Inleiding 3hv. Opdracht 1. Statische elektriciteit. Noem drie voorbeelden van hoe je statische elektriciteit kunt opwekken.

Transcriptie

1 Inleiding hv Opdracht Statische elektriciteit Noem drie voorbeelden van hoe je statische elektriciteit kunt opwekken Opdracht Serie- en parallelschakeling Leg van elke schakeling uit ) of het een serie- of een parallelschakeling is ) waarom a) De kerstboomlichtjes b) Het voor- en achterlicht van je fiets c) Een lamp in je woonkamer en een lamp in de keuken Opdracht Fietsband Het is niet goed uit te leggen wat elektriciteit precies is Maar spanning, stroomsterkte en weerstand kun je duidelijker maken door te kijken naar een fietsband: Spanning = hoe hard is de band opgepompt Stroomsterkte = hoe hard loopt de band leeg Weerstand = hoe dicht zit het ventiel - Leg met behulp van de fietsband uit wat je kunt zeggen over spanning, stroomsterkte en weerstand

2 Spanning hv Opdracht Noem twee redenen waarom er geen lucht uit de fietsband loopt - Opdracht Leg uit wat er verkeerd is aan de volgende drie zinnen: a) Er loopt spanning door een brandend lampje b) Er staat stroom op een stopcontact c) Een ipod verbruikt stroom Opdracht Ala koopt vier batterijen voor haar walkman, die op een spanning van 6,0 V werkt a) Maak een schets van hoe de batterijen verbonden moeten zijn Ze zet één batterij verkeerd om in de walkman b) Maak een schets van hoe de batterijen dan verbonden kunnen zijn c) Leg uit hoeveel spanning er dan op de walkman staat

3 Spanning hv Opdracht 4 Teken een stroomkring met een batterij en een lampje dat door een schakelaar is ingeschakeld Opdracht 5 Drie spanningsbronnen zijn geschakeld volgens onderstaand schema a) Bepaal de spanning tussen de punten A en C b) Bepaal de spanning tussen de punten C en D c) Bepaal de potentiaal in de punten A, B, C en D als punt B geaard is d) Bepaal de potentiaal in de punten A, B, C en D als punt D geaard is e) Leg uit wat het verschil is tussen de antwoorden van c) en d) A B C,0 V 4,5 V,5 V D

4 Stroom hv Opdracht In een schema zijn een lamp, twee stroommeters A en A en een spanningsbron opgenomen a) Loopt de stroom van A via de lamp A A naar B of andersom? b) Lopen de elektronen van A via de A B lamp naar B of andersom? c) Gaan er per seconde meer elektronen langs A of langs B of maakt dit niet uit? d) Slaat stroommeter A verder uit, slaat stroommeter A verder uit of maakt dit niet uit? Opdracht Bepaal grootte en richting van stroomsterkten I 5 t/m I 8 I = A I = 4 A I 8 I = A I 4 = A I 6 I 7 I 5 Opdracht Reken om: a) 7,0 ma = A b),70 A = ma c) 7500 μa = ma = A d) 0,00 A = ma = μa e) 00 V = kv = MV f) 0,050 MV = kv = V

5 Spanning en stroom meten hv Opdracht Je hebt een spanningsmeter met 5 bereiken: 000 V, 00V, 0 V, 000 mv en 00 mv a) Leg uit welk bereik je kiest als je een onbekende spanning moet meten b) Leg uit welk bereik je kiest als je de spanning van een batterij van,5 V wilt controleren c) Teken een schakeling met voeding en lampjes L en L in serie; d) Teken in deze schakeling een voltmeter waarmee je de spanning over lampje L meet Opdracht a) Teken een schakeling met voeding en twee parallelle lampjes L en L b) Teken in deze schakeling een ampèremeter waarmee je de stroom door lampje L meet c) Teken in deze schakeling een ampèremeter waarmee je de stroom door lampje L meet d) Teken in deze schakeling een ampèremeter waarmee je de stroom meet die door de lampjes L en L samen gaat e) Bereken welke stroomsterkte de ampèremeter uit d) aangeeft, als de stroomsterkte door lampje L 50 ma bedraagt en de stroomsterkte door lampje L 70 ma

6 (I,U)-diagram van een lampje en een weerstand hv Begin pas nadat je meetopstelling is goedgekeurd Lees de hele instructie Doe de stekker van de voeding in het stopcontact Zet de voeding aan Stel de voeding ongeveer in op een spanning uit de kolom Ongeveer Noteer de gemeten spanning in de kolom U (V) Noteer de gemeten stroomsterkte in milliampère in de kolom I (ma) Vervang het lampje door de weerstand en meet opnieuw Maak een nette grafiek van je meetwaarden Ongeveer Lampje Weerstand U (V) U (V) I (ma) U (V) I (ma) 0 0, (I,U)-diagram

7 Wet van Ohm hv Bereken de onbekende grootheid met behulp van LOPUC Opgave U = 6 V, I = A Opgave 8 U = 60 V, I = A Opgave U = 8 V, R = Ω Opgave 9 U = 0 V, I = 5 A Opgave I = A, R = Ω Opgave 0 U = 0 V, I = 5 A Opgave 4 U = V, I = 5 A Opgave U = 0 V, R = Ω Opgave 5 U = V, I = 5 A Opgave U = 40 V, R = Ω Opgave 6 U = V, I = A Opgave U = 6 V, I = ma Opgave 7 U = 4 V, I = A Opgave 4 U = 0 V, I = 5 ma Opgave 5 U = 0 V, I = 5 ma

8 Serieweerstanden hv Opdracht Drie weerstanden in serie Gegeven: U =,0 V bron, = 00 Ω, R U bron R = 50 Ω en R = 0 Ω a) Bereken de vervangingsweerstand R v R R R b) Bereken I, I en I c) Bereken U, U en U Opdracht Twee weerstanden in serie Gegeven: U = 9,0 V bron, R = 0 Ω en I = ma Bereken:,,, R en de U U I ( v vervangingsweerstand R ) a) Bereken U en U U bron R R b) Hoe groot is I? c) Bereken R d) Bereken de vervangingsweerstand R v

9 Parallelweerstanden hv Opdracht Drie parallelle weerstanden Gegeven: U =,0 V bron, R = 00 Ω, R = 50 Ω, R = 0 Ω U bron a) Hoe groot zijn U, U en U b) Bereken I, I en I R R R c) Bereken de vervangingsweerstand ( R v ) Opdracht Twee parallelle weerstanden Gegeven: U = 9,0 V bron, I = 64 ma bron en R = 0 Ω a) Bereken de vervangingsweerstand R v U bron b) Bereken R R R c) Hoe groot zijn U en U? d) Bereken I en I

10 Serie- en Parallelweerstanden hv Opdracht Weerstand van een ampèremeter en een voltmeter Teken een schema met een spanningsbron, een weerstand, een ampèremeter en een voltmeter De ampèremeter en de voltmeter heeft ook een weerstand Leg van beide meters uit of de weerstand groot of klein is Opdracht Vier weerstanden Gegeven: U =,0 V bron, R = 00 Ω, R = 00 Ω en a) Bereken R v R = 50 Ω 4 R = 50 Ω, U bron R b) Bereken I R R c) Bereken U R 4 d) Bereken U, U en U 4 e) Bereken I, I en I 4

11 Serie- en Parallelweerstanden hv Opdracht Vier weerstanden Gegeven: U =,0 V bron, = 00 Ω, R U bron R = 50 Ω, = 00 Ω en R R = 50 Ω 4 R R R R 4 a) Bereken de vervangingsweerstand van R en R b) Bereken de vervangingsweerstand van R en R 4 c) Bereken de totale vervangingsweerstand R v d) Bereken U, U, U en U 4 e) Bereken I, I, I en I 4

12 Serie en parallelweerstand hv Extra opgaven Opgave a) Bereken de stroom door de weerstanden b) Bereken de hoofdstroom c) Bereken de vervangingsweerstand R = 00 Ω R = 00 Ω R = 00 Ω,0 V Opgave Bereken de batterijspanning R = 0 Ω R = 00 Ω R = 0 Ω I = 6,0 ma Opgave Bereken de vervangingsweerstand R = 0 Ω R 4 = 00 Ω R = 00 Ω R = 0 Ω

13 HV Practicumproef serie- en parallelschakeling van weerstanden Instructie Inleiding Bij deze practicumproef worden drie weerstanden op vijf verschillende manieren in serie en/of parallel geschakeld Het doel van deze practicumproef is om de vervangingsweerstand van de vijf verschillende schakelingen te meten en te vergelijken met een theoretisch berekende waarde De meetopstelling en de 5 verschillende manieren om drie weerstanden te schakelen Meetopstelling Schakeling Schakeling Voeding (Spanningsbron) R R R R R Ampèremeter (Stroommeter) A R R V V Voltmeter (Spanningsmeter) Schakeling Schakeling 4 Schakeling 5 R R R R R R R R R Proef Kies R = 00 Ω, R = 80 Ω en R = 0 Ω Maak de meetopstelling van hierboven met de weerstanden van schakeling Gebruik de 0 V schaal van je voltmeter 4 Gebruik de A schaal van je ampèremeter 5 Laat de opstelling controleren 6 Stel linkerknop van de voeding in op 0 V, de rechterknop op 0,5 A en zet de voeding aan 7 Draai aan de linkerknop van de voeding totdat de voltmeter precies,0 V aanwijst 8 Noteer de stroomsterkte op de ampèremeter 9 Zet de voeding uit 0 Doe de metingen met schakelingen t/m 5 De opstelling hoeft niet meer gecontroleerd te worden Bepaal de weerstanden met de gemeten spanning, stroomsterkte en de wet van Ohm Bepaal de weerstanden met de formules voor serie- en parallelschakeling Schrijf je berekening op 4 Bepaal het procentuele verschil tussen de gemeten weerstanden en de theoretische De weerstanden R, R en R zouden 5% nauwkeurig moeten zijn Klopt dit?

14 HV Practicumproef serie- en parallelschakeling van weerstanden Antwoorden Namen R R R = 00 Ω = 80 Ω = 0 Ω Schakeling U (V) I (A) R meting (Ω) R theoretisch (Ω) % verschil,0,0,0 4,0 5,0

15 Vermogen hv Opdracht De sidderaal Een sidderaal is een vis met een bijzonder orgaan dat elektrische spanning kan opwekken Deze aal kan met dit orgaan prooidieren verlammen Uit metingen is gebleken dat de sidderaal gedurende korte tijd een stroomsterkte van,0 A kan leveren bij een spanning van 600 V Hoe groot is het maximale vermogen dat de sidderaal kan leveren? Opdracht Het koffiezetapparaat Op een koffiezetapparaat staat 0 V en 950 W a) Wat betekenen deze gegevens? b) Bereken de stroom door het koffiezetapparaat c) Bereken de weerstand van het koffiezetapparaat d) Leg uit waarom het verwarmingselement warm wordt, maar het snoer niet Opdracht Een Gloeilampje In het diagram staat het (I,U)-diagram van een V lampje I (ma) U (V) P (W),,,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0, 0, 0, 0, U (V) a) Bereken het vermogen van het lampje bij,0 V en bij 0,0 V b) Teken het (P,U)-diagram van het lampje

16 Energie hv Opdracht De elektrische oven Een elektrische oven (0 V;,80 kw) heeft 75 minuten aangestaan a) Bereken de elektrische energie die de elektrische oven heeft opgenomen (Geef je antwoord in kwh en in J) b) Stel dat kwh Elektrische energie 0, kost Bereken dan de energiekosten c) Bereken welke stroom er door de elektrische oven gaat Opdracht Het zwembad 9 Stel dat het 5,0 0 J energie kost om het water van een zwembad in temperatuur te laten stijgen a) Reken de benodigde energie om naar kwh o C b) Stel dat het 4 uur duurt voordat het water o C in temperatuur stijgt Bereken het benodigde vermogen van de verwarmingsinstallatie c) In de praktijk gaat er warmte verloren Leg uit of het vermogen van de verwarmingsinstallatie dan groter of kleiner moet zijn dan het berekende antwoord Opdracht De oplaadbare accu Veronderstel dat het vermogen van een ipod 0,70 W is en dat in die ipod twee oplaadbare batterijen zitten waarop staat:,v / 00 mah a) Bereken de totale energie van deze twee oplaadbare batterijen in J b) Bereken hoeveel uur de ipod met deze batterijen kan werken (We nemen aan, dat de batterijen goed blijven werken totdat alle 00 mah energie per batterij is geleverd)

17 Rendement hv Opdracht De hijskraan Een elektrische hijskraan heeft een 640 W terwijl er een stroom van, 0 V motor De elektromotor levert een hijsvermogen van 50 A doorgaat a) Leg uit dat het nuttige vermogen 640 W bedraagt b) Bereken het ingaande vermogen c) Bereken het rendement van de elektromotor Opdracht De elektrische waterketel Op een elektrische waterketel staat 0 V en,50 kw De ketel heeft een rendement van 85% a) Leg uit dat het ingaande vermogen,50 kw bedraagt b) Bereken P nuttig 0,0 liter C Er is kj energie nodig om water van 0 o aan de kook te brengen c) Reken de benodigde energie om naar kwh d) Bereken hoeveel minuten de koker over het aan de kook brengen van dit water doet