Practicum v3 Weerstanden Serie en Gemengd

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 3

Je werkt dit practicum met de Voltmeter, de Ampèremeter, een batterij en drie weerstanden. Je mag draden pakken naar behoefte.

De waardes van de weerstanden zijn:

R1 = 27 Ω | R2 = 56 Ω | R3 = 100 Ω  

1. Je beantwoordt straks eerst een aantal vragen over een serieschakeling.

2. Daarna bouw je een gemengde schakeling.

Je schrijft je metingen / berekeningen op papier en levert foto's in in de LU. Als je als groepje werkt, levert één persoon per groepje de LU in. Elke groepslid maakt de opdrachten in het schrift.

Je krijgt een cijfer als groep en via een individuele opdracht achteraf.

Geef alle namen van het groepje
(incl. die van jezelf).

Teken de schakeling met de juiste symbolen in je schrift.
Gebruik een spanningsbron, één weerstand, en een volt- en ampèremeter.
Lever een foto van je schakeling in.

Bij het bouwen van je schakeling gebruik je straks een batterij als spanningsbron.

Je gaat eerst de spanning van je batterij meten. 

Je sluit hiertoe de voltmeter direct op je batterij aan.

LET OP dat je niet per ongeluk de AMPÈREMETER op de batterij aansluit.

Op de volgende slide kijk je of je snapt hoe je je voltmeter straks kan aflezen. 

NOG NIET BOUWEN!!
Je gaat je voltmeter aansluiten op de (max) 15 V ingang. Dit betekent dat als de wijzer helemaal uitgeslagen is, dit 15 V voorstelt.
Stel dat je de meting in de figuur hiernaast krijgt. Hoeveel volt meet je nu? Rond af op één decimaal.

Sluit je batterij aan op de '2V' of '3V' ingang van je voltmeter. Zorg dat de 'plus' kant van de batterij (rode aansluiting) overeenkomt met de 'plus' kant van je meter.

Maak een foto van je wijzerplaat / voltmeter, en typ je afgelezen waarde  ook in .

Stel, je bouwt de volgende serie schakeling (niet echt bouwen!).

Je weet nu de spanning van je batterij.

R1 = 27 Ω | R2 = 56 Ω | R3 = 100 Ω  

Bij welke weerstand zal de stroom het grootst zijn?

Bereken deze stroom in mA om de volgende vraag te kunnen beantwoorden.

Batterij

De stroom die maximaal zal lopen is:

1. 100 mA
2. 250 mA
3. 2,5A (=2500 mA)
4. meer dan 2,5 A

De maximale stroom in de schakeling zal 100 mA zijn.

Op welke manier moet je de ampèremeter

nu aansluiten? Zie de figuur hiernaast.

1. Op manier A.
2. Op manier B.
3. Op manier C.

Je sluit je stroommeter dus altijd eerst op de '500' ingang aan. 

Stel dat je de meting zoals in de figuur hiernaast doet (de meest rechte, rode,  wijzer). Hoeveel stroom meet je dan? 

Je bouwt nu een schakeling met alle 3 de weerstanden.

Je zet R2 en R3 parallel, en daaraan R1 in serie.

Zie de figuur. 

Je sluit de stroommeter aan zodat je de hoofdstroom (uit de batterij) meet.

Bouw de schakeling, en maak een foto van de schakeling. Meet de stroom en maak een foto van de stroommeter.

Sluit de voltmeter aan op elk van de weerstanden apart, maak een foto van de voltmeter en noteer de spanning. Je doet dus 3 metingen van de spanning.

Combinatieschakeling

Doel:

-Meten hoofdstroom

-Meten spanningen over R1, R2 en R3

Lever een foto van je gebouwde schakeling in en een foto van je gemeten stroom.

Hiernaast zie je hoe je met de voltmeter de spanning kan meten over R1.

Meet over elke weerstand de spanning in de schakeling.

Zet alle waardes die je tot nu toe hebt in een tabel zoals rechts aangegeven

U​R1​​

Waardes kloppen niet!

Lever een foto in van je gemeten spanningen. Maak ook een tabel met alle waarden, dus I, , en

U​R1​​

U​R3​​

U​R1​​

U​R2​​

Bouw de schakeling met weerstand R1 en maak er een duidelijke foto van waar alle onderdelen goed zichtbaar zijn en duidelijk is hoe de draden lopen. Sluit de + pool van de batterij nog NIET aan.

Laat je foto door de docent controleren.

Laat voordat je de voedingskast aansluit op het stopcontact, of in ieder geval voordat je hem aanzet, je schakeling controleren.

Wanneer de schakeling is goedgekeurd, mag je de stekker in het stopcontact steken. Draai de spanning op de voedingsbron tot (ongveer) 6 V.
Draai de 'stroom' knop helemaal open (dit is nl. een begrenzing).
Er loopt nog geen stroom want de schakelaar is nog niet ingedrukt.
Heb je bovenstaande goed uitgevoerd?

1. Ja!
2. Ja ik denk het wel.

Sluit de + pool van de batterij aan. Lees de spanning en de stroom af en noteer deze. Als de stroom ONDER de 50 mA is, mag je de stroommeter aansluiten op de '50 mA' ingang. Maak een foto van de stroommeter en lever deze in. Typ ook je spanning en stroom in. Vervang daarna de weerstand voor R2, en herhaal de meting, foto en waardes. Doe dit ook voor R3. Zet je metingen in een overzichtelijke tabel.

Zie een voorbeeld hiernaast. Jouw spanning zal in de buurt van de 1,5 V zijn.

Bereken met de gemeten spanning en stroom uit de vorige slide de weerstanden. Vergelijk deze met de eerder via kleurcodering gevonden weerstanden. (Zie voorbeeld (waardes kloppen niet!) tabel hiernaast).
Bereken de procentuele afwijking tussen je uit je meting berekende waarde van de weerstand en die van de kleurcodering.

I = U/R

Deze vraag is niet verplicht.
Is je procentuele afwijking acceptabel? Leg uit.
Gebruik hiervoor de kleur-gegevens van de weerstand.

INDIEN TIJD OVER:

Je gaat nu 2 weerstanden in serie schakelen.
Teken eerst het schakelschema en lever dit in.

Teken de schakeling van 2 weerstanden R1 en R2 in serie met de juiste symbolen op het blad. Je wilt de stroom uit de batterij en de spanning over beide weerstanden samen meten. Lever een foto van je schakeling in.

Bouw de schakeling en meet de spanning en de stroom. Bereken met deze U en I de totale weerstand. Bereken ook de weerstand via de regels voor een serieschakeling Rt = R1 + R2. Lever je metingen en berekeningen in.
LEVER OOK EEN FOTO VAN JE STROOMMETER TIJDENS DE METING IN.

Spiekbriefje

1. Bereken met de batterijspanning en hoofdstroom de totale weerstand, en controleer deze met de R1, R2 en R3 en de formules voor serie- en parallel weerstanden.

2. Bereken met de gemeten spanningen en de bekende weerstanden R1, R2 en R3 de stromen door de weerstanden. (gebruik de wet van Ohm)

3. Laat zien dat de stromen en spanningen 'kloppen' met elkaar, met de regels van serie en parallel.

Je hebt nu via je meting de vervangingsweerstand bepaald.

Met inmiddels jouw bekende waardes van de weerstanden kan je deze vervangingsweerstand ook berekenen.

Je gebruikt hiervoor de formules:

Rv = R1 + R2 + ... (bij serie) en 1/Rv = 1/R1 + 1/R2 + 1/... (bij parallel).
Bereken de Rv van jouw schakeling, en lever deze berekening in. 

Klopt de waarde (enigszins) met je eerder gevonden waarde?

Bonusvraag
Herhaal je metingen/berekeningen voor serie R1 + R3 en R2 + R3 en parallel R1 + R2 en R1 + R3. 

Hieronder kan je nog vragen en opmerkingen over dit practicum kwijt.