H9 Schakelingen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k
• Leerjaar 4

H9 Schakelingen

H9.1 Weerstanden

De kleuren geven de grootte van de weerstand.

In je boek (vaardigheden) staan de kleurcodes 

blz. 174

Leerdoelen H9.1

• 9.1.1 Je kunt toelichten wat wordt bedoeld met de weerstand van een schakelonderdeel.
  
• 9.1.2 Je kunt uitleggen hoe je de totale weerstand van een stroomkring groter kunt maken.
  
• 9.1.3 Je kunt beschrijven hoe je de weerstand van een schakelonderdeel kunt bepalen.
  
• 9.1.4 Je kunt berekeningen uitvoeren met de spanning, de stroomsterkte en de weerstand.
  
• 9.1.5 Je kunt beredeneren of de wet van Ohm van toepassing is op een schakelonderdeel.
  
• 9.1.6 Je kunt uit de kleurcode op een weerstandje afleiden hoe groot zijn weerstandswaarde is.

Weerstanden

De weerstand geeft aan hoe moeilijk de elektrische stroom door een stroomkring (of apparaat) gaat.

Hoe hoger de weerstand, des te moeilijker de stroom er door heen gaat.

Weerstand

Ieder apparaat (en ook stroomdraad) heeft een weerstand.

De weerstand geven we de letter R en het symbool ohm        

Geleidende materialen hebben een kleine (soortelijke) weerstand.

Isolatoren hebben een grote (soortelijke) weerstand.

Ω

Weerstand

De weerstand heeft het symbool R (Resistant) en de eenheid voor elektrische weerstand is Ohm, met het symbool Ω

We zeggen dus bijvoorbeeld: 

Een weerstandje kan een weerstand hebben van 20 ohm. 

Of R = 20 Ω

Weerstand

grote weerstand

kleine weerstand

Symbool weerstand

Hoe teken je een weerstand in een schakelschema? 

Je gebruikt het symbool in het plaatje hiernaast. 

Symbool weerstand

Als je een lampje aansluit op een batterij van bijv 9V kan het zijn dat de stroomsterkte te hoog wordt en het lampje doorbrand. 

Om dat te voorkomen voeg je een weerstand toe aan de schakeling. 

Een weerstand schakel je in serie. Hierdoor vergroot je de totale weerstand van de stroomkring (stroomsterkte verlaagd)

Stroommeter in serie spanningsmeter parallel

Weerstand (R)

Een apparaat levert weerstand.
Des te groter de weerstand, 

des te kleiner de stroomsterkte wordt.

U = I x R                          I = U : R                                R = U : I

grootheid	symbool	eenheid	symbool
weerstand	R	Ohm	Ω

Wet van Ohm

Ohmse weerstand

Deze weerstand is ohms:

Rechtevenredig verband: dus R heeft een vaste waarde.

De waarde van schakelonderdeel is steeds even groot.

De weerstand

• Een weerstand wordt gemaakt door een dun laagje koolstof op een glasstaafje aan te brengen.

• Hoe dunner het laagje koolstof, des te hoger de weerstand.

• Als de temperatuur hoger wordt, dan wordt de weerstand hoger.

Een weerstand

Hier staat een voorbeeld van een weerstand.

Let op de ringen. Deze weerstand heeft vier ringen, er zijn ook weerstanden met vijf ringen.

De ringen hebben een betekenis welke een

codering is voor de grootte van de weerstand.

We hebben ring 1, 2 (en soms 3)

Daarnaast ring A en B

Waarde van een weerstand

De waarde van een weerstandje kun je bepalen aan de hand van de gekleurde ringen. 

Ring 1, 2 (en 3) slaan op een getal, schrijf dit getal op.

Ring A geeft aan hoeveel nullen er achter het getal staan.

Ring B geeft de nauwkeurigheid aan 

Kleurcode weerstand

Wat is de weerstand en 

hoe groot is de afwijking?

Kleurcode weerstandje

kleuren bekijken van links naar rechts

• ring 1 = groen = 5
• ring 2 = blauw = 6
  
• ring 3 = bruin = 1 nul
  
• ring 4 = goud = +/- 5%
  

• weerstand = 560 Ω +- 5%

• de weerstand kan dus in werkelijkheid tussen 532 Ω en 588 Ω liggen (5% van 560 is 28)

 H9.2 LDR en NTC

Leerdoelen H9.2

9.2.1 Je kunt de drie delen beschrijven waaruit een eenvoudige automatische schakeling bestaat.

9.2.2 Je kunt uitleggen wanneer de weerstand van een LDR toeneemt en wanneer hij afneemt.

9.2.3 Je kunt een schakeling tekenen waarin de hoeveelheid licht met een LDR wordt gemeten.

9.2.4 Je kunt uitleggen wanneer de weerstand van een NTC toeneemt en wanneer hij afneemt.

9.2.5 Je kunt een schakeling tekenen waarin een NTC als temperatuursensor wordt gebruikt.

9.2.6 Je kunt de vervangingsweerstand van een serieschakeling berekenen.

9.2.7 Je kunt beschrijven hoe je de weerstandswaarde van een schuifweerstand kunt instellen.

Automatische schakeling

Sensor  ---->  automatische schakelaar ----> actuator

lichtsensor                                                                   lamp

geluidssensor                                                            motor

bewegingssensor                                                    sirene

temperatuursensor                                               verwarming

Sensor

Sensor 'voelt'

Sensor = reageert op signalen uit de omgeving

Produceert een elektrisch signaal dat informatie over de omgeving geeft.

Bijvoorbeeld: een thermometer, NTC, LDR

Jouw scherm v/d telefoon geeft in het donker ook meer licht!

Schakelaar

Actuator

Dit is het uiteindelijke doel. 

De actuator doet is wat nuttig is voor de gebruiker van de schakeling.

Denk aan het aanzetten van een lamp, een alarm, een verwarming, een koelkast, een motor.

Hoe werkt dat nu?

Het signaal van de sensor komt bij de verwerker. 

Deze verwerkt het signaal en bepaalt wat er moet gebeuren.

1.De buitenlamp had minder licht 

-> Dus moet de lamp gaan branden want het is donker

2.De buitenlamp vangt veel licht op 

-> Lamp moet uitblijven het is nog licht genoeg!

LDR: Light Dependent Resistant

LDR is gevoelig voor?

• Lichtgevoelige weerstand.
• Hoe meer licht op de LDR valt=> hoe lager 
• de weerstand.

Gebruikt in?

• Buitenlampen
• camera met flitser, telefoonscherm ...

NTC - negatieve temperatuur coëfficiënt

NTC is gevoelig voor?

• Veranderingen in de temperatuur. 
• Temperatuur omhoog => Weerstand omlaag

Gebruikt in?

• computers om oververhitting tegen te gaan.
• automatisch weerstation

weerstand serie

De totale (Rt) of vervangingsweerstand (Rv) van een serieschakeling:

weerstand parallel

De totale (Rt) of vervangingsweerstand (Rv) van een parallelschakeling:

R1

R1

R2

R2

​R​t​​​​1​​=​R​v​​​​1​​=​R​1​​​​1​​+​R​2​​​​1​​

R​t​​=R​v​​=R​1​​+R​2​​

Serieschakeling

Weerstanden kunnen bij elkaar opgeteld worden:

 Rtot = R1 + R2 + …

Spanningen worden bij elkaar opgeteld:

 Utot = U1 + U2 + …

Stroomsterkte is overal gelijk:

 Itot = I1 = I2 = …

Regelbare weerstanden

Schuifweerstand   

9.3 Schakelen met een relais

Leerdoelen H9.3

• 9.3.1 Je kunt de onderdelen beschrijven waaruit een elektromagneet is opgebouwd.
  
• 9.3.2 Je kunt uitleggen hoe een elektromagneet een stroomkring kan inschakelen.
  
• 9.3.3 Je kunt met symbolen tekenen hoe je een relais in een schakeling opneemt.
  
• 9.3.4 Je kunt toelichten hoe een relais wordt toegepast in een automatische schakeling.
  
• 9.3.5 Je kunt uitleggen hoe je een reedcontact in een schakeling als sensor gebruikt.

Een relais is een schakelaar die bediend wordt door een elektromagneet.

• Een relais zit in allerlei apparaten: wasmachines, televisies, magnetrons, buitenlampen, enzovoort.
• Je herkent een relais aan het klikkende geluid dat het maakt tijdens het schakelen. 
• In een relais zit een spoel.

Automatische schakeling

Het relais

Het relais is een schakelaar die wordt bediend door een elektromagneet. 

Een elektromagneet bestaat uit een spoel en een ijzeren kern.

Relais

Startmotor auto met relais

-Sleutel in slot

-Spoel magnetisch

-Anker naar M

-Motor aan.

Inbraakalarm met breekcontact

Voorbeeldschakeling raambeveiliging

Uitleg Reedcontact

• Wordt gebruikt als schakelaar / sensor
• schakelaar die werkt op een magneet
• Magneet bij reedcontact => gesloten contact => stroom

• Toepassingen:
  - positie/niveau sensor
  - fietscomputer/ km-teller

 reedcontact

9.4 Elektronische schakelingen

Leerdoelen H9.4

• 9.4.1 Je kunt overeenkomsten en verschillen tussen een transistor en een relais benoemen.
  
• 9.4.2 Je kunt uitleggen wanneer een transistor schakelt van UIT naar AAN (en andersom).
  
• 9.4.3 Je kunt schakelingen tekenen waarin een transistor als schakelaar wordt gebruikt.
  
• 9.4.4 Je kunt toelichten hoe een schakeling met een transistor als schakelaar werkt.
  
• 9.4.5 Je kunt beschrijven hoe je elektrische energie in een condensator kunt opslaan.
  
• 9.4.6 Je kunt toelichten hoe een condensator in een schakeling wordt toegepast.

Transistor

Een transistor is net als de diode en de led een halfgeleider. 

Een transistor kun je gebruiken als automatische schakelaar, net als een relais.

 Een transistor heeft verschillende voordelen:

• Een transistor is kleiner dan een relais.

• Een transistor is goedkoper dan een relais.

• Een transistor verbruikt minder elektrische energie dan een relais.

Transistor

Transistor heeft 3 aansluitpunten:

Basis

Collector

Emitter

Transistor

Hiernaast een voorbeeld van een schakeling met transistor (inbraakalarm)

• in het bovenste plaatje is het inbraakalarm (het slingerende lijntje) heel. Omdat er tussen A en B een weerstand zit, gaat hier geen stroom heen. Het is makkelijker om door het alarm te stromen.
• In het onderste plaatje is het inbraakalarm verbroken (bijvoorbeeld een raam kapot gemaakt. Hierdoor gaat de stroom van A naar B en dan naar E. Nu kan er ook stroom van C naar E en zal er een zoemer afgaan.

Schakelen met een transistor

Condensator 

Een schakeling met condensator

Als je de schakelaar

sluit laadt de condensator op. Als je hem opent blijft de lamp branden op de stroom van de condensator.

Ventilatorschakeling