Hoofdstuk 26 Gelijkstroomschakeling

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Hoofdstuk 26 Gelijkstroomschakeling"

Joanna Bosman
6 jaren geleden
Aantal bezoeken:

elektriciteit In een elektrische schakeling: bron die een andere soort energie naar elektrische energie converteert: batterij, generator, Elektromotorische kracht of emk Dit is echter geen kracht,

1 Hoofdstuk 26 Gelijkstroomschakeling Inhoud hoofdstuk 26 Elektromotorische kracht (emk) en klemspanning. Weerstanden in serie en parallel De wetten van Kirchhoff Spanningbronnen in serie en parallel; batterijen opladen Schakelingen met weerstanden en condensatoren (RC-schakelingen) Gevaren van elektriciteit In een elektrische schakeling: bron die een andere soort energie naar elektrische energie converteert: batterij, generator, Elektromotorische kracht of emk Dit is echter geen kracht, maar een spanning (eenheid [V]). Batterij: ideale spanningsbron + inwendige weerstand Voorbeeld 26.1: Batterij met inwendige weerstand. Een weerstand van 65,0 Ω wordt aangesloten op de polen van een batterij met emk van 12,0 V en een inwendige weerstand van 0,5 Ω. Bereken (a) de stroom in de schakeling, (b) de klemspanning en (c) het vermogen dat in de externe en interne weerstand omgezet wordt. Voorbeeld 26.1: Batterij met inwendige weerstand. (a) (b) (c) Vab E Ir V IR ab IR E Ir E I 0,183 A ( R r) Vab E Ir 11,9 V P R P r 2 I R 2,18 W 2 I r 0,02 W E I( R r) 1

Bij een serie schakeling is er slechts één stroompad: Bij parallelle verbinding splits de stroom zich op:

Welke configuratie geeft het meeste licht?

2: In series of parallel? (a) De gloeilampen zijn identiek. Conceptvoorbeeld 26.3: Een heldere verrassing.

2 Bij een serie schakeling is er slechts één stroompad: Bij parallelle verbinding splits de stroom zich op: Analogie met water: Conceptvoorbeeld 26.2: In series of parallel? (a) De gloeilampen zijn identiek. Welke configuratie geeft het meeste licht? (b) Op welke manier denk je dat de koplampen in een wagen bekabeld zijn? Conceptvoorbeeld 26.2: In series of parallel? (a) De gloeilampen zijn identiek. Welke configuratie geeft het meeste licht? Conceptvoorbeeld 26.3: Een heldere verrassing. Gloeilampen van 100 W en 60 W voor 120 V worden op twee verschillende manieren verbonden. Welke lamp brandt het sterkst? 1. Serie (rood) 2. Parallel (blauw) 2

3 Conceptvoorbeeld 26.3: Een heldere verrassing. Gloeilampen van 100 W en 60 W voor 120 V worden op twee verschillende manieren verbonden. Welke lamp brandt het sterkst? Conceptvoorbeeld 26.3: Een heldere verrassing. Gloeilampen van 100 W en 60 W voor 120 V worden op twee verschillende manieren verbonden. Welke lamp brandt het sterkst? W (rood) W (blauw) W (rood) W (blauw) Voorbeeld 26.8: Analyse van een schakeling De wetten van Kirchhoff Het is niet altijd mogelijk om een schakeling te analyseren in serie en parallel geschakelde weerstanden De wetten van Kirchhoff Stroomwet : In elk knooppunt is de som van alle stromen die toekomen gelijk aan de som van alle stromen die vertrekken (behoud van lading) De wetten van Kirchhoff Spanningswet: De som van de potentiaalverschillen rond een gesloten lus moet nul zijn (behoud van energie). 3

4 26.3 De wetten van Kirchhoff 26.3 De wetten van Kirchhoff Oplossingsstrategie 1. Nummer de stromen en kies hun richting. 2. Benoem de onbekenden. 3. Pas de stroomwet toe voor alle knopen en de spanningswet voor alle kringen. Je hebt evenveel vergelijkingen als onbekenden nodig. Voor weerstanden gebruik je de wet van Ohm. 4. Los de vergelijkingen op. Voorbeeld 26.9: De wetten van Kirchhoff gebruiken. Bereken de stromen I 1, I 2, and I 3. I 3 I1 I V I 3 41 I V I 2 21 I Spanningsbronnen in serie en parallel; batterijen opladen Als de emk s in de zelfde richting staan, kunnen we deze gewoon optellen Spanningsbronnen in serie en parallel; batterijen opladen Als de emk s in tegengestelde richting staan: de netto spanning is het verschil van de spanningen en de batterij met de laagste spanning wordt opgeladen Spanningsbronnen in serie en parallel; batterijen opladen Parallel geschakelde Emk s heeft enkel zin als deze gelijk zijn. Zo kan meer stroom geleverd worden. en condensatoren (RC-schakelingen) De schakelaar gesloten: condensator laad op potentiaal over de condensator stijgt Potentiaal over de weerstand neemt af. 4

5 Apanningswet van Kirckhoff : De spanning over de condensator: V C = Q/C: Gezien I = dq/dt, vinden we dq Q dq E R dt C CE Q ln( CE Q) ( ln CE) dt RC t RC 0 Q dq 1 CE Q RC Q ln 1 CE t RC t 0 dt RC tijdsconstante van de schakeling Na 1 tijdsconstante is de condensator voor 63% opgeladen. De stroom: Een geladen condensator met een weerstand: + = = = = = Conceptvoorbeeld 26.3: Gloeilamp in RC circuit. De condensator is ongeladen. Beschrijf wat er met de gloeilamp gebeurt als de schakelaar gesloten wordt. Conceptvoorbeeld 26.3: Gloeilamp in RC circuit. De condensator is ongeladen. Beschrijf wat er met de gloeilamp gebeurt als de schakelaar gesloten wordt. 1. De lamp brandt (rood) 2. De lamp brandt niet (groen) 3. De lamp begint langzaam aan te branden. (blauw) 4. De lamp brandt heel kort. (geel) 5

dodelijk (ventriculaire fibrillatie) 1 A: brandwonden 26.

6 26.6 Gevaren van elektriciteit Stroom door het lichaam: 1 ma: voelbaar enkele ma: pijnlijk 10 ma: ongecontroleerde spiercontractie 100 ma: dodelijk (ventriculaire fibrillatie) 1 A: brandwonden 26.6 Gevaren van elektriciteit Aarding van metalen behuizing beschermd tegen schokken: 6

Vergelijkbare documenten

Hoofdstuk 26 DC Circuits. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Hoofdstuk 26 DC Circuits. Copyright 2009 Pearson Education, Inc. Hoofdstuk 26 DC Circuits EMF en Klemspanning Electrische circuits hebben een batterij of generator nodig om stroom te produceren deze worden bron van emf genoemd. (emf electromotive force electromotorische