El 10	Serie en parallel 2
In El 9 hebben we geleerd hoe je bij een parallelschakeling van geleiders zowel de stroomsterkte als het vermogen kunt berekenen. In dit hoofdstuk concentreren we ons op de serieschakeling.
Opgave 1
In figuur 10-1 staat het schema van een schakeling met twee dezelfde lampjes in serie. De stroomsterkte in de kring is 0,30 A.
fig 10-1
a	Bereken het vermogen dat de batterij levert.
b	Bereken uit het antwoord op a hoeveel energie er per seconde in het lampje tussen A en B wordt omgezet.
c	Hoeveel energie wordt er per seconde in het lampje tussen B en C omgezet?
d	In b en c is voor elk lampje het vermogen uitgerekend.
Bereken voor elk lampje de verhouding tussen vermogen en 
stroomsterkte ().
Opgave 2
In E15 hebben we gezien dat de verhouding bij een batterij de spanning is van de batterij.
Deze spanning kan met een voltmeter gemeten worden. In ld hebben we voor elk lampje de 
verhouding  berekend. We gaan nu onderzoeken of je deze verhouding ook met een
voltmeter kunt meten. Bij deze opgave heb je nodig: twee identieke lampjes, een voltmeter, een moduul en snoertjes.

a	Maak de schakeling uit figuur 10-2a en sluit de voltmeter aan tussen de punten A en C 	zoals in figuur 10-2a is getekend.
a	fig 10-2	b
Zorg dat de voltmeter nu 6,0 V aanwijst, 
b	Sluit nu de voltmeter aan tussen de punten A en B zoals in figuur 10-2b is getekend.
Wat wijst de voltmeter aan ?
c	Sluit nu de voltmeter aan tussen B en C.
Wat wijst de voltmeter aan ?
d	Vergelijk de metingen uit b en c met de antwoorden op vraag ld.
De verhouding  voor een lampje is de spanning van dit lampje. We zeggen dat het elk lampje op 3,0 V werkt.
Opgave 3
In figuur 10-3 staat het schema van een schakeling met drie identieke lampjes in serie. Een lampje staat tussen de punten A en B van de kring. Tussen B en D staan twee lampjes. De stroomsterkte in de kring is 0,20 A.

fig 10-3
a	Bereken het vermogen dat de batterij levert.
b	Bereken uit het antwoord op a hoeveel energie er per seconde in het lampje tussen A en B wordt omgezet.

c	Hoeveel energie wordt er per seconde tussen B en D omgezet? d	Bereken de spanning tussen A en B.
e	Bereken de spanning tussen B en D. 
Opgave 4
Bij deze opgave heb je nodig: drie identieke lampjes, een voltmeter, een moduul en snoertjes.
a	 Maak de schakeling uit figuur 10-3 en sluit de voltmeter aan tussen de punten A en D. Stel de spanning in op 6,0 V.
b	Sluit nu de voltmeter aan tussen A en B.
Klopt de gemeten spanning met het antwoord in 3d?
c	Sluit nu de voltmeter aan tussen de punten B en D. Klopt de gemeten spanning met het antwoord in 3e?
d	Voorspel en meet de spanning tussen A en C.
Opgave 5
De spanning tussen A en B wordt aangegeven met UAB. De spanning tussen B en C wordt aangegeven met UBC.
a	Vergelijk in opgave 2 UAB + UBC met de batterijspanning.
b	Vergelijk in opgave 4 UAB + UBD met de batterijspanning.
In een serieschakeling is de som van de afzonderlijke spanningen gelijk aan de batterijspanning. De stroomsterkte is overal even groot.
Opgave 6
a	Bereken hoeveel lampjes, geschikt voor 7,0 V, in serie gezet moeten worden op 220 V
zodat elk lampje ongeveer even fel gloeit als wanneer hij op 7,0 V is aangesloten, 
b	Controleer de uitkomst met de opstelling in het kabinet.
c	Een kerstboomverlichting bestaat uit 14 lampjes. Bereken de spanning over elk lampje.

Opgave 7
Bij deze opdracht heb je nodig: een weerstand van 10 Ω een weerstand van 50 Ω, een voltmeter, een ampèremeter, een moduul en snoertjes.

a	Maak de schakeling uit figuur 10-4 en controleer dat de spanning op O V staat.
Laat de schakeling nu controleren.
b	Zorg dat de voltmeter 6,0 Vaanwijst.
c	Hoe groot is de stroomsterkte die de 	fig 10-4
ampèremeter aanwijst?

d	Volgens El 8 kan de spanning berekend worden met de formule U = I.R.
Bereken hiermee de spanning tussen de punten A en B en tussen de punten B en C.
e	Sluit de voltmeter aan tussen A en B en meet de spanning over de weerstand van 10 Ω. Klopt dit met de uitkomst bij d?
ƒ	Sluit de voltmeter aan tussen B en C en meet de spanning over de weerstand van 50 Ω. Klopt dit met de uitkomst bij d?
g
De spanning U over een deel van een serieschakeling kan op twee manieren berekend worden:
-met U =  als voor P het vermogen voor dat deel van de kring wordt ingevuld, 
-met U = I . R als voor R de weerstand van dat deel van de kring wordt ingevuld.
h	Voel na een tijdje aan de beide weerstanden in de schakeling uit figuur 10-4. Welke van de twee weerstanden stijgt het meest in temperatuur?
i	Voer de applet 'twee weerstanden in serie 1' uit. Stel de spanning in op 6,0 V. Schakel eerst weerstand 1 in dan 2 en daarna beide weerstanden in serie. Ga na dat je snapt wat er gebeurt.

Opgave 8
De stroommeter in figuur 10-4 wijst 0,10 A aan. De batterij is 6,0 V. 
a	Bereken met U – I.R de weerstand van de hele kring.
b	Wat valt je op als je deze weerstand vergelijkt met de afzonderlijke weerstanden? 
c
Bij weerstanden die in serie geschakeld zijn mag je voor de totale weerstand de afzonderlijke weerstanden optellen. We noemen dit de vervangingswaarde (Rv) van de serieweerstanden.
Opgave 9
Bij deze opgave rekenen we nog met het schema uit figuur 10-4.
a	Welke spanning en welke stroomsterkte moetje gebruiken om het vermogen van de weerstand van 10 Ω uit te rekenen? 
Bereken het vermogen.
b	Welke spanning en welke stroomsterkte moetje gebruiken om het vermogen van de weerstand van 50 Ω uit te rekenen? 
Bereken deze.
c	Kloppen de uitkomsten uit a en b met de waarneming uit 7h?
d	Welke spanning en welke stroomsterkte moetje gebruiken om het totale vermogen van de batterij uit te rekenen?
Bereken dit.
e	Leg uit of de resultaten uit a, b en d in overeenstemming zijn met de wet van behoud van energie.

Opgave 10
Men schakelt drie dezelfde weerstanden in serie tussen de aansluitingen van een accu van 6,0 V. Een in de kring opgenomen stroommeter wijst dan 0,50 A aan.
a	Maak een schema van deze schakeling.
b	Wat zou een voltmeter aanwijzen die met de uiteinden van één van de weerstanden is verbonden?
c	Bereken de grootte van elke weerstand.
d	Bereken het vermogen van elke weerstand.
Opgave 11
Men verbindt een draad weerstand A met een batterij van 6,0 V. Een stroommeter in de kring geeft 0,50 A aan.
Daarna verbindt men een weerstand B met dezelfde batterij. De stroommeter geeft nu 1,0 A aan. Bij een derde weerstand C vindt men ook 1,0 A.
a	Bereken de weerstand van elke draadweerstand.
Vervolgens worden deze weerstanden samen met de stroommeter in serie aangesloten op de batterij,
b	Teken het schema van deze schakeling.
c	Wat zal de stroommeter nu aanwijzen?
d	Bereken het vermogen van elke weerstand.

Opgave 12
In figuur 10-6a staat een bromfietslampje in serie met een stroommeter die 1,0 A aanwijst. In figuur 10-6b staat hetzelfde lampje in serie met een grote gloeilamp. Het kleine lampje gloeit nu even fel als in figuur 10-6a.

a	b
fig 10-6
a	Leg uit hoe dit mogelijk is.
b	Bereken de weerstand van de kleine lamp in a.
c	De stroom is in figuur 10-6b ook 1,0 A. Bereken de spanning over de kleine gloeilamp,
d	Bereken de spanning over de grote gloeilamp.
e	Bereken hoeveel energie er per seconde wordt omgezet in de kleine lamp en in de grote lamp.

Opgave 13
In de schakeling van figuur 10-7 staan drie verschillende lampen en een ampèremeter in serie op 220 V.

fig 10-7
a	Ga in het kabinet deze schakeling bekijken.
b	Beredeneer welke lamp de grootste weerstand heeft.
c	Bekijk de gloeidraden van de lampen en leg uit of je antwoord in b hiermee overeenkomt.
Opgave 14
De voltmeter in de schakeling uit figuur 10-8 wijst 2,0 V aan.
a	Bereken wat de stroommeter aanwijst.
b	Bereken de spanning over de weerstand van 8,0 Ω.
c	Hoe groot is de vervangingswaarde van de twee weerstanden?
fig 10-8
d	Bereken met de uitslag van de voltmeter en de uitkomst in b de spanning van de batterij.
e	Bereken ook met de uitkomst in a en c de spanning van de batterij.
f	Bereken het vermogen van de weerstand van 8,0 Ω.
g	Voer de applet 'twee weerstanden in serie 2' uit. Je kunt hier de weerstanden en de spanningen zelf instellen. Controleer je eigen berekening. Je kunt natuurlijk ook de elektronicabouwdoos gebruiken.

Opgave 15
Maak de schakeling van figuur 10-9a.

a	fig 10-9	b
a	Lees af wat de voltmeters aangeven.
b	Laat nu wat meer en minder licht op de LDR vallen. Let hierbij op de voltmeters. Wat valt je op?
c	Ga na dat de spanning van beide voltmeters opgeteld steeds 6,0 V oplevert, 
d	Welke voltmeter zou je als lichtmeter kunnen gebruiken?
e	In figuur 10-9b is een schakeling getekend die als temperatuurmeter kan dienen. Leg uit hoe.
Samenvatting El 10
■	Als weerstanden in serie zijn geschakeld geldt:
1	de stroomsterkte is op elke plaats in de kring dezelfde,
2	de batterijspanning is de som van de spanningen over de weerstanden,
3	de vervangingswaarde Rv is de som van de weerstanden: RV = R1 + R2 + R3 +.......
Vergelijk bovenstaande regels nog eens met de regels uit El 9.
■	Als weerstanden parallel zijn geschakeld geldt:
1	de spanning over elke weerstand is hetzelfde,
2	de totale stroomsterkte is de som van de afzonderlijke stroomsterktes,
3	de stroomsterkte door elke weerstand is even groot als wanneer deze afzonderlijk op de batterij is aangesloten.