Les 2: Serie- en Parallel schakeling

• Electronica
• MBO
• Studiejaar 3

Serie- en Parallel schakeling

Leerdoel:

Het verschil tussen serie- en parallelschakelingen kunnen uitleggen.

De stroom, spanning en weerstand kunnen berekenen in serie- en parallelschakelingen.

De praktische toepassingen van beide schakelingen kunnen herkennen en benoemen.

Inleiding

Schakelingen vormen de kern van elektrotechniek. 

Hoe componenten zoals weerstanden, lampen of batterijen met elkaar verbonden zijn, bepaalt hoe de stroom door een circuit loopt en welke spanningen de verschillende componenten krijgen. 

In deze les zullen we de twee belangrijkste typen schakelingen behandelen: serieschakelingen en parallelschakelingen

Wat meet ik?

Wat meet ik ?

Wat meet ik?

Wat is een serieschakeling?

In een serieschakeling zijn de componenten achter elkaar geplaatst, zodat de stroom slechts één pad heeft om door te stromen. 

Elke component ontvangt dezelfde stroom, maar de spanning wordt verdeeld over de componenten.

Eigenschappen van een serieschakeling?

Stroom: De stroom is in alle componenten gelijk.

Spanning: De totale spanning over de schakeling is gelijk aan de som van de spanningen over de individuele componenten.

Utot= U1 + U2 + U3

Weerstand: De totale weerstand is de som van de individuele weerstanden.

𝑅tot = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 + …

Voor- en nadelen

Voordeel: Simpele configuratie en eenvoudig te bouwen.

Nadeel: Als één component uitvalt, stopt de hele schakeling (bijvoorbeeld een kapotte kerstboomlamp).

Toepassingen

Kerstverlichting en/of LED  strips: 

Bij traditionele kerstverlichting en LED strips 

zijn de lampen vaak (gedeeltelijk) in serie geschakeld. 

Dit betekent dat als één lampje uitvalt, de hele ketting niet meer werkt.

Veiligheidsketens in industriële machines: 

In veel veiligheidscircuits worden sensoren of noodstops in serie geschakeld, 

zodat bij het falen van één component het hele systeem stopt.

De wet van Ohm is ?

1. P=U . I
2. U= I. R
3. Rtot = R1 + R2 + R3 + ....
4. Van tante af blijven

Teken een serieschakeling met daarin 2 gelijke weerstanden.
De spanning is 24 V en de totale stroom is 2A

Reken van de vorig vraag de weerstand per stuk uit!

1. 3 Ohm
2. 24 Ohm
3. 12 Ohm
4. 6 Ohm

Wat is een Parallel schakeling?

In een parallelschakeling zijn de componenten zodanig verbonden dat elk een eigen pad heeft naar de voedingsbron. Hierdoor ontvangt elke component dezelfde spanning, maar de stroom wordt verdeeld over de verschillende takken.

Eigenschappen van een parallelschakeling:

Spanning: De spanning over elke component is gelijk aan de bronspanning.

Stroom: De totale stroom is de som van de stromen door de afzonderlijke takken.

Weerstand: De totale weerstand is altijd kleiner dan de kleinste (individuele ) weerstand en wordt berekend met de formule:

Voor- en nadelen:

Voordeel: Als één component uitvalt, blijven de andere componenten werken.

Nadeel: Complexer om te bouwen dan een serieschakeling.

Toepassingen

Huishoudelijke bedrading: 

In huizen worden lichten en stopcontacten parallel 

geschakeld. Dit zorgt ervoor dat als één lamp kapot 

gaat, de andere lampen en apparaten nog steeds werken.

Elektronica: 

In verschillende systemen zoals de verlichting, ventilatie , 

relais parallel geschakeld, zodat elk systeem onafhankelijk kan werken

Teken een parallel schakeling met daarin
4 gelijke weerstanden.
De spanning is 400V en de totale stroom is 10A

Reken van de vorig vraag de weerstand per stuk uit!

1. 100 Ohm
2. 40 Ohm
3. 160 Ohm
4. 400 Ohm

Vergelijking tussen serie en parallel

Conclusie

Serie- en parallelschakelingen vormen de basis voor veel elektrische en elektronische toepassingen. 

Het begrijpen van hun eigenschappen en toepassingen is essentieel voor het ontwerpen en analyseren van elektrische systemen.

Wat is een gemengde

schakeling?

Een gemengde schakeling, ook wel een serie-parallelschakeling genoemd, is een combinatie van zowel serie- als parallelschakelingen in één elektrisch systeem. 

Dit type schakeling wordt gebruikt wanneer een systeem componenten heeft die verschillende stroom- en spanningsverdelingen vereisen, en het biedt meer flexibiliteit dan een puur serie- of parallelschakeling.

Eigenschappen van een gemengde schakeling

Basisprincipes van een gemengde schakeling:

Seriecomponenten: De componenten die in serie staan, hebben dezelfde stroom die door hen heen loopt. De spanning wordt verdeeld over de componenten, net zoals in een normale serieschakeling.

Parallelcomponenten: De componenten die parallel zijn geschakeld, delen dezelfde spanning, terwijl de stroom door elk component afhankelijk is van hun individuele weerstand, zoals in een parallelschakeling.

Voor- en nadelen:

Voordeel: 

Flexibel: Ze bieden de voordelen van zowel serie- als parallelschakelingen.

Veerkrachtig: Als een component in het parallelschakelinggedeelte faalt, blijven de andere componenten functioneren

Nadeel:

Complexer: Het ontwerp en de analyse van gemengde schakelingen zijn ingewikkelder dan die van eenvoudige serie- of parallelschakelingen.

Toepassingen

Elektronische (besturings) apparatuur: 

Veel apparaten, zoals computers, televisies en ook besturingskasten, maken gebruik van gemengde schakelingen om verschillende componenten van stroom te voorzien met specifieke stroom- en spanningsvereisten.

Huishoudelijke bedrading:

In de elektrische bedrading van huizen kunnen serieschakelaars voor verlichting en parallelschakelaars voor stopcontacten worden gecombineerd in één systeem.

Teken een gemengde schakeling met daarin
2 gelijke weerstanden van 10 Ohm welk in serie staan met 2 weerstanden van 20 en 60 Ohm die parallel geschakeld zijn.

Reken van de vorig vraag de totale weerstand Rtot over de schakeling uit.

1. 25 Ohm
2. 35 Ohm
3. 60 Ohm
4. 100 Ohm

Als de spanning over de schakelin 210V is, wat is dan de opgenome stroom Itot ?

1. 1.5 Ampere
2. 3 Ampere
3. 4.5 Ampere
4. 6 Ampere

Quizz / oefen time

serie en parallel schakeling

In een serieschakeling is de stroomsterkte ........ de spanning ........... en de vervangingsweerstand kan worden berekend door .........

1. gelijk, verdeeld zich, optellen.
2. gelijk, overal gelijk, breuken optellen.
3. verschillend, verdeeld zich, optellen
4. verschillend, overal gelijk, breuken optellen

In een parallelschakeling is de stroomsterkte ........, is de spanning ....... en is de vervangingsweerstand te berekenen door.......

1. gelijk, verdeeld, optellen
2. verdeeld, verdeeld, optellen
3. verdeeld, gelijk, breuken optellen
4. gelijk, gelijk, breuken optellen

Stelling: Wie heeft gelijk?
Toos: Bij een parallelschakeling kun je de lampjes apart aan- en uitdoen.
Joël: Bij een serieschakeling kun je lampjes apart aan en uit doen.

1. Geen van beide
2. Alleen Toos
3. Alleen Joël
4. Toos en Joël hebben allebei gelijk

Sleep het begrip naar de juiste afbeelding.

Serieschakeling

Parallelschakeling

Serieschakeling

Parallelschakeling

Spanning verdeeld

Stroomsterkte verdeeld

Spanning gelijk

Stroomsterkte gelijk

Gemengde schakeling 

Gemengde schakelingen

Bereken de totale weerstand: 

10Ω

20Ω

20Ω

40Ω

10Ω

antwoord gemengde schakeling

   Gemengde schakeling

Rtot 2 & 3 = .... Ohm

0,5-

0

2,0

3,0

4,5

9,0

Voorspel wat er met de andere lampjes gaat gebeuren als lampje B stuk gaat. (hoe loopt de stroom?)

Gemengde schakeling

1. Lampje C en D branden ook niet.
2. Lampje C brandt ook niet meer.
3. Lampje A en C branden ook niet meer.
4. Alle lampjes branden nog.

Hiernaast staat een gemengde schakeling met 5 precies dezelfde lampjes.
De stroom door lamp 3 is 0,40 A. Hoe groot is de stroom door lamp 4 en 5.

1. 0,40 A
2. 0,20 A
3. 0,80 A
4. Is niet te zeggen.

Hiernaast staat een gemengde schakeling met 5 precies dezelfde lampjes.
De stroom door lamp 3 is 0,40 A. Hoe groot is de stroom door lamp 1 ?

1. 0,60 A
2. 1,20 A
3. 0,40 A
4. is niet te zeggen

wat is RTot

Wat is Rtot

wat vond je van deze les?