H5 Schakelingen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

H5 Schakelingen

Paragraaf 1

Lading en spanning

Leerdoelen

1. Je kunt uitleggen hoe een voorwerp elektrisch geladen kan worden.
   
2. Je kunt kenmerken van positieve en negatieve lading benoemen.
   
3. Je kunt uitleggen hoe een geladen voorwerp ontladen kan worden.
   
4. Je kunt een aantal spanningsbronnen benoemen.
5. Je kunt het begrip elementaire lading toepassen in berekeningen.

Elektrisch geladen

Ookwel statisch

Merkbaar door vonkjes, geknetter, stof aantrekken

Zijden doek over perspex = elektronen gaan van perspex naar doek. Perspex wordt +, doek -

Wollen doek over pvc = elektronen gaan van doek naar pvc. Pvc wordt -, doek+

Lading

plus - plus stoot elkaar af

min - min stoot elkaar af

Lading wordt dus bepaald door elektronen:

• neutrale lading: evenveel negatieve als positieve deeltjes
• negatief geladen: meer negatieve elektronen
• positief geladen: te weinig negatieve elektronen

Spanning

Ladingsverschil: ookwel "druk" achter elektronen.

Hoe meer verschil in lading (elektronen) tussen plek A en B, hoe hoger de druk en dus de spanning.

Wij gebruiken bijvoorbeeld accu's, dynamo's, batterijen en het lichtnet als spanningsbron. 

Ontladen

Zodra de spanning hoog genoeg is, kan de opgebouwde spanning gaan ontladen. Zodra je tussen plek A en B een geleidende verbinding maakt, kunnen de elektronen zich gaan verplaatsen.

Deze stroom is er maar heel even, hierna zijn de voorwerpen weer neutraal. 

Lading en stroomsterkte

Een stroomsterkte van 1 Ampère vervoert in 1 seconden 1 coloumb aan lading.

Lading = Stroomsterkte × tijd

Q= de hoeveelheid lading in Coulomb (C)

I= de stroomsterkte in ampère (A)

t= de tijd in seconde (s)

Elementaire lading

Een elektron heeft een lading van                                    coulomb.

Als een ion een lading heeft van 2+, wat is dan de totale lading van dit ion in coulomb?

Zie opdracht 10 + 11

−1,6⋅10​−19​​

opgaven

1 t/m 7 + 9

Paragraaf 2

Weerstand

Leerdoelen

1. Je kunt uitleggen hoe je de weerstand van een draad bepaalt.
   
2. Je kunt berekeningen maken met het verband tussen weerstand, spanning en stroomsterkte.
   
3. Je kunt uitleggen wanneer voor een component de wet van Ohm geldt.
   
4. Je kunt de verandering van de weerstand van een NTC bij veranderende temperatuur benoemen.
   
5. Je kunt de verandering van de weerstand van een LDR bij veranderende lichtsterkte benoemen.

Weerstand

Verband tussen spanning OVER een draad en stroom DOOR een draad.

Afhankelijk van de draad. Hoe makkelijk loopt de stroom erdoor?

U=  Spanning in Volt

I =   Stroomsterkte in Ampère

R=  Weerstand in Ohm 

R=​I​​U​​

Weerstand

Wet van Ohm

De spanning (over de draad) en de stroomsterkte (door de draad) zijn recht evenredig.

recht evenredig verband

Geldt hier de wet van Ohm?

NTC + LDR

NTC = negatieve temperatuur coëfficiënt.

Hoe hoger de temperatuur, hoe kleiner de weerstand

LDR= light dependent resistor (lichtafhankelijke weerstand). 

Hoe meer licht op de weerstand, hoe kleiner de weerstand

opgaven

1 t/m 9

Paragraaf 3

Werken met weerstanden

Leerdoelen

1. Je kunt de vervangingsweerstand in een serieschakeling berekenen.
   
2. Je kunt de spanning over de weerstanden in een serieschakeling berekenen.
   
3. Je kunt de vervangingsweerstand in een parallelschakeling berekenen.
   
4. Je kunt de stroomsterkte door de weerstanden in een parallelschakeling berekenen.

Serieschakeling

Stroomsterkte is overal in de schakeling even groot, de spanning wordt verdeeld over de componenten. De totale weerstand wordt berekend door de afzonderlijke weerstanden bij elkaar op te tellen. 

Rtot=R1+R2+R3....

Itot=I1=I2=I3...

Utot=U1+U2+U3...

LEREN! ->

Parallelschakeling

De spanning over elk onderdeel in een schakeling is even groot als de bronspanning.  De stroomsterkte verdeelt zich over de verschillende vertakkingen. De totale weerstand wordt berekend door 1/ de afzonderlijke weerstanden, bij elkaar op te tellen.

​Rtot​​1​​=​R1​​1​​+​R2​​1​​+​R3​​1​​....

Utot=U1=U2=U3...

Itot=I1+I2+I3...

LEREN! 

Vervangingsweerstand

Als je de afzonderlijke weerstanden vervangt door één weerstand met de waarde van Rtot, maakt dat voor de rest van de schakeling niets uit. De totale weerstand wordt daarom ook wel de vervangingsweerstand genoemd.

Bijv. R1= 2 ohm, R2= 3 ohm, R3= 1 ohm. Rtot= 6 Ohm. 

Vervangen door 1 weerstand 6 Ohm !

opgaven

Huiswerk: 1 t/m 10

Belangrijk voor toets: 8,9, 10

Voorbereiding toets

Test jezelf maken elk paragraaf (online)

Afsluiting maken (online)

Leren

2V

4V

6V

A = allemaal 20 mA want serieschakeling

Uitleg

Eerst vervangingsweerstand voor de parallelle weerstanden berekenen (1/Rtot=1/10+1/20+1/30) dat is 5,45 Ohm.

Deze vervangingsweerstand staat in serie met weerstand van 40 ohm dus is nu 45,45 Ohm (Rtot= R1 +R2). 

Deze staat weer parallel met weerstand van 50 Ohm. (1/Rtot= 1/50 + 1/45,45)  Rtot = 23,8 = 24 Ohm.

Uitleg

a. R1 = 20 Ohm, U1= 1,6 V, I1= ?
I = U/R,  I= 1,6 / 20       = 0,08 A oftewel 80 mA

b. De berekende stroomsterkte is door een serie geschakelde component dus deze is gelijk aan de totale stroomsterkte.

c. 1/Rtot = 1/20 + 1/20. Rtot = 10 ohm. Staat in serie met 2 andere weerstanden van 20 ohm dus totaal 50 ohm. 

d. Rtot= 50 ohm, Itot= 0,08 A, Utot=?

U= I × R, 50 × 0,08 = 4V

e. Niet meer 1/20 maar 20 ohm dus Rtot wordt groter. U= I × R dus als R groter wordt, wordt U ook groter