nsk13 H5.5 Serie en parallel

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo g
• Leerjaar 3

H5.5 Serie en parallel

H5 Elekticiteit

wk 9:   H5.1-5.2 Elektrische apparaten

wk 10:  H5.3       Spanning en stroomsterkte

wk 11:  H5.4       Weerstanden

wk 12   H5.5       Serie en Parallel

wk 13:  27 mrt    Schoolexamen H5 (nsk13)

Vandaag

Formules H5.2 en H5.3 en 2 opgaven boek

Herhaling H5.4 Weerstanden + H5.5 Serie- en parallel

Energie en vermogen

Twee eenheden van ENERGIE 

• Natuurkunde       => Energie in Joule [J]
• Energiebedrijven => Energie in Kilo-Watt-hour [kWh]

ENERGIE = VERMOGEN x TIJD

• E in [J]      => P in [W]   en t in [s]
• E in [kWh] => P in [kW] en t in [h]

opg. 21 p. 109

Om een liter water uit de kraan aan de kook te brengen, is gemiddeld 360 kJ energie nodig. 
De waterkoker heeft een vermogen van 1800 W. 
Bereken hoelang het duurt voordat je met deze waterkoker 1,5 liter aan de kook hebt.

 (bereken eerst hoeveel tijd het kost om 1 liter water te koken)

Gegevens:

• E = 360 kJ = 360 000 J (1 liter)
• P = 1800 W

Gevraagd:

• t = ? sec.  van 1,5 liter water

Formule:

• E = P x t  ;  t = E : P

Uitwerking:

t = 360 000 : 1800 = 200 s (1 liter)

Antwoord:

=> 0,5 liter is 200 : 2 =100 s

=> 1,5 liter is 100 x 3 = 300 s 

P = U x I

P = vermogen             in watt (W)

U = spanning              in volt (V)

I = stroomsterkte      in ampère (A)

• De batterij heeft een spanning van 6 V                                                                       en een stroomsterkte van 2 A. Hoe groot                                                                         is het het vermogen van dit lampje?

De hoeveelheid elektrische energie die een apparaat per seconde verbruikt

Een maat voor de hoeveelheid elektrische energie die de stroom met zich mee draagt. De eenheid van spanning is volt (V)

Capaciteit

Capaciteit = stroomsterkte x tijd

Grootheid	Symbool	Eenheid	Afkorting
Capaciteit	C	Ampère-uur	Ah
Tijd	t	Uur	h
Stroomsterkte	I	Ampère	A

C = I x t

opg. 23 p. 118

Lees de specificaties bij de muziekspeler:

De specificaties:

* 64 GB-geheugen

* Werkt op één oplaadbare ingebouwde Li-polymeerbatterij van 3,7 V, 500 mAh, gedurende 20 uur

* oplaadtijd: 70 min

Bereken het elektrisch vermogen van deze muziekspeler?

Gegevens/gevraagd:

• U = 3,7 V 
• C = 500 mAh = 0,500 Ah
• tdraaien = 20 h
• topladen = 70 min
• P = ? W  (eerst "I" berekenen)

Formule:

• P = U x I
• C = I x t  => I = C : t

Uitwerking/antwoord:

I = C : t = 0,5 : 20 =  0,025 A

P = U x I = 3,7 x 0,025 = 0,09 W

Het vermogen is dus 0,09 W

(let op: oplaadtijd zegt niks over vermogen)

De wet van Ohm

U = I x R

Hoe hoger de spanning, hoe groter de stroomsterkte. 

Hoe groter de weerstand, hoe lager de stroomsterkte. 

P = U x I

P = vermogen             in watt (W)

U = spanning              in volt (V)

I = stroomsterkte      in ampère (A)

• De batterij heeft een spanning van 6 V                                                                       en een stroomsterkte van 2 A. Hoe groot                                                                         is het het vermogen van dit lampje?

De hoeveelheid elektrische energie die een apparaat per seconde verbruikt

Een maat voor de hoeveelheid elektrische energie die de stroom met zich mee draagt. De eenheid van spanning is volt (V)

Serieschakeling

Stroomsterkte:

• Stroomsterkte overal gelijk
• Itot = I1 = I2 = I3
  

spanning:

• Spanning verdeeld zich
• U_tot = U₁ + U₂ + U₃
  

Weerstand:

• Totale weerstand (vervangingsweerstand) tel je bij elkaar op
• Rv = R1 + R2 + R3
• Bepaal altijd eerst Rv en daarna I  

Parallelschakeling

Stroomsterkte:

• stroomsterkte verdeelt zich over de stroomkringen
• I_tot = I₁ + I₂ + I₃
  

spanning:

• Spanning is gelijk per stroomkring
• U_tot = U₁ = U₂ = U₃
  

Weerstand:

• de vervangingsweerstand kun je niet zomaar bij elkaar optellen
• 1/R_v = 1/R₁ + 1/R₂ + ... 
• Of bij 2 weerstanden: R_v = (R₁ x R₂) : (R₁ + R₂) 

Gemengde schakeling

1. Wat is de stroomsterkte in de bovenste twee lampjes

• 8 A (10 - 2 = 8 A)

De totale spanning is 12 volt; 

2. Wat is de spanning in het onderste lampje 

• 12 V (onderste lampje)

3. En van de bovenste twee?

• 6 V (ieder 6 V bovenste lampje)

Vervanginsweerstand

Vervangingsweerstand = De TOTALE weerstand

In serie:

• Rv = R1 + R2 + R2 + ....

In Parallelschakeling:

• 1/Rv = 1/R1 + 1/R2 + ...  (boek)
• Rv = (R1 x R2) : (R1 + R2)   
  

20 Ω

20 Ω

5 Ω

5 Ω

Vervanginsweerstand

Stel F1 = 20 Ω  en F2 = 5 Ω => wat is Rv bij serie?

Formule Rv,serie = 

• Rv = R1 + R2 = 20 + 5 = 25 Ω

Stel F1 = 20 Ω en F2 = 5 Ω => wat is Rv bij parallel?

Formule Rv,par. = 

• Rv,par =  (R1 x R2) : R1 + R2) = 
• Rv,par = (20 x 5) : (20+5) = 100 : 25 = 4 Ω
  

• 1/Rv = 1/R1 + 1/R2 = 1/20 + 1/5 = 1/4 = 0,25
• Rv = 1 : 0,25 = 4 Ω

20 Ω

20 Ω

5 Ω

5 Ω

Rekenen Formules H5

Kosten E = E x kWh-prijs

E = P x t

P = U x I

C = I x t

U = I x R 

Rv,serie = R1 + R2 + ..

Rv,par = (R1 x R2) : (R1 + R2) 

kWh-prijs =  € 0,25

E = Energie         [J]   of [kWh]

P = Vermogen     [W]  of [kW]

t = Tijd                 [s]   of [h]

U = Spanning      [V]

I = Stroomsterkte [A]

C = capaciteit       [Ah] (t in uur!)

R = Weerstand    [Ω]

Rv = vervangingsweerstand [Ω]

En nu aan de slag...

Klaar:

Lees H5.4 van het leerboek goed door (p. 130 - beheersen)

Maak opgaven 13 t/m 20 (p. 115 - Beheersen)

Serieschakeling

Stroomsterkte:

• Stroomsterkte overal gelijk
• Itot = I1 = I2 = I3
  

spanning:

• Spanning verdeeld zich
• U_tot = U₁ + U₂ + U₃
  

Weerstand:

• Totale weerstand (vervangingsweerstand) tel je bij elkaar op
• Rv = R1 + R2 + R3
• Bepaal altijd eerst Rv en daarna I  

Parallelschakeling

Stroomsterkte:

• stroomsterkte verdeelt zich over de stroomkringen
• I_tot = I₁ + I₂ + I₃
  

spanning:

• Spanning is gelijk per stroomkring
• U_tot = U₁ = U₂ = U₃
  

Weerstand:

• de vervangingsweerstand kun je niet zomaar bij elkaar optellen
• 1/R_v = 1/R₁ + 1/R₂ + ... 
• Of bij 2 weerstanden: R_v = (R₁ x R₂) : (R₁ + R₂) 

Vandaag

• Practicum Proef 3 + Proef 4

• Korte instructie H12.4 (rest zelfstudie!)

 

• vragen over H12

Practicum Proef 3 + Proef 4

Proef 3: de vervangingsweerstand v/e serieschakeling

Proef 4: De vervangingsweerstand v/e parallelschakeling

Lees beide practicums goed door.

Formule:

U = I x R  <=>  R = U : I

Zoek de formule op voor Rv voor serie- en parallelschakeling!

Vandaag

• Practicum Proef 3 + Proef 4

• Zelfstudie: alles af van H12!

 

• vragen over H12