elektriciteit en automatisering les 2 Weerstand

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

Weerstand

Voor een serie schakeling geldt:

1. I​tot​​=I​1​​=I​2​​=....
2. I​tot​​=I​1​​+I​2​​+...
3. U​tot​​=U​1​​+U​2​​+....
4. U​tot​​=U​1​​=U​2​​=...

De grootheid en eenheid van stroomsterkte is:

1. I in Ampere
2. I in Volt
3. U in Ampere
4. U in Volt

Wat is de eenheid van de weerstand?

1. Volt
2. Ohm
3. Ampère
4. Watt

serie & parallel

Vragen:

                                                   Serie               Parallel
Aantal stroomkringen?     
effect 1 lamp losdraaien?

serie & parallel

Vragen:

                                                   Serie               Parallel
Aantal stroomkringen?           1                   meer dan     
effect 1 lamp losdraaien?   alles uit           rest blijft aan

serie & parallel

Vragen:

                                                   Serie               Parallel

Stroom constant?
Welke vindt je in huis?

serie & parallel

Vragen:

                                                   Serie               Parallel
       
Stroomsterkte constant?       Ja                      Nee
Welke vindt je in huis?                                       X

Hoe schakel je een ampèremeter?

1. Serie
2. parallel

De spanningsmeter sluit je

1. in serie aan
2. parallel aan

weerstand

Waar hangt de grote van de weerstand vanaf?

• diameter van de draad
• lengte van de draad
• het materiaal van de draad.

Waarom wordt de weerstand groter als de draad warm wordt?

• De metaalatomen gaan harder trillen en de elektronen kunnen dus moeilijker door de draad bewegen.
  

Vervangingsweerstand berekenen.

Welke regels gelden voor een serieschakeling?

I_tot = .....

U_tot = ....

R_tot = ....

Welke regels gelden voor een parallelschakeling?

U_tot = .......

I_tot =......

R_tot = .....

schuif en draaiweerstand

Schuif je B naar rechts wordt de draad langer en de weerstand groter.

Onderste plaatje zelfde. Je tekend een regelbare weerstand met een pijl erdoor.

Een constantaandraad van 20cm is aangesloten op een batterij. Er loopt een stroom van 0,33A. Bereken de stroomsterkte als je de draad vervangt door een constantaandraad van 1,20m lang.

• De 6x zo lange draad zal 6 keer zoveel weerstand hebben. Aangsloten op  dezelfde spanningsbron wordt de stroomsterkte 6x zo klein.

​6​​1​​⋅0,33A=0,055A→5,5⋅10​−2​​A

Een elektricien kan per ongeluk een draag aanraken waar 230V opstaat. De stroomsterkte  door zijn lichaam mag dan maximaal 0,010A zijn. Zonder speciale schoenen heeft zijn lichaam een weerstand van 5,2kΩ. Werkt de electricien dan veilig?

Gegeven

Gevraagd

Uitwerking

Op een autolamp staat 12V en 40W

Bereken de weerstand van de lamp.

Gegeven

Gevraagd

Uitwerking

Totale weerstand/ vervangingsweerstand serieschakeling

I=​R​t​​​​U​​

Vervangingsweerstand parallelschakeling

Bereken:

a. totale weerstand R_t

b. Totale spanning U_t

Gebruik de 3 stappen bij de berekeningen

1. Bereken eerst de totale weerstand R1,2 van R1 en R2 samen (serie)
   
2. Bereken dan de totale weerstand R3,4 van R3 en R4 samen (serie)
3. Bereken daarna met R1,2 en R3,4  de totale weerstand Rt van de hele schakeling (parallel)

Bereken de totale weerstand in het schema hiernaast.

Bereken de totale weerstand in het schema hiernaast.

Bereken de totale weerstand in het schema hiernaast.

Bereken de totale weerstand in het schema hiernaast.

Bereken de totale stroomsterkte in het schema hiernaast.

a) Leid uit de grafiek zonder te rekenen af welke van de weerstanden R1 en R2 de grootste weerstand heeft.

• R = U / I
       Als je de twee vergelijkt en je neemt dezelfde stroomsterkte I, dan zie je dat bij R1 de grootste spanning hoort, dus die heeft ook de grootste weerstand. 
  
• 
  Anders geredeneerd: bij dezelfde spanning laat R2 de meeste stroom door, dus die heeft de kleinste weerstand.

Bepaal de waarde van R2.

• We nemen een punt van de grafiek.
  
• (U,I) = (10 V, 35 mA)
  

R=​I​​U​​=​0,035​​10​​=286Ω

In deze schakeling is R₁ = 12 Ω, R₂ = 18 Ω en I1 = 0,4 A.

Bereken de spanning en stroomsterkte van de bron.

Een auto heeft een constante snelheid van 30 km/h. Op een horizontale weg ondervindt hij een rolwrijving van

100 N en een luchtweerstand van 60 N.

Welke energieomzetting vindt er plaats bij deze constante snelheid?

• Chemische energie → warmte
  
• Wat is de totale weerstand die de auto ondervindt?
  
• 160N
  

Bij 90 km/h is het vermogen van de auto 15 kW. 1 liter benzine bevat 33∙10⁶ J energie. Daarvan gebruikt de auto slechts 25% om te rijden. Bereken hoeveel km de auto met 1 liter kan rijden. 

 In de koplamp
zitten drie parallel geschakelde lampjes (LEDjes) die ieder op een spanning van 4,5 V branden. Deze spanning wordt geleverd door een spanningsbron bestaande uit drie batterijen die ieder een spanning leveren van 1,5 V

Teken in de figuur de verbindingsdraden tussen de batterijen.

 In de koplamp
zitten drie parallel geschakelde lampjes (LEDjes) die ieder op een spanning van 4,5 V branden. Deze spanning wordt geleverd door een spanningsbron bestaande uit drie batterijen die ieder een spanning leveren van 1,5 V

Teken in de figuur hoe de drie lampjes op de punten P en M van de spanningsbron zijn

aangesloten.

 In de koplamp zitten drie parallel geschakelde lampjes (LEDjes) die ieder op een spanning van 4,5 V branden. 

Als de drie lampjes branden, levert de spanningsbron een stroom van 0,028A. Bereken in dat geval de stroomsterkte door elk lampje.

• I =0,028A 
• I in elk lampje
• Het is een parallel schakeling  dus I_bron = I₁ + I₂ + I₃ 
• 0,028/3 = 9.3A 

 In de koplamp zitten drie parallel geschakelde lampjes (LEDjes) die ieder op een spanning van 4,5 V branden. 

Een van de lampjes gaat kapot.

Leg uit of de stroom, die de spanningsbron dan levert, kleiner of groter wordt of gelijk

blijft.

Op een gloeilampje staat geschreven “6,0 V / 33 Ω”. Als er een grotere spanning op komt te staan gaat het lampje stuk. Om het lampje te laten branden op een batterij van 9,0 V wordt het lampje aangesloten in serie met een weerstand R. Door deze weerstand wordt de spanning van het lampje verlaagd omdat spanning in een serieschakeling wordt verdeeld.

Bereken hoe groot de weerstand R moet zijn om ervoor te zorgen dat de spanning over het lampje 6,0 V is.

Drie weerstanden worden in serie aangesloten op een spanningsbron van 12 V. Voor de
weerstanden geldt 

R₁ = 100Ω,   R₂ = 200Ω  en   R = 300Ω. 

Teken een schema van deze schakeling

Bereken de stroomsterkte.

Bereken de spanning over elk van de drie weerstanden. V

Drie weerstanden van 60, 80 en 120 Ω staan parallel aan elkaar aangesloten op een spanningsbron van 24 V.  Teken  een schema van de schakeling.

Berekening  de vervangingsweerstand

Huiswerk voor de volgende les

Bestudeer § 3.1 en 3.2