Havo 2 Hoofdstuk 4

• Natuurkunde
• Middelbare school
• mavo
• Leerjaar 2

Stroomkringen, spanningsbronnen, schakelingen, vermogen en energie. 

Leerdoelen

- Je weet wat stroomkringen zijn en hoe je ze maakt. 

- Benoemen van onderdelen van een stroomkring 

- Je weet wat spanningsbronnen zijn.

- Je ent verschillende schakelingen.

- Je weet hoe stromen en spanningen lopen in schakelingen.

- Je kan het vermogen en de energie berekenen. 

Introduceer de leerdoelen van de les

Wat weet je al over het maken van elektriciteit?

Wat is een Gesloten Stroomkring?

Een gesloten stroomkring is een stroomkring waarin er een pad is voor de elektriciteit om te stromen van de bron naar het apparaat. Bijvoorbeeld: van de ene kant van een batterij naar een lampje, door het lampje en weer terug naar de andere kant van de batterij.

Leg uit wat een gesloten stroomkring is en waarom deze belangrijk is voor het laten branden van een lampje.

Wat is een gesloten stroomkring?

1. Een stroomkring zonder apparaat.
2. Een stroomkring die open is.
3. Een stroomkring zonder bron.
4. Een stroomkring met een pad voor elektriciteit van bron naar apparaat.

Geleiders en isolatoren

Stoffen waar een elektrische stroom gemakkelijk doorheen kan lopen, heten geleiders. Stoffen die een elektrische stroom niet of heel slecht doorlaten, noem je isolatoren.

Beschrijf het verschil tussen geleiders en isolatoren. Vraag de studenten om voorbeelden te geven van beide.

Voorbeelden van geleidende stoffen

Alle metalen zijn geleiders, maar het ene metaal geleidt beter dan het andere. Koper en aluminium geleiden bijvoorbeeld beter dan ijzer en lood. Koolstof is geen metaal, maar in sommige gevallen is koolstof toch een geleider.

Geef voorbeelden van geleidende stoffen en leg uit waarom sommige stoffen beter geleiden dan andere.

Wat zijn voorbeelden van isolatoren?

1. Lood, ijzer, aluminium.
2. Metalen, koolstof, water.
3. Rubber, glas, plastic.
4. Koper, brons, zilver.

Onderdelen van een stroomkring

De onderdelen van een stroomkring zijn: spanningsbron, geleider, verbruiker en schakelaar.

Laat de onderdelen van een stroomkring zien en hoe ze werken

Wat zijn de onderdelen van een stroomkring?

1. Luidspreker, spoel, zonnepaneel, transistor
2. Spanningsbron, geleider, verbruiker, schakelaar
3. Antenne, diode, generator, knop
4. Tranformator, condensator, motor, weerstand

Stroomsterkte meten

Met een stroommeter kun je meten hoe 'sterk' de elektrische stroom door een stroomkring is. Dit noem je de stroomsterkte en wordt uitgedrukt in ampère (A).

Laat de studenten zien hoe een stroommeter eruitziet en hoe je deze gebruikt om de stroomsterkte te meten. Leg uit wat de eenheid van stroomsterkte is en waarom dit belangrijk is.

Stroomsterkte vergelijken

Je kunt de stroomsterkte (I) vergelijken met de hoeveelheid lucht die per seconde uit een opgeblazen ballon loopt. Hoe meer lading er per seconde voorbijkomt, des te groter is de stroomsterkte (I).

Leg uit hoe je de stroomsterkte kunt vergelijken met andere voorbeelden, zoals water dat uit een kraan stroomt. Dit kan de studenten helpen om het concept beter te begrijpen.

Stroomsterkte (I)

Stroomsterkte (I) wordt gemeten in Ampère (A) met behulp van een ampèremeter. Het meet de hoeveelheid stroom die door een circuit stroomt.

Laat zien hoe de stroomsterkte wordt gemeten en hoe een ampèremeter werkt

Hoe wordt stroomsterkte gemeten?

1. In Watt (W) met een wattmeter.
2. In Volt (V) met een voltmeter.
3. In Ohm (Ω) met een ohmmeter.
4. In Ampère (A) met een ampèremeter.

Wat is het symbool voor stroomsterkte?

1. Symbool stroom is (U)
2. Symbool stroom is (P)
3. Symbool stroom is (I)
4. Symbool stroom is (A)

Wat is spanning?

Spanning  is vergelijkbaar met de spanning van een opgeblazen ballon. Hoe meer spanning, hoe strakker het materiaal staat. In het geval van elektrische spanning, worden deze gemeten in volt .

Introduceer het concept van spanning en verduidelijk het met een vergelijking die studenten gemakkelijk kunnen begrijpen.

Hoe meet je spanning?

Met een spanningsmeter, ook wel bekend als een voltmeter, kun je de spanning meten. Dit apparaatje verbind je met de pluspool en de minpool van de batterij om de spanning te controleren.

Laat zien hoe een spanningsmeter werkt en hoe je deze kunt gebruiken om de spanning van een batterij te meten.

Waar vind je de spanning van een batterij?

De spanning van een batterij staat altijd vermeld op de batterij zelf. Dit kan bijvoorbeeld 1,5 volt, 9 volt of 12 volt zijn.

Laat zien waar de spanning op een batterij te vinden is en hoe studenten deze informatie kunnen gebruiken om de spanning van een batterij te bepalen.

Waar vind je de spanning van een batterij?

De spanning van een batterij staat altijd vermeld op de batterij zelf. Dit kan bijvoorbeeld 1,5 volt, 9 volt of 12 volt zijn.

Laat zien waar de spanning op een batterij te vinden is en hoe studenten deze informatie kunnen gebruiken om de spanning van een batterij te bepalen.

Hoe wordt de spanning gemeten?

1. In Watt (W) met een wattmeter.
2. In Volt (V) met een voltmeter.
3. In Ohm (Ω) met een ohmmeter.
4. In Ampère (A) met een ampèremeter.

Wat is het symbool voor Spanning?

1. Symbool spanning is (U)
2. Symbool spanning is (P)
3. Symbool spanning is (I)
4. Symbool spanning is (V)

Wat is een serieschakeling?

- Een stroomkring zonder vertakkingen 

- Als één lampje stukgaat, is de stroomkring verbroken en gaan alle lampjes uit

Laat een afbeelding zien van een serieschakeling met drie lampjes en leg uit wat een serieschakeling is.

Waarom is het niet praktisch om lampen in serie te schakelen?

- Als één lampje stukgaat, gaan alle lampjes uit 

- Het is beter om lampen parallel te schakelen om ervoor te zorgen dat de andere lampen blijven werken als er één kapotgaat

Leg uit waarom het niet praktisch is om lampen in serie te schakelen en waarom het beter is om lampen parallel te schakelen.

Wat is een nadeel van lampen in serie schakelen?

1. Het bespaart energie
2. Het zorgt voor vertakkingen in de stroomkring
3. Als één lampje stukgaat, gaan alle lampjes uit
4. Het maakt de lampen feller

Wat is een schakelaar?

Een schakelaar is een apparaat waarmee je een elektrisch circuit kunt openen of sluiten.

Geef een korte definitie van wat een schakelaar is en hoe het werkt.

Schakelaar in serie schakelen

Een schakelaar wordt in serie geschakeld met het apparaat dat aan- of uitgezet moet worden.

Leg uit wat het betekent om een ​​schakelaar in serie te schakelen en hoe dit de stroomkring beïnvloedt.

Wat is een parallelschakeling?

Een parallelschakeling is een elektrische schakeling waarbij de elementen parallel aan elkaar zijn geschakeld. In figuur 5 zie je een voorbeeld van een parallelschakeling van drie identieke lampjes.

Laat de afbeelding van de parallelschakeling zien en leg uit wat een parallelschakeling is.

Hoe verdeelt stroom zich in een parallel geschakeld circuit?

1. De stroom neemt toe naarmate er meer takken zijn
2. De stroom verdeelt zich over alle takken
3. De stroom blijft op dezelfde manier lopen als in serie geschakelde circuits
4. De stroom verdeelt zich alleen over de eerste tak

Wat gebeurt er met de spanning in een serie geschakelde batterijen?

1. De batterijspanningen worden verdeeld
2. De batterijspanningen blijven hetzelfde
3. De batterijspanningen worden opgeteld
4. De batterijspanningen worden verminderd

Wat zijn schakelingen?

- Schakelingen zijn elektrische circuits.

- Schakelingen kunnen bestaan uit verschillende onderdelen, zoals weerstanden, condensatoren en transistors.

Leg kort uit wat schakelingen zijn en welke onderdelen erin kunnen voorkomen.

Waarom schakelschema's?

- Schakelschema's zorgen voor overzicht

- Schakelschema's maken het makkelijker om een schakeling te begrijpen of te ontwerpen.

Leg uit waarom schakelschema's handig zijn en waarvoor ze gebruikt worden.

Schakelschema symbolen

- Er zijn speciale symbolen voor schakelingen

- Voorbeelden van symbolen zijn: weerstand, batterij, diode, transistor, condensator.

Laat voorbeelden zien van de belangrijkste symbolen voor schakelingen en benoem hun functies.

Zelf een schakelschema tekenen

- Schakelschema's worden van links naar rechts getekend

- Gebruik lijnen om onderdelen met elkaar te verbinden

- Gebruik symbolen om de onderdelen aan te duiden.

Laat zien hoe je zelf een eenvoudig schakelschema kunt tekenen en geef tips.

Hoe teken je een schakelschema?

1. Door onderdelen met elkaar te verbinden zonder symbolen te gebruiken.
2. Van links naar rechts, gebruik lijnen om onderdelen met elkaar te verbinden en gebruik symbolen om de onderdelen aan te duiden.
3. Van rechts naar links, gebruik cirkels om onderdelen met elkaar te verbinden en gebruik woorden om de onderdelen aan te duiden.
4. Door de onderdelen willekeurig op de pagina te plaatsen.

Waarom zijn schakelschema's handig?

1. Ze maken het moeilijker om een schakeling te begrijpen of te ontwerpen.
2. Ze zijn alleen handig voor professionals.
3. Ze zorgen voor overzicht en maken het makkelijker om een schakeling te begrijpen of te ontwerpen.
4. Ze zijn niet nodig bij het ontwerpen van schakelingen.

Wat zijn schakelingen?

1. Chemische reacties
2. Geautomatiseerde processen
3. Elektrische circuits
4. Mechanische systemen

Vermogen van een apparaat

Het vermogen van een apparaat hangt af van de spanning waarop het apparaat werkt en de stroomsterkte die door het apparaat loopt.

Leg uit wat het vermogen van een apparaat is en hoe het afhankelijk is van spanning en stroomsterkte. Gebruik voorbeelden om het te verduidelijken.

Vergelijking met stromende lucht

Om te begrijpen hoe spanning en stroomsterkte werken, maken we een vergelijking met stromende lucht. We kunnen de energie in stromende lucht gebruiken om een windmolen te laten draaien. In figuur 2 is dat schematisch getekend. Het molentje wordt door de luchtstroom uit de ballon in beweging gebracht.

Laat een afbeelding zien van de vergelijking met stromende lucht en de windmolen. Gebruik dit als een interactief element om studenten te laten nadenken over hoe de kracht van stromende lucht overeenkomt met de kracht van spanning en stroomsterkte.

Waar hangt het vermogen van een apparaat van af?

1. Gewicht en temperatuur
2. Kleur en grootte
3. Spanning en stroomsterkte
4. Vorm en textuur

Voorbeeld berekening vermogen

Een elektrisch apparaat gebruikt een stroomsterkte van 0,22 Ampère en is aangesloten op een spanning van 12 Volt.

Hoe groot is het vermogen van het apparaat?

1. U = 12 V   ;   I = 0,22 A
2. P = U x I
3. P = 12 x 0,22
4. P = 2,64 W

LET OP!!!!!

Nooit berekenen zoals in het boek.

Dat is fout!!!!!

Een gloeilamp is aangesloten op een spanning van 25 Volt. De stroom die door de lamp loopt is 2,5 Ampère. Hoe groot is het vermogen van de lamp?

Vermogen van een apparaat

Het vermogen (P) van een apparaat is de som van de vermogens van de verschillende onderdelen. Het is belangrijk voor de levensduur van de batterij om het vermogen van een apparaat zo laag mogelijk te houden.

Leg uit wat het vermogen van een apparaat is en waarom het belangrijk is om het laag te houden. Bespreek enkele manieren waarop ontwerpers het vermogen laag houden, zoals het kiezen van zuinige onderdelen en het uitschakelen van niet-essentiële onderdelen wanneer het apparaat niet wordt gebruikt.

Software en opslagcapaciteit

De software van een apparaat kan ook helpen om het vermogen laag te houden door niet-essentiële onderdelen uit te schakelen. Daarnaast wordt er onderzoek gedaan naar het vergroten van de opslagcapaciteit van batterijen en accu's, zodat apparaten langer kunnen werken bij hetzelfde vermogen.

Beschrijf hoe de software van een apparaat kan helpen om het vermogen laag te houden. Leg uit dat onderzoek naar batterij- en accucapaciteit nog steeds aan de gang is en dat er in de toekomst betere oplossingen kunnen zijn om de levensduur van de batterij te verlengen.

Schrijf 3 dingen op die je deze les hebt geleerd.

De leerlingen voeren hier drie dingen in die ze in deze les hebben geleerd. Hiermee geven ze aan wat hun eigen leerrendement van deze les is.

Schrijf 2 dingen op waarover je meer wilt weten.

De leerlingen voeren hier twee dingen in waarover ze meer zouden willen weten. Hiermee vergroot je niet alleen betrokkenheid, maar geef je hen ook meer eigenaarschap.

Stel 1 vraag over iets dat je nog niet zo goed hebt begrepen.

De leerlingen geven hier (in vraagvorm) aan met welk onderdeel van de stof ze nog moeite. Voor de docent biedt dit niet alleen inzicht in de mate waarin de stof de leerlingen begrijpen/beheersen, maar ook een goed startpunt voor een volgende les.