5.3 Werken met weerstanden

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

5.3 Werken met weerstanden

Programma

Activiteit	Doel	Tijdsduur
-Huiswerk nakijken	Reflecteren op vorige leerdoelen	10 min
-Formatieve check		10 min
-Weerstanden schakelen	Nieuwe leerdoelen introduceren	20 min
-Rekenen		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.

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.

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!

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.

Leerdoelen

Wat behandelen we vandaag?

• Je kunt het verschil uitleggen tussen de component weerstand en de grootheid weerstand.
  
• Je kunt de vervangingsweerstand van de weerstanden in een serieschakeling berekenen.
  
• Je kunt de spanning U1, U2, U3 ... over elke weerstand in een serieschakeling berekenen.
  
• Je kunt de vervangingsweerstand van de weerstanden in een parallelschakeling berekenen.
  
• Je kunt de stroomsterkte I1, I2, I3 ... door elke weerstand in een parallelschakeling berekenen.

Werken met weerstanden

Het woord weerstand heeft 2 betekenissen.

• Het geeft de eenheid Ohm (Ω) aan.
  
• Het geeft een onderdeel aan in een schakeling.
  

Vaak plaats je een weerstand zodat een energiebron en

een apparaat dezelfde spanning en stroom hebben.

Weerstanden in serie

Meerdere weerstanden die in serie staan, mag je bij elkaar optellen!

R_tot = R₁ + R₂ + R₃ + ...

Hierin is:

• R_tot de totale weerstand in ohm (Ω);

• R₁, R₂, R₃ de weerstand van het eerste, tweede en derde schakelonderdeel in ohm (Ω).

De totale weerstand heet ook wel de vervangingsweerstand.

Stroomsterkte en spanning in serie

In serie moet je de spanningen bij elkaar optellen om op de totale spanning te komen.

U_tot = U₁ + U₂ + U₃ + …

De stroomsterkte is in een serie overal even groot:

I_tot = I₁ = I₂ = I₃ = …

Een ledlampje brandt optimaal op een spanning van 2,0 V. Door het lampje loopt dan een stroom van 20 mA. De batterij levert een spanning van 9,0 V.
Bereken hoe groot de waarde van de weerstand moet zijn om het lampje op de juiste spanning te laten branden.
R = U/I Utot = U1 + U2 + U3 + … Itot = I1 = I2 = I3 = …

Weerstanden parallel

Weerstanden die parallel staan mag je niet bij elkaar optellen, maar moet je het volgende doen:

Esther schakelt een weerstand van 55 Ω parallel aan een weerstand van 145 Ω.
Bereken de vervangingsweerstand.

Stroomsterkte en spanning parallel

Parallel is de spanning overal hetzelfde.

U_tot = U₁ = U₂ = U₃ = …

De stroomsterkte moet je bij elkaar optellen
om op de totale stroomsterkte te komen.

I_tot = I₁ + I₂ + I₃ + …

Bereken de totale stroomsterkte in een schakeling met 2 weerstanden van 55 en 145 Ω als je de weerstanden aansluit op een spanningsbron van 9,0 V.
R = U/I Utot = U1 = U2 = U3 = … Itot = I1 + I2 + I3 + …

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 2: 1 t/m 8

Hoofdstuk 5 paragraaf 3: 1 t/m 10

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 het verschil uitleggen tussen de component weerstand en de grootheid weerstand.

Je kunt de spanning U1, U2, U3 ... over elke weerstand in een serieschakeling berekenen.

Je kunt de stroomsterkte I1, I2, I3 ... door elke weerstand in een parallelschakeling berekenen.

Je kunt de vervangingsweerstand van de weerstanden in een parallelschakeling berekenen.

Je kunt de vervangingsweerstand van de weerstanden in een serieschakeling berekenen.