2.3 Weerstand

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

2.3 Weerstand 

VWO4 - Overal Natuurkunde

Na deze les kunnen wij

De weerstand bepalen

de weerstand van een draard bepalen

Uitleggen wat een ohmse weerstand is

Uitleggen wat een Niet-ohmse weerstand is

Na vandaag kun je:

1. uitleggen waar de weerstand van een NTC, PTC, LDR en een diode van afhangt en toepassingen van deze componenten geven.  
2. uitleggen waar de weerstand van een draad van afhangt
3. rekenen met soortelijke weerstand

Ohmse weerstand

Een weerstand die niet afhangt van de spanning. 

(De weerstand blijft constant)

vb. Koolweerstand, constantaandraad

I en U zijn rechtevenredig

meting 1 U=2,0 V   I=0,05 A

meting 2 U=3,0 V   I=0,10 A

meting 3 U=4,0 V   I=0,12 A

meting 4 U=5,0 V   I=0,16 A

I = a.U + b

niet -Ohmse weerstand

Een weerstand die afhangt van de spanning. 

(De weerstand veranderd)

vb. gloeilamp

De gloeilamp is een PTC

De PTC-weerstand.

PTC staat voor positieve (weerstands) temperatuurcoefficent

De weerstandswaarde wordt groter als de temperatuur stijgt. 

In de praktijk gedragen gloeilampjes zich als een PTC.

De NTC-weerstand.

NTC staat voor negatieve (weerstands) temperatuurcoefficent

De weerstandswaarde kleiner wordt als de temperatuur stijgt. 

Deze weerstand wordt vaak gebruikt in een temperatuursensor.

De LDR

LDR staat voor Light Dependent Resistor

De weerstandswaarde wordt kleiner als er meer licht is.

Diode

De diode is een eenrichtings weg voor de stroom. De stroom kan in de richting van de "pijl" wel lopen (de doorlaatrichting). De andere richting kan de stroom niet doorlaten Dit noemen we de sperrichting.  (Zie fig 2.31b boek blz 64)

Een LED is een diode die licht geeft.

Jeroen gaat zelf een temperatuursensor in elkaar zetten. Hij wil dat de sensor bij een hogere temperatuur een hogere spanning geeft. Jeroen bedenkt drie schakelingen. Zie de figuur linksboven. 

Jeroen kiest schakeling C voor zijn temperatuursensor. Rechtsboven is voor schakeling C de grafiek van de sensorspanning tegen de temperatuur geschetst.

1. Schets in je schrift de grafieken van de sensorspanning tegen de temperatuur die schakeling A en schakeling B geven.

2. Leg uit hoe het komt dat schakeling C bij een hogere temperatuur een hogere sensorspanning geeft.

Weerstand draad hangt af van:

1. lengte draad [m]
2. doorsnede draad [m²]
3. soort materiaal (= soortelijke weerstand)  [Ω.m] = [ohm.m] 

Weerstand van een draad

Is afhankelijk van de lengte en doorsnede en het materiaal

• grotere doorsnede → minder weerstand
• langere draad → meer weerstand

Soortelijke weerstand (ρ)

Een draad heeft weerstand.

De weerstand hangt af van de soort stof.

• grote ρ → grote weerstand (isolatoren)
• kleine ρ → lage weerstand (geleiders)

Binas tabel 8 en 9

Hoe dikker de draad, hoe ...... de elektronen zullen stromen

1. makkelijker
2. moeilijker

Hoe langer de draad, hoe .... de elektronen zullen stromen

1. makkelijker
2. moeilijker

Weerstand van een draad

R = weerstand [Ω]

ρ = soortelijke weerstand [Ωm]

l = lengte [m]

A = oppervlak doorsnede [m²]

R=​A​​ρ⋅l​​

Oppervlakte doorsnede draad

A=π.r​2​​

A=​4​​(π.d​2​​)​​

Draad A heeft een 2x zo hoge soortelijke weerstand dan draad B. Draad A heeft een 2x zo grote diameter als draad B. Wat is de verhouding tussen de lengtes als de weerstand gelijk is?

1. l​A​​=l​B​​
2. l​A​​=2l​B​​
3. l​A​​=​2​​1​​l​B​​
4. l​A​​=4l​B​​

Opdracht 1

              invullen

Uitwerking opdracht 1

R=​A​​ρ⋅l​​

              invullen

0,013 ohm is de weerstand

Uitwerking opdracht 1

R=​A​​ρ⋅l​​

​2,0⋅10​−6​​​​(17⋅10​−9​​⋅1,5)​​=0,013

Opdracht 2

Uitwerking opdracht 2

R=​A​​ρ⋅l​​

A=πr​2​​

r=​2​​diameter​​

l=​ρ​​R⋅A​​

Uitwerking opdracht 2

R=​A​​ρ⋅l​​

A=πr​2​​

A=π⋅0,3​2​​=0,28mm​2​​=2,8⋅10​−7​​m​2​​

r=​2​​diameter​​

l=​ρ​​R⋅A​​

l=​17⋅10​−9​​​​6,0⋅2,8⋅10​−7​​​​=99m