H5.4 Weerstanden

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k, g, t, mavo
• Leerjaar 3

H5.4 Weerstanden

H5 Elekticiteit

wk 5:   H5.1-5.2 Elektrische apparaten

wk 6:  H5.3       Spanning en stroomsterkte

wk 7:  H5.4       Weerstanden

wk 9:   H5.5       Serie en Parallel

wk 10: Herhaling + oefentoets H5

wk 11:  12 mrt    Schoolexamen H5

Vandaag

Formules H5.2 en H5.3 en 2 opgaven boek

Instructie H5.4 Weerstanden

Energie en vermogen

Twee eenheden van ENERGIE 

• Natuurkunde       => Energie in Joule [J]
• Energiebedrijven => Energie in Kilo-Watt-hour [kWh]

ENERGIE = VERMOGEN x TIJD

• E in [J]      => P in [W]   en t in [s]
• E in [kWh] => P in [kW] en t in [h]

opg. 21 p. 109

Om een liter water uit de kraan aan de kook te brengen, is gemiddeld 360 kJ energie nodig. 
De waterkoker heeft een vermogen van 1800 W. 
Bereken hoelang het duurt voordat je met deze waterkoker 1,5 liter aan de kook hebt.

 (bereken eerst hoeveel tijd het kost om 1 liter water te koken)

Gegevens:

• E = 360 kJ = 360 000 J (1 liter)
• P = 1800 W

Gevraagd:

• t = ? sec.  van 1,5 liter water

Formule:

• E = P x t  ;  t = E : P

Uitwerking:

• t = 360 000:1800 = 200 s (1 L)

Antwoord:

• => 0,5 liter is 200 : 2 =100 s
• => 1,5 liter is 100 x 3 = 300 s 

P = U x I

P = vermogen             in watt (W)

U = spanning              in volt (V)

I = stroomsterkte      in ampère (A)

• De batterij heeft een spanning van 6 V                                                                       en een stroomsterkte van 2 A. Hoe groot                                                                         is het het vermogen van dit lampje?

De hoeveelheid elektrische energie die een apparaat per seconde verbruikt

Een maat voor de hoeveelheid elektrische energie die de stroom met zich mee draagt. De eenheid van spanning is volt (V)

Capaciteit

Capaciteit = stroomsterkte x tijd

Grootheid	Symbool	Eenheid	Afkorting
Capaciteit	C	Ampère-uur	Ah
Tijd	t	Uur	h
Stroomsterkte	I	Ampère	A

C = I x t

opg. 23 p. 118

Lees de specificaties bij de muziekspeler:

De specificaties:

* 64 GB-geheugen

* Werkt op één oplaadbare ingebouwde Li-polymeerbatterij van 3,7 V, 500 mAh, gedurende 20 uur

* oplaadtijd: 70 min

Bereken het elektrisch vermogen van deze muziekspeler?

Gegevens/gevraagd:

• U = 3,7 V 
• C = 500 mAh = 0,500 Ah
• tdraaien = 20 h
• topladen = 70 min
• P = ? W  (eerst "I" berekenen)

Formule / Uitwerking:

• C = I x t  => I = C : t
• I = C : t = 0,5 : 20 =  0,025 A
• P = U x I
• P = U x I = 3,7 x 0,025 = 0,09 W

Antwoord:

• Het vermogen is dus 0,09 W

(let op: oplaadtijd zegt niks over vermogen)

H5.4 Weerstanden

Leerdoelen vandaag?

Ik kan straks...

• Uitleggen wat een weerstand is
• De weerstand berekenen met de wet van Ohm

Waar denk je aan bij weerstand(en)?

Werken met                                  weerstanden

 Met een weerstandje kun je de spanning en de stroomsterkte  verdelen over de verschillende onderdelen in een schakelschema (printplaat)  

regelbare weerstand

een dimmer kan je dingen mee dimmen. 

in een dimmer zit een potmeter.

Dit is een regelbare weerstand (oftwel een variabele weerstand)

Regelbare weerstand        weerstand

De wet van Ohm

U = I x R

Hoe hoger de spanning, hoe groter de stroomsterkte. 

Hoe groter de weerstand, hoe lager de stroomsterkte. 

Weerstand (R)

Een apparaat levert weerstand.
Des te groter de weerstand, 

des te kleiner de stroomsterkte wordt.

U = I x R                                                                                   R = U : I

grootheid	symbool	eenheid	symbool
weerstand	R	Ohm	Ω

opg. 14 p. 123

Je kunt piepschuim snijden met een hete draad. Deze hete draad heeft een weerstand van 4,5 Ω. De stroomsterkte door de draad moet 2,0 A zijn.

Bereken de spanning die je op deze draad moet zetten?

Gegevens:

• R = 4,5 Ω
• I = 2,0 A

Gevraagd:

• U = ? V

Formule:

• U = I x R

Uitwerking:

• U = 2,0 x 4,5 = 9 V

Antwoord:

• De spanning op de draad is 9 V

Rekenen Formules H5

Kosten E = E x kWh-prijs

E = P x t

P = U x I

C = I x t

U = I x R 

Rv,serie = R1 + R2 + ..

Rv,par = (R1 x R2) : (R1 + R2) 

kWh-prijs =  € 0,25

E = Energie         [J]   of [kWh]

P = Vermogen     [W]  of [kW]

t = Tijd                 [s]   of [h]

U = Spanning      [V]

I = Stroomsterkte [A]

C = capaciteit       [Ah] (t in uur!)

R = Weerstand    [Ω]

Rv = vervangingsweerstand [Ω]

En nu aan de slag...

Lees H5.4 van het leerboek goed door (p. 118 - beheersen)

Maak opgaven 11 t/m 18 (p. 122 - Beheersen)

Klaar:

Lees H5.4 van het leerboek goed door (p. 118 - beheersen)

Maak opgaven 11 t/m 18 (p. 122 - Beheersen)

Volgende les

Practicum: Online stroomkring maken => Laptop mee

Daarna zelfstandig werken met je huiswerk!

Volgende les

H5.5 Serie en Parallel

• schakelingen in huis en in de auto
• Spanning en stroomsterkte bij een serie- en parallelschakeling
• Vervangingsweerstand bij serie- en parallelschakeling

Virtueel Practicum op laptop

Of zoek op google:

Circuit gelijkstroom PhET

via onderstaande link kom je in een virtueel practicum

H5 Elekticiteit

wk 5:   H5.1-5.2 Elektrische apparaten

wk 6:  H5.3       Spanning en stroomsterkte

wk 7:  H5.4       Weerstanden

wk 9:   H5.5       Serie en Parallel

wk 10: Herhaling + oefentoets H5

wk 11:  12mrt    Schoolexamen H5

Leugendetector

Je huid geleidt elektrische stroom. 

Als je liegt, begin je vaak te zweten. 

Je huid laat dan gemakkelijker stroom door. 

Maak zelf een leugendetector

Lees het practicum goed door uit het werkboek (p. 119)

Weet wat je moet doen!

Het practicum voer je uit in tweetallen

Of online stroomschakeling maken

zoek op google:

Circuit gelijkstroom phet

via onderstaande link kom je in een virtueel practicum

Conclusie

1. Kon de verhoorder bepalen of de verdachte loog?

2. Vind je een leugendetector een betrouwbaar middel om te bepalen of iemand liegt? 

Virtueel Practicum op laptop

Of zoek op google:

Circuit gelijkstroom PhET

via onderstaande link kom je in een virtueel practicum

Bouw je eigen stroomkring online met:

• Een batterij, schakelaar, lampje, weerstand én een stroommeter in serie.
• Plaats de voltmeter (parallel) over de weerstand 
• Bouw een extra weerstand ertussen en kijk wat er gebeurt met de spanning en stroomsterkte, verander daarbij ook één weerstand van 10 Ohm naar 20 Ohm.

• Bouw de schakeling nu om naar een parallelschakeling, waarbij de weerstanden parallel staan van elkaar
• Bouw naast elke weerstand een schakelaar (in serie)
• Bepaal de spanning en weerstand over de weerstanden
• Kijk wat er gebeurd als je een van de schakelingen open zet (bouw er dus een schakeling tussen)

Volgende les; na de vakantie

H5.5 Serie en Parallel

• schakelingen in huis en in de auto
• Spanning en stroomsterkte bij een serie- en parallelschakeling
• Vervangingsweerstand bij serie- en parallelschakeling

H5.5 Vervanginsweerstand

vervangingsweerstand = Totale weerstand

In serie:

• Rv = R1 + R2 + R2 + ....

In Parallelschakeling:

• 1/Rv = 1/R1 + 1/R2 + ...
• Rv = (R1 x R2)/(R1 + R2)
  

Stel F1 = 20 Ω  en F2 = 5 Ω => wat is Rv bij serie/parallel

• In serie: Rv = 20 + 5 = 25 Ω
• In parallel: Rv = (20 x 5)/(20+5) = 100/25 = 4 Ω
  

20 Ω

20 Ω

5 Ω

5 Ω