2 HV Elektrische schakelingen

2 HV Elektrische schakelingen

Spanning, stroom en weerstand

1.1 Stroom

Een elektrische stroom is het bewegen van deeltjes (elektronen) door een geleider.

De definitie/omschrijving van een elektrische stroom is: Het aantal elektronen per seconde.

Goede geleiders (stoffen die de deeltjes makkelijk doorlaten) zijn metalen en koolstof.
De beweging van de deeltjes kun je vergelijken met water dat beweegt in een kraan.

De stroom geven we aan met de letter I

De stroom wordt uitgedrukt in ampere met de letter A

Als we een stroom van 5 ampere hebben dan schrijven we I = 5 A

Extra films over stroom

1.2 Spanning

De spanning zorgt er voor dat de elektronen energie meekrijgen om te bewegen. Dit kun je vergelijken met de waterdruk thuis.

Als er spanning is dan kunnen de deeltjes gaan stromen als er een gesloten stroomkring is.
Dat is een kring zonder onderbreking.

Spanning en stroom

De rode vrachtauto's zijn de deeltjes en de groene bollen de energie die de elektron mee krijgt (spanning)

1.3 Weerstand

Een apparaat bepaald de snelheid waarmee de deeltjes kunnen stromen.
Een apparaat dat veel vermogen heeft zal veel deeltjes per seconde nodig hebben om goed te werken. Daarvoor moet het apparaat een lage elektrische weerstand hebben.
Een apparaat, zoals een spaarlamp,die weinig vermogen nodig heeft, heeft veel minder deeltjes per seconde nodig. Zo een apparaat heeft een hogere weerstand voor elektriciteit.

Hoe hoger de weerstand des te meer het de deeltjes (stroom) tegenwerkt.

 

1.4 metriek: nano, micro, milli, kilo, mega en giga

Grootte waarden, kleine waarde

Eerder hebben jullie al gelleerd dat afstand, inhoud en massa anders weergegeven kunnen worden door bijv  cm, cL, mg , kg enz. 

 

Hele kleine en grote stromen, spanningen en weerstand kunnen anders opgeschreven worden.

Voorbeeld:

milli staat voor x 1/1000  anders geschreven x 10-3  5 mA = 5 x 10-3 A = 0,005 A

Kilo staat voor x 1000 anders geschreven x 10+3     5 kA = 5 x 103 A = 5000 A

Zo zijn er nog meer veel meer letters waarmee nog kleinere en grotere getallen aangegeven kunnen worden.

9L 6L 3L zelfde 3R 6R 9R
n (nano)

μ (micro)

m (milli)   k (kilo) M (Mega) G (Giga)
10-9 10-6 10-3 _ 103 106 109

De eerste kolom geeft aan hoeveel de plaatsen de komma naar links en rechts moet.

 

Bekijk het onderstaande filmpje eens waarom we met machten van 10 toepassen.

Het gebruik van de reken machine maakt het eenvoudiger.
Dit kan met de EXP of x10x toets op de rekenmachine.

Probeer in de natuurkunde alle uitkomsten wetenschappelijk te noteren. Ook in de formule.

Voor ze dan in met de exp / x10x toets.

Let op in je schrift schrijf je nooit  5 exp 6 maar 5 ● 106  (de punt staat voor x)

1.5 Oefeningen

Toets: Oefeningen H1 Spanning, stroom en weerstand.

Start

2 Wet van Ohm

De deeltjes die door een stof bewegen ondervinden een weerstand. De weerstand hangt af van het soort materiaal.

Vergelijk het met fietsen over een teerweg, klinkers, grasveld of zandpad.
De weerstand wordt steed groter van links naar rechts en kost jou dus meer energie om te bewegen.

Tegelijkertijd zullen er bij de grote weerstand van het zand minder fietsers voorbij komen dan bij een lage weerstand op de teerweg.

Er bestaat dus een relatie tussen Spanning (energie) het aantal deeltjes per seconde en de weerstand.

De letters die wij hierbij gebruiken:

Wet van Ohm
Grootheid   eenheid  
Spanning U Volt V
Stroom I Ampere A
Weerstand R Ohm

 

Het verband tussen de letter geven we aan met de formule

U = I x R

Rekenen met de wet van Ohm.

 

3 Serie schakeling

Stroom:

Een serie schakeling is een schakeling waarbij de onderdelen achter elkaar zitten zonder een vertakking. De stroom door alle onderdelen is dan ook hetzelfde.

In de schakeling hieronder zie je een voorbeeld met waterstroom en elektrische stroom

In formule vorm

Itot = I1 = I2 = enz

Spanning

Jullie kennen het vast wel als je een tuinslang vast hebt. Door met je duim op de slang te drukken gaat de straal verder maar wordt ook dunner. Dit komt omdat de druk van het water op je vinger groter wordt omdat het water er moeitlijker doorheen kan gaan. Je wilt wel even veel liter per secononde hebben dus moet het water harder stromen. De grotere druk samen met de snelheid zorgt van hetzelfde aantal Liter per seconde.

Je kan de spanning ook vergelijken met het drinken van cola door een rietje.
Hoe langer het rietjes deze te harder je moeten zuigen om even veel cola te drinken.
Jouw zuigkracht wordt verdeelt over het anatal rietjes.

In formule vorm U tot = U1 + U2 + enz

Weerstand:

De weerstand kun je ook vergelijken met het drinken door rietjes. Als je bij het drinken uit een glas meer rietjes achter elkaar zet wordt het moeilijker om uit het glas te drinken en gaat het langzamer leeg. De weerstand is dus groter.

Dit gebeurd ook in een serie schakeling. Als er meer onderdelen achter elkaar zitten dan neemt de weerstand toe en neemt de stroom af.

in formule vorm Rtot = R1+R2+...

Rekenen aan een schakeling

maak een duidelijke tekening met bovenin de weerstanden en onderin de batterij/voeding.

Zet boven elk onderdeel de U, I en R (ook bij de baterij)

Utot, Itot en Rtot zijn altijd vanuit de voeding/batterij

Rtot wordt ook wel de vervangweerstand genoemd.

Voor elk onderdeel geldt U = I x R

Voor de eigenshap van een Serie schakeling geld ook nog

Utot = U1 + U2 + ...

Itot = I1 + I2 + ...

Rtot = R1 + R2 + ...

 

De serie schakeling in werking

Reken aan een serie schakeling

4 Parallel schakeling

De parallel schakeling in beeld

Rekenen aan een parallel schakeling.

  • Het arrangement 2 HV Elektrische schakelingen is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

    Auteur
    Wim Tomassen Je moet eerst inloggen om feedback aan de auteur te kunnen geven.
    Laatst gewijzigd
    2019-06-03 10:58:50
    Licentie

    Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:

    • het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
    • het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
    • voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.

    Meer informatie over de CC Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie.

    Aanvullende informatie over dit lesmateriaal

    Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:

    Toelichting
    In dit hoofdstuk gaan jullie leren hoe stroom door een schakeling stroomt, Wat elektrische weerstand is. En Wat een elektrische spanning is en hoe deze verdeeld wordt in een schakeling.
    Eindgebruiker
    leerling/student
    Moeilijkheidsgraad
    gemiddeld
    Studiebelasting
    4 uur en 0 minuten

    Bronnen

    Bron Type
    De serie schakeling in werking
    https://www.youtube.com/watch?v=UtDXsEeH6xo
    Video
    Reken aan een serie schakeling
    https://www.youtube.com/watch?v=doRF2v_-6SQ
    Video
    De parallel schakeling in beeld
    https://www.youtube.com/watch?v=UtDXsEeH6xo
    Video
    Rekenen aan een parallel schakeling.
    https://www.youtube.com/watch?v=UtDXsEeH6xo
    Video
  • Downloaden

    Het volledige arrangement is in de onderstaande formaten te downloaden.

    Metadata

    LTI

    Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI koppeling aan te gaan.

    Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.

    Arrangement

    Oefeningen en toetsen

    Oefeningen H1 Spanning, stroom en weerstand.

    IMSCC package

    Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.

    QTI

    Oefeningen en toetsen van dit arrangement kun je ook downloaden als QTI. Dit bestaat uit een ZIP bestand dat alle informatie bevat over de specifieke oefening of toets; volgorde van de vragen, afbeeldingen, te behalen punten, etc. Omgevingen met een QTI player kunnen QTI afspelen.

    Meer informatie voor ontwikkelaars

    Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op onze Developers Wiki.