Paragraaf 4.2 - vragen Spanningsbronnen

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

4.2 - Spanningsbronnen

Leerdoelen 

4.2.1 Je kunt beschrijven hoe je spanning meet.

4.2.2 Je kunt uitleggen wat het verschil is tussen spanning en stroomsterkte.

4.2.3 Je kunt een aantal spanningsbronnen noemen.

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

4.2.5 Je kunt uitleggen wat er gebeurt als je een elektrisch apparaat niet op de juiste spanning aansluit.

4.2.6 Je kunt de werking van een dynamo uitleggen. (PLUS)

Introductie

In iedere stroomkring zit een spanningsbron. Batterijen en accu’s zijn hier voorbeelden van. Spanningsbronnen zorgen ervoor dat lampen branden en elektrische apparaten werken. Ook de panelen met zonnecellen die je op veel daken ziet, zijn spanningsbronnen.

Spanning

Op een batterij of accu staat altijd vermeld welke spanning hij levert. Bijvoorbeeld 1,5 volt of 9 volt of 12 volt. Je kunt de vermelde spanning controleren met een spanningsmeter. Daarvoor moet je de spanningsmeter verbinden met de pluspool en de minpool van de batterij. De spanning wordt gemeten in volt (V). Daarom wordt een spanningsmeter ook wel een voltmeter genoemd.

Maar wat is spanning eigenlijk? je kunt een elektrische spanning vergelijken met e spanning van een opgeblazen ballon. Als je een ballon ver opblaast, krijgt hij hoge spanning. . Er komt een grote druk op de ballon te staan. Dat voel je als je op de ballon duwt. Het rubber staat dan strakgespannen. Als je een ballon maar halfvol blaast, is de spanning veel lager. Het rubber geeft dan gemakkelijk mee.

Als je het tuitje van een ballon een eindje opent, stroomt er lucht uit de ballon. Hierdoor neemt de spanning van de ballon af. De lucht die uit de ballon stroomt, kun je vergelijken met elektrische stroom. De stroomsterkte is dan de hoeveelheid lucht die in 1 seconde uit de ballon stroomt. Als de spanning afneemt, wordt ook de stroomsterk kleiner. Een tijdje later is de spanning helemaal weg en stroomt er geen lucht meer uit de ballon. 

Een condensator is een elektrisch onderdeel dat zich net zo gedraagt als een ballon. Je kunt een condensator opladen door er een lading in op te slaan. De spanning neemt dan toe tot er geen lading meer bij kan. Daarna kun je de condensator ontladen. Alle lading loopt dan weg en spanning neemt dan af tot nul.

Als je het tuitje van een ballon een eindje opent, stroomt er lucht uit de ballon. Hierdoor neemt de spanning van de ballon af. De lucht die uit de ballon stroomt, kun je vergelijken met elektrische stroom. De stroomsterkte is dan de hoeveelheid lucht die in één seconde uit de ballon stroomt. Als de spanning afneemt, wordt ook de stroomsterkte kleiner. Een tijdje later is de spanning helemaal weg en stroomt er geen lucht meer uit de ballon.

  

Een condensator is een elektrisch onderdeel dat zich net zo gedraagt als een ballon (afbeelding 2). Je kunt een condensator opladen door er lading in op te slaan. De spanning neemt dan toe tot er geen lading meer bij kan. Daarna kun je de condensator ontladen. Alle lading loopt dan weg en de spanning neemt af tot nul.

Condensatoren worden veel gebruikt in elektronica. De flitser op je mobiel werkt bijvoorbeeld met een condensator. Maar condensatoren zijn niet geschikt om apparaten op te laten werken. Dat komt doordat ze alleen lading kunnen opslaan en afgeven. Net als een ballon. Om een apparaat te laten werken, is een constante elektrische stroom nodig. En dus een spanning die steeds even groot blijft.

Condensatoren worden veel gebruikt in elektronica. De flitser op je mobiel werkt bijvoorbeeld met een condensator. Maar condensatoren zijn niet geschikt om apparaten op te laten werken. Dat komt doordat ze alleen lading kunnen opslaan en afgeven. Net als een ballon. Om een apparaat te laten werken, is een constante elektrische stroom nodig. En dus een spanning die steeds even groot blijft.

Batterijen

Batterijen en accu's leveren wel een gelijkblijvende spanning. Als je een batterij gebruikt, dan stroomt er steeds een lading uit de batterij de stroomkring in. Toch verandert de spanning daardoor niet. dat komt doordat in een batterij voortdurend nieuwe lading vrijkomt. Daardoor blijft de spanning steeds even groot. Een batterij is daarom een spanningsbron.

Herbruikbare batterijen

De lading die uit een batterij stroomt, komt van stoffen binnen in de batterij. Die stoffen worden daarbij langzaam opgebruikt. Als ze bijna op zijn, kunnen ze niet genoeg lading meer produceren. De spanning begint dan af te nemen. Je zegt dan dat de batterij bijna leeg is.

Gewone batterijen kun je maar één keer gebruiken. Die gooi je weg na gebruik. Er zijn ook herbruikbare batterijen. Die kun je opladen, waarna ze weer spanning kunnen leveren. Opladen doe je door de stroom er in omgekeerde richting doorheen te sturen. Daardoor worden de veranderingen in de batterij teruggedraaid. De oorspronkelijke stoffen komen dan weer terug. Bij gewone batterijen zijn de veranderingen niet om te keren.

De juiste spanning gebruiken

Een ouderwets fietslampje is ontworpen voor een spanning van 6 volt. Op die spanning brandt het lampje goed. Als je het lampje op 1,5 volt aansluit, brandt het heel zwak. En als je het op 12 volt aansluit, brandt het door. Het lampje gaat dan kapot.  Het lampje werkt alleen goed op de juiste spanning.

 

Is de volgende bewering waar of niet waar?
Een lampje van 6 V brandt niet op een spanning van 1,5 V

1. waar
2. niet waar

Is de volgende bewering waar of niet waar?
Als je een lampje van 6 V aansluit op een spanning van 12 V,
gaat het kapot.

1. waar
2. niet waar

Vaak heb je meer dan één batterij nodig om aan de juiste spanning te komen. Voor de afstandsbediening in afbeelding 4 heb je bijvoorbeeld twee staafbatterijen van 1,5 V nodig. Je moet die batterijen in serie schakelen. Dat doe je door de pluspool van de ene batterij tegen de minpool van de andere batterij te leggen. Ze hebben dan samen een spanning van 3,0 V. Je ziet:

  

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

De meeste huishoudelijke apparaten zijn ontworpen voor een spanning van 230 volt. 230 volt is de spanning van de stopcontacten in huis.

De meeste huishoudelijke apparaten zijn ontworpen voor een spanning van:

1. 12 V.
2. 115 V.
3. 230v
4. 360v

De weegschaal werkt op vier AA-batterijen van 1,5 V. Hoe zijn de batterijen geschakeld, als je ze goed in het vakje doet?

De dynamo

Naast batterijen en accu’s worden ook dynamo’s veel gebruikt als spanningsbron. De belangrijkste onderdelen van een dynamo zijn een magneet en een spoel van koperdraad. Een spoel is een draad die een aantal keren ergens omheen is gedraaid (afbeelding 5).

In de tekening is de koperdraad om een staaf gedraaid. In een dynamo is de koperdraad om een magneet gedraaid (afbeelding 6). De spoel zit dus om de magneet, maar de spoel en magneet raken elkaar niet. Als de magneet draait, wordt in de spoel spanning opgewekt. Daar kun je een fietslampje mee laten branden.

  

Hoe sneller de magneet ronddraait, hoe groter de spanning is die de dynamo levert. Als je sneller fietst, zal je fietslamp feller branden. De spanning kun je ook vergroten door het aantal windingen op de spoel te vergroten.

Wat zijn de twee belangrijkste onderdelen van een dynamo?

Bekijk de foto goed voor
welk meetbereik gekozen is. Je ziet dit aan het rode snoer.
Welke spanning geven de spanningsmeters aan?

Opdrachten maken

Wat: lees paragraaf 3.2 

Hoe: helemaal stil! muziek mag in!    

Hulp: Geen    

Tijd:  ???? minuten lang    

Huiswerk: opdrachten 1 tm 13 van paragraaf 3.2 & Test jezelf   

Klaar?: ga bezig met een ander vak!