Hoofdstuk 9 Schakelingen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k
• Leerjaar 4

Hoofdstuk 9 Schakelingen

Paragraaf 1 Weerstanden

9.1.1 Je kunt toelichten wat wordt bedoeld met de weerstand van een schakelonderdeel.

9.1.2 Je kunt uitleggen hoe je de totale weerstand van een stroomkring groter kunt maken.

9.1.3 Je kunt beschrijven hoe je de weerstand van een schakelonderdeel kunt bepalen.

9.1.4 Je kunt berekeningen uitvoeren met de spanning, de stroomsterkte en de weerstand.

9.1.5 Je kunt beredeneren of de wet van Ohm van toepassing is op een schakelonderdeel.

9.1.6 Je kunt uit de kleurcode op een weerstandje afleiden hoe groot zijn weerstandswaarde is.

Stroom tegenwerken

In afbeelding A zie je water door een brede buis stromen. Het water stroomt er gemakkelijk doorheen. Het water wordt bijna niet tegengewerkt. 

Je zegt dan dat de weerstand voor het water klein is.

In afbeelding B zie je dat de buis dunner wordt. Het water gaat er minder gemakkelijk doorheen. 

De weerstand voor het water is groter.

De weerstand van stromend water in een dunne buis is groter dan de weerstand van het water in een brede buis. Als de weerstand van de buis groter is, stroomt er minder water door de buis heen.

Elektriciteit weerstand

Als stroom door een dikke koperdraad loopt, gaat dat gemakkelijk. Dan is er bijna geen weerstand voor de stroom. De weerstand is dus klein. Gaat de stroom door een dunne draad, dan gaat de stroom er veel moeilijker doorheen. 

De weerstand is dan veel groter.

Weerstand (eigenschap): Eigenschap van voorwerpen die aangeeft of de stroom er gemakkelijk of moeilijk doorheen loopt.

Weerstand

Stroom wilt altijd kiezen voor de route van de minste weerstand. 

Kleine weerstand --> makkelijk

Grote weerstand --> moeilijk

Weerstanden in een schakeling.

In elektronische schakelingen worden vaak kleine elektronica-onderdelen gebruikt. 

Die elektronicaonderdelen zijn belangrijk vanwege de weerstand die ze hebben. Zo’n onderdeel noem je een weerstand.

Weerstand

Een weerstand kan een grote of een kleine waarde hebben. 

Hoe groot de weerstand is, wordt aangegeven met de eenheid ohm. Het symbool van ohm is Ω.

Ω is de Griekse letter omega.

Grootheid : Weerstand

Eenheid: Ω

weerstand in apparaten.

Hoe kleiner de weerstand van een apparaat, hoe meer stroom door het apparaat gaat.

 Hoe groter de weerstand van een apparaat, hoe minder stroom door het apparaat gaat.

Weerstand (onderdeel) : Elektrisch onderdeel met een bepaalde weerstandswaarde.

kΩ

Voor een weerstand van meer dan 1000 Ω gebruik je vaak de eenheid kΩ (kilo-ohm). 

Kilo betekent 1000. Eén kilo-ohm is 1000 ohm.

1 kΩ = 1000 Ω

Een weerstand van 1,5 kΩ is dus 1500 Ω.

Grootheden en Eenheden

Grootheid	symbool	eenheid	symbool
Weerstand	R	ohm	Ω
stroom	I	ampere	A
spanning	U	volt	V

BINAS tabel 6

rekenen met weerstand

R=U:I

(weerstand= spanning : stroom)

Wet van Ohm: Regel die opgaat voor veel schakelonderdelen. Als een onderdeel voldoet aan de wet van Ohm, is zijn weerstand steeds even groot en zijn de spanning en de stroomsterkte dus evenredig.

BINAS tabel 12

Opdrachten maken

opdracht 1-2-3-4-5

en

opdracht 7-8-9-10

(BLZ 15-19)

Een weerstand

Sommige weerstanden zien eruit zoals hiernaast.

De weerstand heeft ringen. Je kijkt vanaf de kant dat de ringen dicht op elkaar staat.

De weerstand heeft 4 ringen (sommige hebben er 5).

We noemen dit ring A en B (soms ook C)

Daarna heb je ring D en T.

weerstand ringen

ring A

ring B

ring D

ring T

Waarde bepaling

Met de gekleurde ringen kan je de waarde bepalen van de weerstand.

Ring 1 en ring 2 (als ring 3 er is die ook) geven een getal aan.

Ring A geeft het aantal nullen aan.

Ring B geeft de nauwkeurigheid aan in %.

Hier zie je kleuren van de ringen

De groene ring geeft een 5 aan

De blauwe ring geeft een 6 aan

De rode ring (D) geeft 2 nullen aan

De laatste ring (T) is goud. Dit geeft dus aan dat er een afwijking kan zijn van 5%. 

BINAS tabel 13

Opdrachten maken

opdracht 6

en

opdracht 11-12-13-14

(BLZ 16-21)

Paragraaf 2 LDR en NTC

9.2.1 Je kunt de drie delen beschrijven waaruit een eenvoudige automatische schakeling bestaat.

9.2.2 Je kunt uitleggen wanneer de weerstand van een LDR toeneemt en wanneer hij afneemt.

9.2.3 Je kunt een schakeling tekenen waarin de hoeveelheid licht met een LDR wordt gemeten.

9.2.4 Je kunt uitleggen wanneer de weerstand van een NTC toeneemt en wanneer hij afneemt.

9.2.5 Je kunt een schakeling tekenen waarin een NTC als temperatuursensor wordt gebruikt.

9.2.6 Je kunt de vervangingsweerstand van een serieschakeling berekenen.

9.2.7 Je kunt beschrijven hoe je de weerstandswaarde van een schuifweerstand kunt instellen.

automatische schakeling

Een eenvoudige automatische schakeling bestaat uit drie delen: een sensor, een schakelaar en een actuator.

• De sensor produceert een elektrisch signaal dat informatie over de omgeving geeft.

• De schakelaar schakelt iets in of uit als de sensor daar het signaal voor geeft.

• De actuator doet iets wat nuttig of prettig is voor de gebruiker van de schakeling.

Lamp die in het donker aangaat is een automatische schakelaar

LDR

LDR is een lichtgevoelige sensor (weerstand).

Hoe meer licht er op de LDR valt:

• des te kleiner is zijn weerstand, en

• des te groter is de stroomsterkte die de stroommeter aangeeft.

Hoe meer licht er op de LDR valt hoe kleiner de weerstand en hoe groter de stroom.

NTC

NTC is een tempratuurgevoelige sensor (weerstand).

Hoe hoger de temperatuur:

• des te kleiner is de weerstand van de NTC, en

• des te groter is de stroomsterkte die de stroommeter aangeeft.

Hoe hoger de tempratuur hoe kleiner de weerstand en dus meer stroom.

Je moet een NTC ijken door de weerstand waarde te bepalen bij de tempratuur.  Je moet de meter daarvoor ijken met een gewone thermometer.

Stroom begrenzen

Om te voorkomen dat de schakelonderdelen te warm worden kan je een stroom begrenzer plaatsen.

Via het schuifcontact vergroot of verklein je de weerstand

Totale weerstand

Als je meerdere weerstanden in een schakeling hebt kan je deze weerstanden bij elkaar optellen.

De som van alle weerstanden zorgt ervoor de je een vervangingsvereisten  (Rv) bepaald.

Rv = R1 + R2 + ...

Paragraaf 3 Schakelen met een relais

9.3.1 Je kunt de onderdelen beschrijven waaruit een elektromagneet is opgebouwd.

9.3.2 Je kunt uitleggen hoe een elektromagneet een stroomkring kan inschakelen.

9.3.3 Je kunt met symbolen tekenen hoe je een relais in een schakeling opneemt.

9.3.4 Je kunt toelichten hoe een relais wordt toegepast in een automatische schakeling.

9.3.5 Je kunt uitleggen hoe je een reedcontact in een schakeling als sensor gebruikt.

Elektromagneet

een lange, geïsoleerde koperdraad(spoel) die rond een ijzeren kern is gewikkeld noem je een elektromagneet. 

 Als je stroom door een spoel laat lopen, wordt hij magnetisch. 

Net als bij een staafmagneet heb je een noordpool aan de ene kant en een zuidpool aan de andere kant.

Het anker is een stralenstrip.

Je hebt een maakcontact en breekcontact.

Reedcontact

Paragraaf 4 Elektronische schakelingen

9.4.1 Je kunt overeenkomsten en verschillen tussen een transistor en een relais benoemen.

9.4.2 Je kunt uitleggen wanneer een transistor schakelt van UIT naar AAN (en andersom).

9.4.3 Je kunt schakelingen tekenen waarin een transistor als schakelaar wordt gebruikt.

9.4.4 Je kunt toelichten hoe een schakeling met een transistor als schakelaar werkt.

9.4.5 Je kunt beschrijven hoe je elektrische energie in een condensator kunt opslaan.

9.4.6 Je kunt toelichten hoe een condensator in een schakeling wordt toegepast.

Transistor

Een transistor is net als de diode en de led een halfgeleider. 

Een transistor kun je gebruiken als automatische schakelaar, net als een relais.

 Een transistor heeft verschillende voordelen:

• Een transistor is kleiner dan een relais.

• Een transistor is goedkoper dan een relais.

• Een transistor verbruikt minder elektrische energie dan een relais.

Werking transistor

Een transistor heeft drie aansluitpunten:

• de collector (C)

• de basis (B)

• de emitter (E)

Door een transistor kunnen twee stromen lopen:

• van de basis naar de emitter,

• van de collector naar de emitter.

Werking transistor

De stroom door de basis bepaalt of de transistor uitstaat of aanstaat.

• De transistor staat in de UIT-stand als de stroom door de basis nul is. Er kan dan ook geen stroom lopen van de collector naar de emitter .

• De transistor staat in de AAN-stand als er een kleine stroom door de basis loopt. Er kan dan stroom lopen van de collector naar de emitter. Zo kun je een apparaat aanzetten dat je op de collector hebt aangesloten.

De transistor staat in de UIT-stand als de stroom door de basis nul is. Er kan dan ook geen stroom lopen van de collector naar de emitter .

De transistor staat in de AAN-stand als er een kleine stroom door de basis loopt. Er kan dan stroom lopen van de collector naar de emitter. Zo kun je een apparaat aanzetten dat je op de collector hebt aangesloten.

Bijna alle stroom loopt via de LDR; de transistor staat in de UIT-stand.

Er loopt nu een klein stroompje via de basis; de transistor staat in de AAN-stand.

Bijna alle stroom loopt via de draad op de ruit; de transistor staat in de UIT-stand

Er loopt nu een klein stroompje via de basis; de transistor staat in de AAN-stand.

Hoofdstuk 9 Schakelingen