Paragraaf 4.3 - Schakelingen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k, g, t
• Leerjaar 2

4.3 - Schakelingen

Leerdoelen

4.3.1 Je kunt twaalf symbolen voor onderdelen in schakelschema’s herkennen en tekenen.

4.3.2 Je kunt het verschil uitleggen tussen een parallelschakeling en een serieschakeling.

4.3.3 Je kunt het schakelschema tekenen van eenvoudige serie- en parallelschakelingen.

4.3.4 Je kunt uitleggen waarom elektrische apparaten bijna altijd parallel geschakeld worden.

4.3.5 Je kunt de grootte van de stroomsterkte beredeneren in een schakeling.

4.3.6 Je kunt uitleggen hoe een wisselschakeling werkt. (PLUS)

Introductie

Je kunt lampen, schakelaars, snoeren en spanningsbronnen op verschillende manieren met elkaar verbinden. Anders gezegd: je kunt ze op verschillende manieren schakelen. Als je tekent hoe de draden lopen, kun je snel zien of er een of meer stroomkringen aanwezig zijn.

Schakelingen tekenen

Een schakeling bestaat uit verschillende elektrische onderdelen. Als je wilt uitleggen hoe een schakeling in elkaar zit, kun je het best een tekening gebruiken. Er zijn speciale symbolen bedacht om overzichtelijke tekeningen van schakelingen te kunnen maken (afbeelding 1). Zulke tekeningen noem je schakelschema’s.

Schakelschema's 

 

Schakelschema’s zijn onmisbaar bij proeven met elektriciteit. Het schema vertelt je welke onderdelen je nodig hebt en hoe je die met elkaar verbindt. Bij veel proeven is een schakelschema gegeven. Soms moet je zelf een schakelschema tekenen. Nadat je alle onderdelen hebt verzameld, bouw je de schakeling aan de hand van het schema.

 

Serieschakelingen 

In afbeelding 2 zie je een serieschakeling. Een serieschakeling heeft geen vertakkingen. Er is dus maar één stroomkring. De stroom gaat door alle onderdelen van de schakeling. Als één lampje in een serieschakeling doorbrandt, is de stroomkring verbroken. Dan gaan alle lampjes uit. Het is daarom niet handig om lampen in serie te schakelen.

Als in een serieschakeling één lampje stuk gaat, dan:

1. blijft de rest gewoon branden.
2. gaan alle lampjes uit
3. gaat de rest iets sterker branden. .
4. gaat de rest iets zwakker branden

Open en gesloten stroomkringen

Je schakelt een schakelaar juist wel in serie met het apparaat dat aan- of uitgezet moet worden. Met een lichtschakelaar doe je een lamp aan of uit. Als je de schakelaar op UIT zet, onderbreek je de stroomkring en gaat de lamp uit. Als je de schakelaar op AAN zet, sluit je de stroomkring en gaat de lamp weer aan.

In een open stroomkring staat de schakelaar open en is de lamp uit (afbeelding 3). In een gesloten stroomkring staat de schakelaar dicht en is de lamp aan (afbeelding 4)

Stroomsterkte in een serieschakeling

De stroomsterkte in een serieschakeling is overal even groot. Het maakt niet uit waar je de stroomsterkte meet. Bijvoorbeeld tussen de batterij en het eerste lampje, tussen het eerste en het tweede lampje, tussen het tweede en het derde lampje of tussen het derde lampje en de batterij. Je krijgt steeds dezelfde meetwaarde.

Klik op de volgende dia.

Maak nu een serieschakeling met minimaal 3 lampjes.

Als deze klaar is laat je dit controleren en bewaar deze voor een volgende opdracht, dus niet weg klikken.

https:

Je gebruikt nu serieschakeling uit de vorige opracht. 

Plaats er nu schakelaar tussen. Nog even bewaren.

Wat gebeurt er als je een schakelaar sluit?

1. er gebeurt niets
2. de lampen gaan branden
3. de lampen gaan uit

Wat gebeurd er als je er 1 lampje uit de stroomkring haalt? in schakelt?

1. er gebeurd niets
2. de lampjes blijven branden
3. alle lampjes gaan uit

Parallelschakelingen 

 

IIn afbeelding 5 zie je een parallelschakeling. De schakeling vertakt zich zodat elk lampje op de spanningsbron is aangesloten. 

Elke vertakking is, samen met de batterij, een aparte stroomkring.

Klik op de volgende dia.

Maak nu een parallelschakeling met 3 lampjes.

Als deze klaar is laat je dit controleren en bewaar deze voor een volgende opdracht, dus niet weg klikken.

https:

Je gebruikt nu paralelschakeling uit de vorige opracht. 

Plaats er nu schakelaar tussen. Nog even bewaren.

Wat gebeurt er als je schakelaar in schakelt?

1. er gebeurt niets
2. de lampjes gaan branden

Wat gebeurt er als je 1 lampje uit de stroomkring haalt en inschakelt?

1. er gebeurt niets
2. 2 lampjes blijven branden
3. alle lampjes gaan uit

Stroomsterkte in een parallelschakeling

In een parallelschakeling kun je elk lampje apart aan en uit doen. Dat is handig. Daarom worden lampen vaak parallel geschakeld. Als een lamp doorbrandt, blijven de andere gewoon branden. In een serieschakeling is dat onmogelijk. Daarin branden ofwel alle lampen of ze zijn allemaal uit.

Op de plaats waar een parallelschakeling zich vertakt, splitst de stroom zich. In afbeelding 5 zie je drie stroomkringen. De stroomsterkte in de onvertakte gedeelten (bij 1 en 5) wordt de totale stroomsterkte genoemd. De stroomsterkte in de takken (bij 2, 3 en 4) is steeds een derde van de totale stroomsterkte. De stroomsterkte is dus niet overal even groot, zoals in een serieschakeling.

PLUS De wisselschakeling

Voor een lamp in een trappenhuis wordt een speciaal soort schakeling gebruikt: de wisselschakeling. Deze schakeling maakt het mogelijk om de lamp op twee plaatsen aan en uit te doen: bovenaan de trap en onderaan de trap.

  

In een wisselschakeling worden geen gewone schakelaars gebruikt, maar wisselschakelaars. Een wisselschakelaar heeft drie aansluitpunten en twee standen (afbeelding 6).

• In stand 1 wordt punt A doorverbonden met punt B.

• In stand 2 wordt punt A doorverbonden met punt C.

In afbeelding 7 is een wisselschakeling getekend. Kijk goed hoe de aansluitpunten van de wisselschakelaars met elkaar verbonden zijn. In de getekende situatie staat de lamp aan. Als je een van beide wisselschakelaars omzet, gaat de lamp uit.

Koppel de tekening aan een van de twee soorten schakelingen.

Serieschakeling

Parallelschakeling

Wat geeft dit symbool aan?

1. Stroommeter
2. Lamp
3. Spanningsmeter
4. Bel

Wat geeft dit symbool aan

1. Stoommeter
2. Lamp
3. Spanningsmeter
4. Bel

Je ziet een schakelschema met een batterij, twee lampjes en een schakelaar.
Brandt lampje 1?

1. Ja
2. Nee

Wat geeft dit symbool aan?

1. Stroommeter
2. Lamp
3. Spanningsmeter
4. Bel

Wat geeft dit symbool aan?

1. Stroommeter
2. Schakelaar
3. Spanningsmeter
4. Bel

Je ziet vier symbolen voor schakelschema's. 

Sleep de naam van het onderdeel onder het juiste symbool.

Batterij

Schakelaar

Snoer

Lampje

In een serieschakeling is de stroomsterkte ........

1. Overal hetzelfde
2. Verdeeld over de vertakkingen

De achterruitverwarming van een auto zorgt ervoor dat de achterruit warm wordt. De verwarmingsdraden op de ruit kunnen op verschillende manieren geschakeld zijn. Je ziet hier vijf voorbeelden. Welke schakelingen zijn parallelschakelingen? 

Sleep de HOTSPOT op de juiste letter 

In een parallelschakeling is de stroomsterkte ............

1. Overal hetzelfde
2. Verdeeld over de vertakkingen

Opdrachten maken

* Check 4.3 in je boek: alles duidelijk? Vragen stellen!

* Maak van 4.3 de opdrachten 1 t/m 8