Hfd 3 Stroomkringen Enkele begrippen:
Richting van de stroom: Stroom loopt van de plus naar de min pool Richting van de elektronen: De elektronen stromen van de min naar de plus.
Geleiders en isolatoren Stoffen bestaan uit moleculen, als deze stoffen vrije elektronen bevatten geleiden ze. Hebben deze stoffen geen vrije elektronen dan isoleren ze.
Isolator heeft geen vrije elektronen
Molecuul
Geleider heeft wel vrije elektronen
Molecuul Vrije elektronen
Spanningsbronnen Een spanningsbron zorgt voor een elektrische druk, zodat de stroom rond gaat van een hoge druk naar een lage druk. Voorbeelden van spanningsbronnen: batterijen, accu's, zonnecellen, dynamo's, generatoren. Een spanningsbron zorgt ervoor dat de vrije elektronen rondstromen, een spanningsbron kun je vergelijken met een waterpomp in een cv-installatie. Weerstand Een voorbeeld van een weerstand is een gloeilamp. Kortsluiting Kortsluiting is een stroomkring zonder weerstand. Doordat de stroom heel gemakkelijk rond stroomt, ontstaat er zoveel warmte in de draden, dat de draden kunnen doorsmelten. Hierdoor kan brand ontstaan. Om dit te voorkomen wordt een zekering in serie met de stroomkring aangesloten. Ook bij het aansluiten van een autoradio, begin je altijd met een smeltveiligheid (zekering).
1
Enkele begrippen: Grootheid Spanning Weerstand Stroomsterkte
Symbool v/d grootheid U R I
Eenheid
Symbool v/d eenheid
Volt Ohm Ampére
V Ω A
De spanning bereken je met de formule:
U=I.R
De weerstand bereken je met de formule:
R=U I
De stroomsterkte bereken je met de formule: I = U R
I
U x R
Je kunt deze formules ook in een driehoek zetten: Als je een letter afdekt met je duim in de driehoek, blijft er een formule over zodat je de afgeschermde letter kunt uitrekenen. Bijvoorbeeld: - Je wilt de spanning (U) uitrekenen - Je doet je duim op de U - de formule die overblijft is I x R Ja dit klopt! U=IxR
Serie weerstanden
12V
R1 = 100Ω A
R2 = 200Ω B
R3 = 300Ω C
D
Op een spanningsbron van 12 Volt zijn drie weerstanden in serie aangesloten. Vraag. Bereken de vervangingsweerstand?
2
Oplossing De weerstanden zitten in dezelfde stroomkring achter elkaar, je mag de weerstanden bij elkaar optellen, omdat de elektrische stroom door alle drie de weerstanden heen moet. Formule: Invullen: Antwoord:
Rv= R1 + R2 + R3 Rv = 100+200+300 = 600 Ω Rv = 600 Ω
Vraag Bereken de stroomsterkte door de stroomkring. Oplossing I = U = 12 = 0.02A Rv 600
Vraag Bereken de spanning over weerstand 1 Oplossing U=I.R U = 0.02 x 100 = 2 V Vraag Bereken de spanning over weerstand 2 Oplossing U=I.R U = 0.02 x 200 = 4 V Vraag Bereken de spanning over weerstand 3 Oplossing U=I.R U = 0.02 x 300 = 6 V Controle: De spanning over weerstand 1 = De spanning over weerstand 2 = De spanning over weerstand 3 = U=
2V 4V 6V 12 V (klopt! dit is de spanning v/d spanningsbron)
3
Parallelschakelingen Water dat stroomt is te vergelijken met elektrische stroom. Als water stroomt, zoekt het de weg met de minste weerstand om zijn weg te vervolgen. Dit is bij een elektrische stroomkring ook het geval. Door een grote weerstand stroomt weinig elektrische stroom. Door een kleine weerstand stroomt veel elektrische stroom.
U = 12 V
R1 60Ω
R2 120Ω
Vraag Door welke weerstand gaat de meeste stroom? Oplossing Door de kleinste weerstand gaat de meeste stroom. Stroom zoekt de weg van de minste weerstand, R1.
Vraag Bereken de stroom die door R1 gaat. Oplossing I = U = 12 = 0.2A R1 60
Vraag Bereken de stroom die door R2 gaat?
4
Oplossing I = U = 12 = 0.1A R2 120
Vraag Bereken de vervangingsweerstand? Oplossing Je kunt de vervangingsweerstand uitrekenen met de formule: 1 = 1 + 1 Rv R1 R2
Formule opschrijven!
1 = 1 + 1 Rv 60 120
Berekening opschrijven!
Rv = 40 Ω
Antwoord met eenheid!
Op de rekenmachine kun je dit op de volgende manier intoetsen, dit mag je nooit opschrijven!!! Alleen de formule, berekening en antwoord met eenheid in het bovenstaande voorbeeld. Op de rekenmachine (Casio):
60
1/x
120
+
1/x
=
0.025 (dit is niet Rv, maar 1/Rv)
Vervolgens:
0.025
40 (UITKOMST)
=
1/x
Afhankelijk van de rekenmachine kun je ook de volgende toetscombinatie gebruiken (Texas):
60
x-1
+
120
x-1
=
0.025 (dit is niet Rv, maar 1/Rv)
Vervolgens:
0.025
x-1
=
40 (UITKOMST)
5
Meters aansluiten 6V
A V Je wilt de spanning over het lampje meten met een spanningsmeter(volt) en de stroom met een stroommeter(ampére). Hoe sluit je de twee meters aan? Teken de twee meters op de juiste plaats in de tekening.
Oplossing Voltmeter = Parallel (over het lampje) Ampéremeter = Serie (in de stroomkring)
6V
A
V De meters geven het volgende aan: Voltmeter, U = 6V Ampéremeter, I = 0.5A
6
Vraag Bereken de weerstand van het lampje. R = U = 6 = 12 Ω I 0.5
7
