5.1 Lading en spanning + 5.2 Weerstand

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 3

5.1 Lading en spanning + 5.2 Weerstand

Programma

Activiteit	Doel	Tijdsduur
-Huiswerk nakijken	Reflecteren op vorige leerdoelen	10 min
-Formatieve check		10 min
-Lading en spanning	Nieuwe leerdoelen introduceren	20 min
-Weerstand		20 min
-Oefenen	Nieuwe leerdoelen verwerken	20 min

Oefeningen nakijken

Ik loop langs om te controleren of je je spullen bij je hebt en of de oefeningen gemaakt zijn.

De antwoorden staan in het eerste tabblad van de Studiewijzer in Magister.

Reflecteren op vorige leerdoelen

Klik op de link om naar een nieuwe les te gaan, hierbij kan je zelf feedback geven op je leerdoelen:

Reflectie op 4.3 (H)/4.2 (V) Kracht, massa en versnelling + 4.3 (V)Kracht en arbeid

Leerdoelen 5.1

Wat behandelen we vandaag?

• Je kunt beschrijven hoe je een neutraal voorwerp van perspex of pvc elektrisch kunt laden.
  
• Je kunt uitleggen hoe positieve lading en negatieve lading van elkaar zijn te onderscheiden.
  
• Je kunt uitleggen welke rol elektronen spelen bij het laden en ontladen van een voorwerp.
  
• Je kunt twee manieren beschrijven waarop een geladen voorwerp kan worden ontladen.
  
• Je kunt toelichten welke spanningsbronnen in het dagelijks leven worden gebruikt.

Soms kan je ergens een schok van krijgen. Hoe ontstaat deze schok?

Lading

Dit komt omdat je statisch bent geworden, je bent elektrisch geladen!

Hetzelfde gebeurt als je over een ballon wrijft en het boven je

hoofd houdt. De ballon is statisch en trekt je haar aan.

Statisch

Statische voorwerpen kunnen dus andere voorwerpen aantrekken, en er kunnen soms vonken overspringen.

Hoe meer waterdamp er in de lucht zit, hoe

sneller een voorwerp de elektrische lading

verliest. Een droge lucht is dus ideaal voor

statische voorwerpen.

2 ladingen

Wanneer een voorwerp geladen is, kan het 1 van de volgende 2 ladingen hebben:

• Positieve lading
  
• Negatieve lading
  

Deze soorten ladingen kunnen elkaar afstoten of aantrekken, zoals in het plaatje hieronder.

Hoe ontstaan de 2 ladingen?

Als je met een zijden doek over een PVC-buis wrijft, krijg je lading. Bij deze actie gaan de elektronen van het ene voorwerp, overspringen naar het andere voorwerp. Hierdoor wordt 1 voorwerp + geladen en 1 voorwerp - geladen.

Een niet-geladen voorwerp is

altijd neutraal.

Spanning

Elektronen zijn altijd negatief geladen, zij willen altijd naar een plek bewegen waar heel veel positieve lading is.

 

Wanneer elektronen zich verplaatsen van - naar +, ontstaat er spanning. Terwijl de elektronen zich verplaatsen is er sprake van stroom.

Plus: Elementaire lading

Neem 5 minuten om de plusstof van 5.1 door te lezen. Deze is ook nodig voor de toets!!

VWO: Lading

Hoe wordt de statische lading van een voorwerp gemeten?

Lading is een grootheid en heeft de afkorting Q. De eenheid van lading wordt gemeten in Coulomb (C).

Welke leerdoelen beheers je nu?

Deze leerdoelen beheers ik nu al

Deze leerdoelen beheers ik nog niet. Dus ga ik hier nog mee verder oefenen/lezen. Anders vraag ik hulp aan de docent.

Je kunt beschrijven hoe je een neutraal voorwerp van perspex of pvc elektrisch kunt laden.

Je kunt uitleggen welke rol elektronen spelen bij het laden en ontladen van een voorwerp.

Je kunt toelichten welke spanningsbronnen in het dagelijks leven worden gebruikt.

Je kunt twee manieren beschrijven waarop een geladen voorwerp kan worden ontladen.

Je kunt uitleggen hoe positieve lading en negatieve lading van elkaar zijn te onderscheiden.

Oefeningen nakijken

Ik loop langs om te controleren of je je spullen bij je hebt en of de oefeningen gemaakt zijn.

De antwoorden staan in het eerste tabblad van de Studiewijzer in Magister.

Leerdoelen 5.2

Wat behandelen we vandaag?

• Je kunt uitleggen hoe je de weerstand van een draad of een andere component bepaalt.
  
• Je kunt berekeningen maken met het verband tussen weerstand, spanning en stroomsterkte.
  
• Je kunt het verschil uitleggen tussen een ohmse weerstand en een niet-ohmse weerstand.
  
• Je kunt beschrijven hoe de weerstand van een NTC of LDR afhangt van andere grootheden.
  
• Je kunt uitleggen hoe je op een regelbare weerstand de gewenste weerstand kunt instellen.

Schakelingen tekenen

Als je met stroom werkt is het belangrijk om te weten hoe je stroomkring er uit ziet:

• Welke apparaten, schakelingen, transformator, etc. staan er op?
• Hoeveel spanningsbronnen heb je?
  
• In welke volgorde staan alle onderdelen?
  
• Staan ze in serie of parallel?
  

Daarom versimpelen wij stroomkringen door ze heel simpel te tekenen, dit noemen we schakelingen tekenen. En de tekening noem je een schakelschema.

Tekenregels

Hieronder zie je de vaste tekeningen die horen bij bepaalde apparaten, deze moet je kennen!

Voorbeelden

Let op dat kabels in een schakelschema altijd alleen maar getekend worden met rechte lijnen en hoeken van 90 graden!!!

Type schakelingen

Er zijn 3 manieren waarop apparaten in een stroomkring geschakeld kunnen staan:

• In serie
  
• Parallel
  
• Gemengd
  

Serieschakeling

Wanneer een schakeling in serie staat, betekent het dat het geen vertakkingen heeft, alle apparaten staan achter elkaar.

Gaat er 1 lamp kapot, doet de rest het ook niet meer.

De stroommeter kan je in serie ergens neerzetten, de stroomsterkte is overal even groot.

Serieschakeling

De spanningsmeter is niet overal even groot, deze verschilt bij elk apparaat, de spanning moet je dus per apparaat meten.

Dit kan je doen door de spanningsmeter parallel te zetten op het apparaat.

Parallel schakeling

Elektrische apparaten worden bijna altijd parallel geschakeld. Want als 1 lampje kapot gaat, zijn er nog andere stroomkringen beschikbaar waardoor de stroom wel kan.

Omdat elk apparaat in een andere kring zit, krijgt elk apparaat evenveel spanning!

Maar de stroomsterkte is hier niet overal gelijk.

Op plek 1 en 5 heb je de totale stroomsterkte. Op plekken 2, 3, 4, heb je telkens een derde van de stroomsterkte

Stel de batterij heeft een voltage van 4,5 V. Wat
is de spanning op lamp 2?

Stel de totale stroomsterkte is 15 A. Hoeveel
stroom gaat er door lamp 3?

Waar moet je een schakelaar zetten om alle lampen tegelijk uit te doen?

Waar moet je een schakelaar zetten om alleen lamp 4 uit te doen?

Weerstand

Sommige apparaten laten makkelijker stroom door dan anderen. Een wasmachine verbruikt meer stroom dan een lamp en daar moet dus ook meer stroom door kunnen.

De hoeveelheid stroom dat door een apparaat gaat is afhankelijk van de weerstand van dat apparaat.

Weerstand berekenen

Je kan van een apparaat berekenen hoe groot de weerstand is. De weerstand (R) heeft de eenheid Ohm (Ω).

R = U/I

• R de weerstand in ohm (Ω)

• U de spanning in volt (V)

• I de stroomsterkte in ampère (A)

Op de verpakking van een ledlampje staat: 12 V/100 mA.
Bereken hoe groot de weerstand van het lampje is als het op de juiste spanning brandt.
R = U / I

Wet van Ohm

Soms zijn spanning (U) en stroomsterkte (I) recht evenredig met elkaar.

• Als de spanning 2× zo groot wordt, wordt de stroomsterkte ook 2× zo groot.
  
• Als de spanning 3× zo groot wordt, wordt de stroomsterkte ook 3× zo groot.
  
• Enzovoort.
  

Wanneer dit zo is, noem je dit de Wet van Ohm.

Uit deze wet blijkt dan dat de weerstand constant is.

(I,U)-diagram

Als je de spanning en stroomsterkte op verschillende punten weet van een apparaat of draad, dan kan je een (I,U)-diagram tekenen.

Op het diagram hiernaast loopt de lijn recht evenredig,

hier is dus sprake van de Wet van Ohm.

Wanneer geldt de Wet van Ohm niet?

Als er veel stroom is, kunnen draden opwarmen. Door de

warmte verliezen ze energie. Hierdoor zijn U en I niet

recht evenredig. Zoals in het diagram hier rechts.

Temperatuurverschil heeft dus te maken met de grootte

van U en I.

NTC en LDR

Dit zijn 2 onderdelen in een schakeling die de weerstand kunnen verhogen of verlagen.

• NTC (negatieve temperatuurcoëfficiënt): Stijgt de temperatuur van een NTC dan daalt de weerstand, er kan dan makkelijker stroom door.
  
• LDR (light dependent resistor): hoe meer licht er op een LDR valt hoe lager de weerstand wordt.

Variabele weerstand

Een variabele weerstand is een weerstand met een schuif, zodat je zelf de weerstand kan bepalen.

Plus: Soortelijke weerstand

Neem 5 minuten de tijd om de plusstof van 5.2 door te lezen. Deze komt ook op de toets!

Oefeningen

Wie?	Zelfstandig of duo's in rust.
Wat?
Hoe?	Uit het boek.
Hulp?	Docent
Tijd?	Tot 5 minuten voor eindtijd.
Uitkomst?	Je beheerst de gestelde leerdoelen.

Hoofdstuk 5 paragraaf 1:
1 t/m 8

Hoofdstuk 5 Paragraaf 2:

1 t/m 8

Welke leerdoelen beheers je nu?

Deze leerdoelen beheers ik nu al

Deze leerdoelen beheers ik nog niet. Dus ga ik hier nog mee verder oefenen/lezen. Anders vraag ik hulp aan de docent.

Je kunt uitleggen hoe je de weerstand van een draad of een andere component bepaalt.

Je kunt het verschil uitleggen tussen een ohmse weerstand en een niet-ohmse weerstand.

Je kunt uitleggen hoe je op een regelbare weerstand de gewenste weerstand kunt instellen.

Je kunt beschrijven hoe de weerstand van een NTC of LDR afhangt van andere grootheden.

Je kunt berekeningen maken met het verband tussen weerstand, spanning en stroomsterkte.