uitleg les 6 elektrische schakelingen

• nask
• Middelbare school
• mavo, havo, vwo
• Leerjaar 2-4

mavo 4 natuurkunde

les 6 elektrische schakelingen

Goedendag, fijn dat jullie er zijn

• Telefoon in de telefoontas
• Boek, schrift, pen, rekenmachine, geodriehoek op tafel
• Zitten volgens de opstelling

Starter for ten, maak de vraag in je schrift.

(Herhaling)

Teken een serieschakeling van drie lampjes, een schakelaar, een ampère meter. De spanningsbron is een batterij.

Teken een parallelschakeling van een weerstand en een lampje. De spanningsbron is een stopcontact

Teken een schakeling met één lampje, een ampère meter en een voltmeter die de stroomsterkte en de spanning op het lampje meten

Laat de drie schakelingen zien aan de docent.

Doelen, wat gaan we doen.

• Uitleg en oefenen met de wet van Ohm.
• Uitleg en berekenen van het elektrische vermogen.
• Uitleg en berekenen van de elektrische energie.

Meetinstrumenten aflezen

Lees de ampère meter af

De wet van Ohm

Voor ieder apparaat geldt dat de weerstand afhankelijk is van de spanning en van de stroomsterkte.

Wordt de spanning (U) groter dan wordt de weerstand ook groter (evenredig)

Wordt de stroomsterkte (I) groter dan wordt de weerstand kleiner (omgekeerd evenredig)

We noteren dit in een formule

R=​I​​U​​

Draadweerstand

Een stroomdraad heeft ook een (kleine) weerstand.

De weerstand is afhankelijk van de lengte van de stroomdraad (l), de soortelijke weerstand (       ), deze staat in je binas in tabel 15, en de dikte van de draad (A).

Hoe groter de lengte, des te groter wordt de weerstand (evenredig)

Hoe groter de soortelijke weerstand, des te groter wordt de weerstand (evenredig)

Hoe groter de dikte van de draad, des te kleiner wordt de weerstand (omgekeerd evenredig)

De formule wordt: 

ρ

R=​A​​l⋅ρ​​

Berekenen van de weerstand

Een koperdraad met een lengte van 30 cm en een dikte van 3 mm² wordt als stroomdraad gebruikt in een stroomkring.

Bereken de weerstand

Oplossing ==> noteer de vraag

Een koperdraad met een lengte van 30 cm en een dikte van 3 mm² wordt als stroomdraad gebruikt in een stroomkring.

Bereken de weerstand

vraag: 

R = ?

Oplossing ==> mogelijke formules

Een koperdraad met een lengte van 30 cm en een dikte van 3 mm² wordt als stroomdraad gebruikt in een stroomkring.

Bereken de weerstand

Formules

vraag: 

R = ?

R=​A​​l⋅ρ​​

R=​I​​U​​

Oplossing ==> gegevens

Een koperdraad met een lengte van 30 cm en een dikte van 3 mm² wordt als stroomdraad gebruikt in een stroomkring.

Bereken de weerstand

Formules

vraag: 

R = ?

      = koper, binas 15 ==> 0,017      mm²/m

l = 30 cm = 0,30 m

A = 3 mm²

R=​A​​l⋅ρ​​

R=​I​​U​​

ρ

Ω

Oplossing ==> som (eerst kijken welke formule goed is)

Een koperdraad met een lengte van 30 cm en een dikte van 3 mm² wordt als stroomdraad gebruikt in een stroomkring.

Bereken de weerstand

Formules

vraag: 

R = ?

      = koper, binas 15 ==> 0,017      mm²/m

l = 30 cm = 0,30 m

A = 3 mm²

R=​A​​l⋅ρ​​

R=​I​​U​​

ρ

Ω

R=​A​​l⋅ρ​​

R=​3​​0,3⋅0,017​​

Oplossing ==> antwoordzin

Een koperdraad met een lengte van 30 cm en een dikte van 3 mm² wordt als stroomdraad gebruikt in een stroomkring.

Bereken de weerstand

Formules	vraag: R = ? = koper, binas 15 ==> 0,017 mm²/m l = 30 cm = 0,30 m A = 3 mm²
	R = 0,0017

R=​A​​l⋅ρ​​

R=​I​​U​​

ρ

Ω

R=​A​​l⋅ρ​​

R=​3​​0,3⋅0,017​​

Ω

Berekenen van de weerstand

Bij een practicum wordt een lampje nagemeten.

Hieronder zie je de ampère meter en de voltmeter. Bereken de weerstand

Oplossing ==> vraag en mogelijke formules

Formules

vraag: 

R = ?

R=​A​​l⋅ρ​​

R=​I​​U​​

Oplossing ==> gegevens

Formules

vraag: 

R = ?

I = 0,025 A

U = 2,0 V

R=​A​​l⋅ρ​​

R=​I​​U​​

Oplossing ==> som (kijken welke formule je moet gebruiken) en antwoordzin

Formules	vraag: R = ? I = 0,025 A U = 2,0 V
	R = 80

R=​A​​l⋅ρ​​

R=​I​​U​​

R=​I​​U​​

R=​0,025​​2,0​​

Ω

Chemische energie

De chemische energie is de energie die vrijkomt bij een chemische reactie.

Wij kennen de chemische energie in een batterij en in een brandstof.

Als de brandstof verbrand komt er warmte vrij, die warmte kunnen we weer gebruiken om water in stoom te veranderen. Die stoom beweegt dus heeft bewegingsenergie. Als die bewegende stoom tegen een molen komt gaat de molen draaien. Die draaiende beweging kunnen we verbinden aan een magneet die in een spoel gaat draaien. Dan ontstaat er elektrische stroom

https://phet.colorado.edu/sims/html/energy-forms-and-changes/latest/energy-forms-and-changes_nl.html

Chemische energie omzetten in elektrische energie

Het energie stroomdiagram

chemische energie

ketel

warmte

turbine 

bewegingsenergie

generator

elektrische energie

Chemische energie

Meestal verkregen door een fossiele brandstof. 

De vier fossiele brandstoffen zijn: 

• aardolie
• aardgas
• steenkool
• bruinkool

Voordeel: relatief goedkoop, makkelijk te gebruiken, we kennen dit product en de samenleving is er op ingericht.

Nadeel: slecht voor het milieu (CO2 => broeikaseffect), het kan op, machtsverdeling op de wereld.

Het vermogen

Het vermogen is een natuurkundige grootheid die ons iets verteld over de hoeveelheid energie die gebruikt of geleverd wordt in 1 seconde.

Het symbool is de hoofdletter P (= Power)

De eenheid is de Watt

Het vermogen is afhankelijk van de spanning (hoe groter de spanning des te groter het vermogen) en de stroomsterkte (hoe groter de stroomsterkte des te groter het vermogen).

==> P = U x I

Bereken van het vermogen

In een zaklamp zitten drie batterijen die in serie zijn geschakeld.

Door de lamp loopt een stroom van 200 mA en iedere batterij heeft een spanning van 

1,5 V

Bereken het vermogen.

Antwoord: Vraag en formule

In een zaklamp zitten drie batterijen die in serie zijn geschakeld.

Door de lamp loopt een stroom van 200 mA en iedere batterij heeft een spanning van 

1,5 V Bereken het vermogen.

P = U . I

E = P . t

vraag:

P = ?

Antwoord: Gegevens in juiste eenheid

In een zaklamp zitten drie batterijen die in serie zijn geschakeld.

Door de lamp loopt een stroom van 200 mA en iedere batterij heeft een spanning van 

1,5 V Bereken het vermogen.

P = U . I

E = P . t

vraag:

P = ?

Gegevens:

U = 3 x 1,5 = 4,5 V

I = 200 mA = 0,20 A

Antwoord: som en antwoordzin

In een zaklamp zitten drie batterijen die in serie zijn geschakeld.

Door de lamp loopt een stroom van 200 mA en iedere batterij heeft een spanning van 

1,5 V Bereken het vermogen.

P = U . I E = P . t	vraag: P = ? Gegevens: U = 3 x 1,5 = 4,5 V I = 200 mA = 0,20 A
P = 4,5 x 0,2	P = 0,9 W

Elektrische energie

De elektrische energie is een natuurkundige grootheid die aangeeft hoeveel energie er totaal wordt gebruikt gedurende de tijd dat het apparaat aan staat.

Het symbool is de hoofdletter E met klein er achter el ==>  

De eenheid is de Joule (afgekort met een hoofdletter J)

De energie is afhankelijk van het vermogen (hoe groter het vermogen des te groter is de energie) en de tijd (hoe langer de tijd, des te groter is de energie)

De formule is : 

E​el​​

E​el​​=P⋅t

Berekenen van de elektrische energie

Een straalkacheltje van 2,1 kW wordt 20 minuten gebruikt om een werkruimte te verwarmen. Bereken de elektrische energie die gebruikt wordt door de kachel.

Antwoord (vraag en formule)

Een straalkacheltje van 2,1 kW wordt 20 minuten gebruikt om een werkruimte te verwarmen. Bereken de elektrische energie die gebruikt wordt door de kachel.

formule:

Vraag: Eel = ?

E​el​​=P⋅t

Antwoord (gegevens in de juiste eenheid)

Een straalkacheltje van 2,1 kW wordt 20 minuten gebruikt om een werkruimte te verwarmen. Bereken de elektrische energie die gebruikt wordt door de kachel.

formule:

Vraag: Eel = ?

Gegevens:

P = 2,1 kW = (x 1000)  2100 W

t = 20 min = (x 60) 1200 s

E​el​​=P⋅t

Antwoord (som + antwoordzin)

Een straalkacheltje van 2,1 kW wordt 20 minuten gebruikt om een werkruimte te verwarmen. Bereken de elektrische energie die gebruikt wordt door de kachel.

formule:	Vraag: E el = ? Gegevens: P = 2,1 kW = (x 1000) 2100 W t = 20 min = (x 60) 1200 s
	Eel = 2 520 000 J (of 2,52 MJ)

E​el​​=P⋅t

E​el​​=2100⋅1200

Ga nu verder werken aan: