weer st anden. I n de f iguur hier onder zie j e t wee mogelij ke schakelschema s
weergegeven.
a) Leg voor de figuur linksonder uit of lampje A op plaats 1 of op plaats 2 moet worden
aangesloten.
b) Bereken voor het schakelschema in de figuur links de weerstandswaarden van
weerstand 3 en weerstand 4.
c) Bereken voor het schakelschema in de figuur rechts de weerstandswaarden van
weerstand 7 en weerstand 8.
a) Door lampje B gaat de grootste stroom; dus lampje 1 = lampje B.
b)
U3
U2
I3
I1
R3
U3
I3
U4
R4
c)
12 V
I2
0,25 A
12
0,25
48
U bron (U1 U 2 ) 36 30 6 V
U4
6
8
I 4 0,75
U7
U bron U B
I7
IB
IA
R7
U7
I7
18
0,25
U8 U 7
U8
R8
I8
36 18 18 V
0,25 A
72
U A 18 12 6 V
6
12
0,50
2) De motoren van elektrische treinen in Nederland krijgen hun stroom via een koperen
bovenleiding. De weerstand van 3,0 km bovenleiding is 0,102 .
a) Bereken de dikte van de bovenleiding.
De spanningsbron van de spoorwegen levert een spanning van 1,5 kV. De stroom door de
3,0 km bovenleiding en de treinmotor en de spoorrails is 4,0 kA. De spoorrails heeft een
weerstand van 0,048 .
b) Bereken het rendement (hoeveel procent van het, in de spanningsbron
geproduceerde, vermogen komt terecht in de motor van de trein).
c) Leg uit waarom het rendement hoger wordt als je een motor hebt met hetzelfde
vermogen bij een hogere spanning.
a)
R
l
1
d
4
d
2
4
l
4 17.10
R
9
3,0.10 3
0,102
25 mm
b) Er is sprake van een serieschakeling van de bovenleiding, de motor en de rails:
De totale weerstand is:
Rtot
U bron
I tot
1,5.103
4,0.103
0,375
De weerstand van de motor is:
Rmotor
Rtot
( Rl
Rr ) 0,225
De spanning over de motor:
U motor
I motor Rmotor
0,102
0,048
900 V
Het in de motor omgezette
vermogen:
Pmotor
U motor I motor
3,6 MW
Het door de spanningsbron geleverde
vermogen: Pbron U bron I bron 6,0 MW
Het rendement is dus:
Pmotor
100 %
Pbron
3,6.10 6
100 % 60 %
6,0.10 6
c) Als de motor hetzelfde vermogen heeft bij een lagere spanning, loopt er dus minder
stroom. Er wordt dan dus minder warmte ontwikkeld in de bovenleiding en in de rails. Er
gaat dus minder energie verloren .
3) Op een batterij staat 4,5 V en 1800 mAh. Bereken de energie die deze batterij kan
leveren voordat hij leeg raakt in joule en in kWh.
De batterij kan één uur lang een stroom van 1,8 A leveren bij een spanning van 4,5 V.
De batterij kan dus één uur lang een vermogen van
leveren. Dat is dus:
E
P
E
t
8,1.10
oftewel:
P
t
8,1 3600
3
P U I
29 kJ
4,5 1,8
1 8,1.10 3 kWh .
4) Bereken de vervangingsweerstand van de onderstaande schakeling.
De weerstand van de bovenste tak is: 220 + 360 = 580 .
De weerstand van de onderste tak is: 220 + 86 = 306 .
De totale weerstand is dus: 200 .
8,1 W
5) Een NTC, een gewone weerstand en de CV (centrale verwarmingsinstallatie) zijn alledrie
in een schakeling opgenomen zoals hieronder is aangegeven. Leg uit of de NTC op plaats
1, 2 of 3 moet worden aangesloten en of de CV op plaats als 1, 2 of 3 moet worden
aangesloten om ervoor te zorgen dat de CV-installatie normaal werkt.
Een normale werking vereist dat als de temperatuur hoger
is, er in de CV-installatie minder energie wordt afgegeven
(en omgekeerd).
Er wordt in de CV-installatie meer energie afgegeven als
er een grotere spanning over staat; oftewel als er een
grotere stroom door gaat.
De spanning van de bron is constant (b.v. 230 V).
NTC materiaal heeft de eigenschap dat de
weerstandswaarde kleiner wordt als de temperatuur stijgt.
Stel de CV-installatie is weerstand 3:
Als de temperatuur stijgt, zal de weerstand van de NTC
dalen. Dus zal de weerstand van het parallelgedeelte
dalen. Er zal dan een grotere stroom door de CVinstallatie gaan.
Conclusie: De CV-installatie mag niet weerstand 3 zijn.
De CV-installatie zit in het parallelgedeelte.
Er zijn nu twee mogelijkheden:
1) De NTC zit ook in het parallelgedeelte
2) De NTC zit apart.
Stel de NTC is in het parallelgedeelte:
Als de temperatuur stijgt, zal de weerstand van de NTC dalen. Dus zal de weerstand van het
parallelgedeelte dalen. De spanning over het parallelgedeelte zal kleiner worden. Door
weerstand 3 loopt immers een grotere stroom. Dit kan alleen, als de spanning over
weerstand 3 groter (en dus over het aprallelgedeelte kleiner) is geworden. In de CVinstallatie zal dus minder energie worden omgezet.
Conclusie: Het systeem werkt goed.
Stel de NTC is apart:
Als de temperatuur stijgt, zal de weerstand van de NTC dalen. Dus zal de totale weerstand
dalen. De totale stroomsterkte, maar dus ook de stroomsterkte door het parallelgedeelte zal
groter worden. Er gaat meer stroom door de CV-installatie lopen. In de CV-installatie zal dus
meer energie worden omgezet.
Conclusie: Het systeem werkt niet goed.
Dus: NTC én CV-installatie in het parallelgedeelte!
Puntentelling
Vraag
Punten
1
8
2
9
3
3
4
5
Totaal
3
4
27
je cijfer = 1 + punten/3
This document was created with Win2PDF available at http://www.daneprairie.com.
The unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only.