Elektrische schakelingen (Natuurkunde vwo), les 3: Terugblik quiz

• newEditor
• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4-6

Introduction

Terugblikquiz met twaalf vragen over stroom, spanning, weerstand, serie, parallel, meters, componenten, vermogen, kilowattuur, rendement en zekering. Geschikt als afsluiting of toetsvoorbereiding.

Ledjes met een weerstand in serie gesoldeerd, 2015 (foto: Xofc, CC BY-SA 4.0)

EXAMENSTOF · D1 · ELEKTRISCHE SYSTEMEN

Quiz

Terugblik: Elektrische schakelingen

Les 3 van 3. Leerlingen beantwoorden individueel; bespreek na elke paar vragen kort de antwoorden. Image credit: Xofc / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Een elektron beweegt in een draad naar rechts. Welke richting heeft de stroom?

A

Naar rechts, want de stroom volgt de elektronen

B

Naar links, want elektronen hebben lading −e

C

Naar rechts, want elektronen hebben lading +e

D

Bij één elektron is er geen stroomrichting

De stroomrichting is afgesproken van + naar −: tegengesteld aan de beweging van negatieve ladingdragers. Afleiders: stroom volgt de elektronen, het teken van de lading verkeerd en denken dat één elektron geen stroom geeft. Syllabus D1.1.

Vul in

In een zoutoplossing zijn ionen de ladingdragers en in een metaal zijn dat vrije elektronen, terwijl een spanningsbron de spanning in stand houdt.

ionen

vrije elektronen

spanningsbron

protonen

isolatoren

Ionen in een oplossing, vrije elektronen in een metaal; de spanningsbron (batterij, accu) houdt de spanning in stand. Syllabus D1.1.

Zet van klein naar groot vermogen

1

Lamp: 230 V en 25 mA

2

Telefoonlader: 5,0 V en 2,0 A

3

Magnetron: 1,2 kW

4

Waterkoker: 230 V en 8,0 A

P = U·I: lamp 230 × 0,025 = 5,8 W; lader 5,0 × 2,0 = 10 W; magnetron 1,2 kW = 1200 W; waterkoker 230 × 8,0 = 1840 W = 1,8 kW. Volgorde: 5,8 W, 10 W, 1,2 kW, 1,8 kW. Verwachte fout: mA niet omrekenen (dan lijkt de lamp 5,8 kW). Syllabus D1.3.

In serie op 9,0 V staat over R2 = 40 Ω een spanning van 6,0 V. Bereken R1.

A

80 Ω

B

60 Ω

C

27 Ω

D

20 Ω

I = U2/R2 = 6,0/40 = 0,15 A; U1 = 9,0 − 6,0 = 3,0 V; R1 = U1/I = 3,0/0,15 = 20 Ω. Of met spanningsdeling: R1/R2 = U1/U2 = 3,0/6,0. Afleiders: de verhouding omgedraaid (80 Ω), Rtot als R1 (9,0/0,15 = 60 Ω) en 40 × 6,0/9,0 (27 Ω). Controle: Rtot = 60 Ω en 0,15 × 60 = 9,0 V. Syllabus D1.2.

Parallel op 9,0 V: 20 Ω en 30 Ω. Hoe groot is de stroom uit de bron?

A

0,18 A

B

0,45 A

C

0,30 A

D

0,75 A

I1 = 9,0/20 = 0,45 A en I2 = 9,0/30 = 0,30 A; Itot = 0,75 A. Of Rtot = 12 Ω en 9,0/12 = 0,75 A. Afleiders: de weerstanden opgeteld (9,0/50 = 0,18 A) en de stroom door één tak (0,45 A of 0,30 A). Syllabus D1.2.

Je wilt P van een lamp bepalen. Hoe sluit je de twee meters aan?

A

Stroommeter parallel, spanningsmeter in serie

B

Stroommeter in serie, spanningsmeter parallel

C

Stroommeter en spanningsmeter beide in serie

D

Stroommeter en spanningsmeter beide parallel

De stroommeter moet de hele stroom meten en staat in serie met de lamp; de spanningsmeter meet het verschil tussen twee punten en staat parallel aan de lamp. Dan P = U·I. Syllabus D1.2 en D1.3.

Een PTC staat op een constante spanning en warmt op. Wat gebeurt er met I?

A

I wordt groter, want R neemt toe

B

I wordt groter, want R neemt af

C

I wordt kleiner, want R neemt toe

D

I blijft gelijk, want U is constant

Een PTC heeft bij hogere temperatuur een grotere R; bij gelijke U geeft I = U/R dan een kleinere I. Afleiders: een goede stelling met een verkeerde conclusie, de NTC-redenering en vergeten dat R verandert. Syllabus D1.2.

Een diode in doorlaatrichting laat een lamp branden. Je keert de bron om. Wat meet je?

A

Vrijwel geen stroom: de lamp blijft uit

B

Dezelfde stroom, in tegengestelde richting

C

Een twee keer zo grote stroom

D

Een stroom die steeds verder oploopt

Een diode laat stroom maar in één richting door; in de andere richting is de stroom vrijwel nul. Syllabus D1.2.

Een apparaat van 1,5 kW staat 40 min aan. Hoeveel energie in kWh?

A

60 kWh

B

1,0 kWh

C

0,038 kWh

D

3,6 kWh

t = 40/60 h = 0,667 h; E = P·t = 1,5 × 0,667 = 1,0 kWh (twee significante cijfers). Afleiders: minuten niet omgerekend (1,5 × 40 = 60), P/t (0,038) en 1 kWh = 3,6 MJ verward met een getal in kWh (3,6). Controle: 1,0/1,5 = 0,67 h = 40 min. Syllabus D1.3.

Een centrale zet 800 MJ chemische energie om; 320 MJ komt als elektriciteit op het net. η?

A

60%

B

2,5·10²%

C

4,0%

D

40%

η = Enuttig/Ein = 320/800 = 0,40 = 40%. Afleiders: het verlies (60%), Ein/Enuttig (2,5·10² %) en een decimaalfout (4,0%). Syllabus D1.3: opwekking van elektriciteit.

Waterkoker 2,0 kW en föhn 1,8 kW parallel op 230 V, zekering 10 A. Wat gebeurt er?

A

Itot is 17 A, dus de zekering slaat door

B

Itot is 8,3 A, dus de zekering blijft heel

C

Itot is 1,7 A, dus de zekering blijft heel

D

Itot is 17 A, maar de zekering blijft heel

Itot = (2000 + 1800)/230 = 3800/230 = 17 A (twee significante cijfers), groter dan 10 A: de zekering smelt door. Afleiders: het gemiddelde van de takken (8,3 A), een decimaalfout (1,7 A) en een juiste stroom met een onjuiste conclusie. Syllabus D1.2 en D1.3.

Druk de eenheid volt uit in J en C.

Uit U = ΔE/Q volgt 1 V = 1 J/C. Verwachte fout: V = A·Ω of W/A noemen; die zijn ook waar, maar de vraag wil J en C. Syllabus D1.1.

Hoe zeker voel je je over dit onderwerp?

1

Heel zeker

2

Redelijk zeker

3

Niet zo zeker

4

Helemaal niet zeker

Gebruik de uitslag om te bepalen of je een onderdeel herhaalt.

EXAMENSTOF · D1 · ELEKTRISCHE SYSTEMEN

Goed gedaan!

Sterk gedaan. Je kunt nu lading, spanning en weerstand koppelen aan schakelingen, sensoren, vermogen en rendement.