H4.2 B1TH Spanningsbronnen

• Nask / Techniek
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 1

Wat gaan we deze les doen?

1. Herhaling: H4.1 een stroomkring maken
2. Uitleg: H4.2 Spanningsbronnen
   
3. Video: Meneer Wietsma - Spanning
4. Zelfstandig: H4.2 opdracht 1 t/m 12
   

Vorige les

Vorige les

1. Elektrische energie = De energie die door een spanningsbron geleverd wordt.
2. Stroomsterkte =De grootte van de stroom. De eenheid is de ampère (A).
3. Geleider = Stof waar een elektrische stroom gemakkelijk doorheen kan lopen
4. Schakelaar = Het onderdeel van een stroomkring waarmee je de stroomkring kunt openen of sluiten.
5. Stroomkring = Een geheel van geleidende delen van snoeren, lampen enzovoort, waar stroom doorheen kan lopen.
6. Isolator = Stof die een elektrische stroom niet of heel slecht doorlaat.
7. Stroommeter = Een instrument waarmee je kunt meten hoe groot de stroom is.

Je kunt met de 'waterstroomkring' uitleggen hoe elektriciteit rondloopt door een stroomkring en hoe een schakelaar werkt. (PLUS)

De waterstroomkring

• Vroeger dachten natuurkundigen dat elektriciteit een soort vloeistof is, die door draden kan stromen. Daar komt het woord ‘stroom’ vandaan. 

• Later is ontdekt dat dit idee niet klopt. Toch kun je een elektrische stroom goed vergelijken met water dat door buizen stroomt.

 

• In de tekening zie je een ‘waterstroomkring’ met buizen, een pomp en een kraan. Als je de kraan openzet, begint het water te stromen. 
• Draai je de kraan dicht, dan stopt de waterstroom. 

• Als je de schakelaar op UIT zet, open je de stroomkring. Er loopt geen elektrische stroom meer en de lamp gaat uit. 

• Als je de schakelaar op AAN zet, sluit je de stroomkring. Er stroomt elektriciteit door de draden en het lampje gaat weer aan. 

Vaardigheid 4 - Eenheden omrekenen

Rekenen met Ampère 

De eenheid van stroomsterkte is de ampère (A).

Die meet je met een Ampère meter.

De stroom schrijf je op als: I = 500 A

1 A = 1000 mA (de m staat voor milli)

Denk aan: 1 m = 1000 mm 

Dus:

•  20 A = ... mA 
•  20 A = 20 x 1000 = 20000 mA

• 0,001 A = ... mA
• 0,001 A = 0,001 x 1000 =  1 mA

 

Bereken:
35 mA = ... A

1. 0,00035 A
2. 0,035 A
3. 0,350 A
4. 3500 A

Bereken:
350 mA = ... A

1. 0,00035 A
2. 0,035 A
3. 0,35 A
4. 3500 A

Bereken:
3 mA = ... A

1. 0,0003 mA
2. 0,003 A
3. 0,03 A
4. 3 A

Bereken:
3 mA = ... A

1. 0,0003 mA
2. 0,003 A
3. 0,03 A
4. 3 A

Leerdoelen H4.2

1. Je kunt uitleggen wat spanning is en hoe je de spanning meet.
   
2. Je kunt het verschil tussen stroomsterkte en spanning uitleggen.
   
3. Je kunt de spanning berekenen als je batterijen in serie schakelt.
   
4. Je weet voor welke spanning de meeste apparaten zijn ontworpen en wat je nodig hebt om apparaten die op een lagere spanning werken op een stopcontact te kunnen aansluiten.
   
5. Je kunt uitleggen waarom batterijen en accu's chemische spanningsbronnen zijn. (PLUS)

Spanning?

Je kunt uitleggen wat spanning is en hoe je de spanning meet.

Je kunt het verschil tussen stroomsterkte en spanning uitleggen.

Stroomsterkte

• Stroomsterkte geeft aan hoeveel deeltjes er in één seconde op een bepaalde plek in de stroomkring voorbij komen.

• De eenheid van stroomsterkte is Ampère (A).

Je kunt uitleggen wat spanning is en hoe je de spanning meet.

Je kunt het verschil tussen stroomsterkte en spanning uitleggen.

Spanning 

• Spanning vertelt je hoeveel elektrische energie elk deeltje met zich meeneemt. 

• Om spanning te krijgen, heb je een spanningsbron nodig.

• De eenheid van spanning in Volt (V). 

Je kunt uitleggen wat spanning is en hoe je de spanning meet.

Je kunt het verschil tussen stroomsterkte en spanning uitleggen.

Spanning 

• Spanning vertelt je hoeveel elektrische energie elk deeltje met zich meeneemt. 
• Spanning is de druk die de voedingsbron van een stroomkring uitoefent om elektronen (stroom) door een geleidende lus te duwen, waardoor deze bijvoorbeeld een lamp kunnen laten branden.

• Om spanning te krijgen, heb je een spanningsbron nodig.

• De eenheid van spanning in Volt (V). 

Stroomsterkte

• Stroomsterkte geeft aan hoeveel deeltjes er in één seconde op een bepaalde plek in de stroomkring voorbij komen.

• De eenheid van stroomsterkte is Ampère (A).

https:

Je kunt de spanning berekenen als je batterijen in serie schakelt.

Batterijen schakelen 

Vaak heb je meer dan één batterij nodig om aan de juiste spanning te komen. 

Je moet die batterijen in serie schakelen. 

Dat wil zeggen dat je de pluspool van de ene batterij verbindt met de minpool van de andere batterij. Ze geven dan samen een spanning van 3,0 V.

Als je batterijen in serie schakelt, mag je hun spanningen bij elkaar optellen.

Als je een van de vier batterijen per ongeluk verkeerd om legt, werkt hij tegen de andere batterijen in. De totale spanning wordt dan 1,5 + 1,5 + 1,5 – 1,5 = 3,0 V.

Wat geeft de spanningsmeter aan?

1. 12 V
2. 24 V
3. 0 V
4. 6 V

Wat geeft de spanningsmeter aan?

1. 21 V
2. 24 V
3. 0 V
4. 6 V

Wat geeft de spanningsmeter aan?

1. 17 V
2. 22 V
3. 37 V
4. 13 V

Wat geeft de spanningsmeter aan?

1. 0 V
2. 9 V
3. 18 V
4. 4,5 V

Wat geeft de spanningsmeter aan?

1. 0 V
2. 6 V
3. 30 V
4. 18 V

Je weet voor welke spanning de meeste apparaten zijn ontworpen en wat je nodig hebt om apparaten die op een lagere spanning werken op een stopcontact te kunnen aansluiten.

Veilige en onveilige spanningen

• De netspanning is in Nederland 230 V. Dit is de spanning die op de stopcontacten staat

• De spanning die een batterij levert, is veel lager dan 230 V. 
• Zo’n lage spanning is niet gevaarlijk. 
• Als veilige grens wordt vaak 24 V genomen
  

• Veel apparaten werken op een lagere spanning dan 230 V. 
• Om ze toch op het stopcontact te kunnen aansluiten, heb je een transformator nodig. 
  

Je kunt uitleggen waarom batterijen en accu's chemische spanningsbronnen zijn. (PLUS)

Chemische spanningsbronnen 

• Hoe wordt die spanning eigenlijk gemaakt?

• Batterijen en accu’s noem je chemische spanningsbronnen, omdat de spanning wordt opgewekt met behulp van chemische reacties.

Je kunt uitleggen hoe je een lamp laat branden. 

Je kunt de verschillende onderdelen van een stroomkring benoemen en beschrijven.

Een gesloten stroomkring

• Als het lampje brandt, verbruikt het elektrische energie.
  

• Die energie wordt geleverd door de batterij.
  

• De elektriciteitssnoeren vervoeren de elektrische energie van de batterij naar het lampje.
  

Op deze manier zit elke stroomkring in elkaar. Je hebt altijd te maken met:

1.  een spanningsbron die elektrische energie levert;
   
2.  verbindingen die de elektrische energie vervoeren;
   
3.  een of meer apparaten die de elektrische energie verbruiken.
   

Een batterij kan maar een beperkte hoeveelheid elektrische energie leveren. Als die energie op is, zeg je dat de batterij ‘leeg’ is. 

Je kunt uitleggen welke stoffen geleiders en isolatoren zijn en daarvan een aantal voorbeelden geven.

Isolerende en geleidende stoffen

• Er zijn verschillende manieren om de onderdelen van een stroomkring met elkaar te verbinden. Meestal gebruik je daar snoeren voor.
  

• Stoffen waar een elektrische stroom gemakkelijk doorheen kan lopen, heten geleiders.                                                                                                                    Metalen geleiden goed, bijvoorbeeld koper

• Stoffen die een elektrische stroom niet of heel slecht doorlaten, heten isolatoren.                                                                                                                                 Als een vaste stof geen metaal is, gaat het bijna altijd om een                       isolator. Bijvoorbeeld rubber, glas en plastic.

Je kunt uitleggen welke stoffen geleiders en isolatoren zijn en daarvan een aantal voorbeelden geven.

Schakelaar

• In een gesloten stroomkring loopt de stroom door de geleidende delen van snoeren, lampjes of andere apparaten. 

• Met een schakelaar kun je de stroom in- en uitschakelen. 

• Als je met de schakelaar de stroom inschakelt, komen twee geleidende delen in de schakelaar met elkaar in contact. 

• De stroomkring wordt zo gesloten. Als je de stroom uitschakelt, is er geen geleidende verbinding meer. 

• De stroomkring is dan open en de elektriciteit kan niet meer naar de lamp stromen. Bij een open stroomkring kan de lamp dus niet branden.

Je kunt uitleggen op welke manier je de stroomsterkte meet.

De stroom meter

• Als je een lampje op een batterij aansluit, gaat er een stroom door het lampje lopen. 

• Zo’n elektrische stroom bestaat uit kleine elektrische deeltjes die door de geleidende materialen bewegen. 

• Je zegt dat de stroom van ‘plus naar min loopt’: van de pluspool van de batterij door het lampje naar de minpool.

• Met een stroommeter kun je meten hoe ‘sterk’ de elektrische stroom door een stroomkring is. 
• De stroomsterkte geeft aan hoeveel elektrische deeltjes er in één seconde op een bepaalde plek in de stroomkring voorbij komen.

• De eenheid van stroomsterkte is de ampère (A). 
• Een stroommeter wordt daarom ook wel een ampèremeter genoemd. 
• Eén ampère betekent dat er in één seconde ongeveer 6 240 000 000 miljard elektrische deeltjes op een bepaalde plek voorbijkomen. Als de stroomsterkte klein is, meet je de stroom vaak in milliampère (mA).

Je kunt uitleggen wat een led is en hoe een led werkt. (PLUS)

De led

• De naam led is een afkorting van ‘licht emitterende diode’.

• Een led is een lampje dat in allerlei soorten verlichting gebruikt wordt. 
• Kenmerkend voor een led is dat de stroom er maar in één richting doorheen kan lopen. 
• Als je het andersom probeert, loopt er geen stroom en geeft de led geen licht. 
• Het langste aansluitpootje moet verbonden worden met de pluskant van de batterij

• Bij fietslampjes worden bijna altijd leds gebruikt. 
• Leds hebben namelijk als voordeel dat ze heel efficiënt omgaan met elektrische energie. Leds verbruiken 85% minder energie dan gloeilampen. Voor een kleine hoeveelheid elektrische energie geven ze heel veel licht. 
• De leds hebben bovendien een heel lange levensduur en zijn ook goed bestand tegen schokken.

Je kunt met de 'waterstroomkring' uitleggen hoe elektriciteit rondloopt door een stroomkring en hoe een schakelaar werkt. (PLUS)

De waterstroomkring

• Vroeger dachten natuurkundigen dat elektriciteit een soort vloeistof is, die door draden kan stromen. Daar komt het woord ‘stroom’ vandaan. 

• Later is ontdekt dat dit idee niet klopt. Toch kun je een elektrische stroom goed vergelijken met water dat door buizen stroomt.

 

• In de tekening zie je een ‘waterstroomkring’ met buizen, een pomp en een kraan. Als je de kraan openzet, begint het water te stromen. 
• Draai je de kraan dicht, dan stopt de waterstroom. 

• Als je de schakelaar op UIT zet, open je de stroomkring. Er loopt geen elektrische stroom meer en de lamp gaat uit. 

• Als je de schakelaar op AAN zet, sluit je de stroomkring. Er stroomt elektriciteit door de draden en het lampje gaat weer aan. 

Aan de slag!

1. Herhaling: H4.1 een stroomkring maken
2. Uitleg: H4.2 Spanningsbronnen
3. Video: Meneer Wietsma - Spanning
4. Zelfstandig: H4.2 opdracht 1 t/m 12