Basis schakelingen

Om de verschillende componenten goed samen te laten werken moeten we weten hoe we ze onderling verbinden. De stroom moet immers wel door de componenten heen kunnen lopen. We moeten een stroomkring maken waarmee we de functie krijgen waar we naar op zoek zijn en dat kan de componenten aan elkaar te verbinden met een:

 

Serie schakeling

In ons basiscircuit met een batterij en een ledje loopt de stroom van de positieve pool van de batterij achtereenvolgens door de weerstand, het led lampje en weer terug naar de negatieve pool van de batterij. Alles is dus achter elkaar geschakeld, en een dergelijke schakeling wordt dan ook een serieschakeling genoemd. De stroom loopt achtereenvolgens door iedere component.

Een serieschakeling heeft twee belangrijke eigenschappen:

Een serieschakeling heeft een belangrijke zwakte: wanneer één component kapot gaat en onderbroken raakt, stopt de stroom in het complete circuit. ledereen van minstens middelbare leeftijd heeft hier waarschijnlijk wel ervaring mee in de vorm van ouderwetse kerstboomverlìchtìng, waarbij een dozijn of meer lampjes in serie stonden: als er ook maar één lampje kapot was, bleef het donker. In moderne kerstboomverlichting zijn speciale onderdelen ingebouwd in ieder lampje, zodat de stroom toch kan blijven lopen als er een lampje kapot gaat.

 

Parallel schakeling
De oplossing voor de kwetsbare serieschakeling is simpel: sluit elke component afzonderlijk aan op de spanningsbron. Wanneer je dit doet met meerdere componenten, ontstaat er een parallelschakeling, zoals je kunt zien in het schema hiernaast. Bij een parallelschakeling gebeurt er niets als er een lampje kapot gaat; de andere lampjes blijven gewoon branden.

Bij een parallelschakeling zijn de rollen van stroom en spanning als het ware verwisseld in vergelijking met de serieschakeling: nu krijgen alle lampjes dezelfde spanning, maar trekt ieder lampje zijn eigen stroom. De totale stroom die de batterij moet leveren bestaat uit de stroom van alle afzonderlijke lampjes bij elkaar opgeteld.

Een parallelschakeling heeft twee belangrijke eigenschappen:

Wanneer je dezelfde componenten zowel in een serie- als parallelschakeling uitprobeert, zul je merken dat er meer stroom wordt getrokken in de parallelschakeling. Dit is belangrijk wanneer je batterijen gebruikt om jouw circuits te voeden. Meer stroom betekent immers dat de batterij sneller leeg raakt. Een accu met een capaciteit van 1 ampère-uur houdt het 1 uur vol bij 1 ampère stroom, of 2 uur bij 0,5 ampère, of 10 uur bij 0,1 ampère enzovoort. En dan nog moet je er rekening mee houden dat deze waarde lager uitvalt naarmate je meer stroom trekt, en dat fabrikanten van accu’s de stroomcapaciteit soms optimistischer voorstellen dan deze in werkelijkheid is.
Om een lang verhaal kort te maken: kies een spanningsbron die geschikt is voor jouw circuit, waarbij je rekening moet houden met de stroom die getrokken wordt, en hoe lang je het circuit wilt kunnen gebruiken.

 

Combinatie schakeling
De meeste circuits bestaan uit allerlei combinaties van serie- en parallelschakelingen. De manier waarop deze circuits zijn opgebouwd, is afhankelijk van de functie. Kijk maar eens naar de schakeling hiernaast waar je een weerstand (het zigzaglijntje) in serie ziet staan met een batterij, met daarachter drie parallelle aftakkingen, die elk weer bestaan uit een schakelaar in serie met een lampje. Wanneer alle drie de schakelaars gesloten zijn, loopt de totale voedingsstroom eerst door de weerstand, om daarna verdeeld te worden over de drie lampjes. Wanneer alle schakelaars open zijn, is er geen gesloten circuit, en loopt er ook geen stroom. Wanneer één schakelaar gesloten is, loopt alle stroom door de weerstand en het ene lampje (oftewel een serieschakeling), maar zijn de andere lampjes uit. Wanneer je de schakelaars één voor één sluit en weer opent, zou je dit circuit kunnen gebruiken als verkeerslicht. Natuurlijk wordt het nog interessanter wanneer je de schakelaars automatisch laat bedienen door nog wat extra elektronica.

Daarnaast zullen er ook onderdelen onderhouden moeten worden en of vervangen moeten worden. Daarvoor kunnen we componenten samenvoegen, alleen weerstanden en condensatoren.

 

Natuurkunde - Serieschakeling vs. parallelschakeling (Basiskennis) https://www.youtube.com/watch?v=RJ8RnXwHxqc