Hoofdstuk 3: Snelheid en verkeer Snelheid Leerdoelen Afstand-tijddiagrammen Leerdoelen... 8

Transcriptie

1 Inhoudsopgave Hoofdstuk 3: Snelheid en verkeer Snelheid Leerdoelen Afstand-tijddiagrammen Leerdoelen Snelheid en remweg Leerdoelen Reactietijd en stopafstand Leerdoelen H1 Nieuwe begrippen Hoofdstuk 4: Elektriciteit Effecten van elektriciteit Leerdoelen Spanning en stroomsterkte De stroommeter Leerdoelen Schakelschema s Serieschakeling Parallelschakeling Leerdoelen methode. 1

2 Hoofdstuk 3: Snelheid en verkeer 3.1 Snelheid Inleiding Hoe hard kun jij fietsen? Waarschijnlijk weet je dat niet precies. Hoe zou je dat moeten meten? Hoe snel draait de aarde rond? Hoe kun je de snelheid van een schaatser of een hardloper vaststellen? Dit hoofdstuk gaat over bewegingen, zoals de bewegingen van fietsers en auto s. Aan het eind van dit hoofdstuk kun je vragen zoals hierboven beantwoorden. Wie gaat het snelst? Voor snelheid gebruiken we in het dagelijks leven de eenheid kilometer per uur. Dat korten we af tot km/u. In de natuurkunde gebruiken we voor de snelheid de eenheid meter per seconde, afgekort m/s. Berekenen van de snelheid Hoe bepaal je de snelheid van bijvoorbeeld een fietser? 1 Je meet de afstand die de fietser aflegt. 2 Je meet de tijdsduur die de fietser voor deze afstand nodig heeft. 3 Je deelt de afstand door de tijdsduur. Dus: Je kunt dit veel korter opschrijven in de vorm van een formule: methode. 2

3 Hierin is: v gem = de gemiddelde snelheid (in m/s) s = de afstand (in m) t = de tijd (in s) Als je naar huis fietst, is je snelheid niet steeds hetzelfde. Je remt af in de bocht en in de ene straat heb je meer tegenwind dan in de andere. Daarom spreken we meestal niet over de snelheid, maar over de gemiddelde snelheid. Extra: de lichtsnelheid De grootste snelheid is die van het licht. Die is km/s. Dat is 300 miljoen meter per seconde. Een jaar bestaat uit 365 dagen van 24 uur met seconden. Licht legt dus in een jaar de volgende afstand af: 300 miljoen = meter. Dit is ongeveer 9461 miljoen maal miljoen meter. Deze afstand noemt men een lichtjaar. Een lichtjaar is dus een afstand, al zou je misschien denken dat zo n jaar een tijd is. Voorbeeld 1a De afstand van school naar huis is 1740 m. Je fietst er 5 minuten over. Wat is je gemiddelde snelheid? Schrijf eerst de gegevens op: Schrijf dan de formule op en vul die in: Een lichtseconde is de afstand die het licht in 11 s aflegt, dus km. Hoeveel kilometer per uur is dat? Omrekenen Als je elke seconde 1 meter aflegt, dan leg je in een uur 3600 meter af, want er zitten 3600 seconden in een uur meter is hetzelfde als 3,6 kilometer. Dus: 1m/s = 3,6 km/u Voorbeeld 1b Dus hoeveel kilometer per uur is 5,8 meter per seconde? methode. 3

4 Onthoud: Omrekenen van m/s naar km/u: vermenigvuldigen met 3,6. Omrekenen van km/u naar m/s: delen door 3,6. Voorbeeld 2 Hoe lang doe je over 60 km als je met een snelheid van 15 km/u fietst? De tijdtikker De tijdtikker is een handig apparaat om over kleine afstanden snelheden te bepalen. We trekken dan een strook papier door de tijdtikker. Elke 0,02 seconde zet het apparaat een stip op de strook (zie afbeelding). De tijd die verstrijkt tussen twee opeenvolgende tijdstippen noemen we een interval. Als de afgelegde afstand tijdens een interval 33 cm is, heeft het autootje deze 33 cm dus in 0,02 seconde gereden. In de figuur zie je tussen de twee strepen de afstand, afgelegd tijdens vijf intervallen. De totale afstand is 6,5 cm. De gemiddelde snelheid van het karretje kunnen we nu berekenen: methode. 4

5 3.1 Leerdoelen Je weet wat bedoeld wordt met het begrip gemiddelde snelheid. Je kunt de onderstaande formule gebruiken: Je kunt snelheden van km/u omrekenen naar m/s en andersom. Je weet hoe je de gemiddelde snelheid van een bewegend voorwerp kunt bepalen. methode. 5

6 3.2 Afstand-tijddiagrammen Van tabel naar diagram Els en Wendy gaan hardlopen. Wendy loopt met een snelheid van 3,5 m/s, Els met 4,2 m/s. In de tabel hieronder vind je de afstand die ze afgelegd hebben op verschillende tijdstippen. tijdstip afstand van Wendy (m) afstand van Els (m) 1 3,5 4,2 2 7,0 8,4 5 17,5 21,0 In de afbeelding hieronder is van deze waarden een diagram gemaakt. In het diagram staat de afstand verticaal en de tijd horizontaal. Je ziet dat het diagram is getekend voor een periode van 5 seconden. Als Els en Wendy met constante snelheid lopen, zie je in het afstand-tijddiagram een rechte lijn. De tabel geeft de afstanden gedurende de eerste 5 seconden. We kunnen in het diagram direct zien wat er daarna gebeurt. Hoe kun je aan de grafiek zien dat Els harder loopt dan Wendy? Evenredigheid Als Els met een constante snelheid loopt, zijn haar afstand en tijd evenredig. Evenredig betekent: 1 Over een 2 maal zo grote afstand loopt Els 2 maal zo lang. 2 De afstand gedeeld door de tijd levert steeds hetzelfde getal op. 3 De grafiek in het afstand-tijddiagram is een rechte lijn die door de oorsprong gaat. methode. 6

7 Je kunt uit de grafiek veel aflezen, bijvoorbeeld het volgende: 1 Na 5 seconden is Els 3,5 meter verder dan Wendy. 2 Els legt 15 meter af in ongeveer 3,5 seconden. Extra: (recht) evenredig Als twee grootheden A en B evenredig zijn, betekent dat: als A twee maal zo groot wordt, wordt ook B twee maal zo groot. Wordt A drie maal zo groot, dan zal ook B drie maal zo groot worden, enzovoort. VOORBEELD: als je per week 5 euro zakgeld krijgt, krijg je in 2 weken 10 euro en in 3 weken 15 euro. Het aantal weken en het bedrag zijn hier dus evenredig. Als Els moe wordt, zijn afstand en tijd niet meer evenredig. Aan de stippellijn kun je zien hoe het afstand-tijddiagram er dan uit zou kunnen zien. Eigenlijk moet bij de hier bedoelde gevallen over recht evenredig worden gesproken in plaats van over evenredig. Kortheidshalve wordt dat recht vaak weggelaten. Extra: recordsnelheden Het snelste dier op de grond is de cheeta, die gedurende korte tijd een snelheid van 100 kilometer per uur kan bereiken. Dat is heel wat sneller dan de maximumsnelheid waarmee een mens kan lopen. Usain Bolt liep zijn record op de 100 meter in een tijd van 9,58 seconden. Zijn topsnelheid bereikte hij na 67 meter. Hij ging toen 44 km/u. Vogels kunnen grotere snelheden halen. Een slechtvalk kan in duikvlucht 350 kilometer per uur bereiken. Vissen hebben door de grote weerstand van het water veel lagere topsnelheden. De tonijn, de snelste vis, zwemt 70 kilometer per uur. De langzaamste vis, het zeepaardje, zwemt slechts 16 meter per uur. Dat is nog minder dan de snelste slak. De segrijnslak kan 50 meter per uur lopen, kruipen of glibberen. De langzaamste slakken verplaatsen zich 58 centimeter per uur. Op een werkdag van 8 uur zou zo n slak dus ongeveer 4,5 meter ver komen. In 1997 haalde de allersnelste auto, aangedreven door een raketmotor, een topsnelheid van 1228 kilometer per uur. methode. 7

8 De grootste snelheden komen voor in de ruimtevaart. De drie astronauten in de Apollo 10 bereikten vóór de terugkeer in de atmosfeer een snelheid van kilometer per uur. 3.2 Leerdoelen Je kunt een afstand-tijddiagram maken van een beweging en je kunt daarin aflezen welke afstand bij welk tijdstip hoort. Je kunt uitleggen wat het betekent als grootheden evenredig zijn. Je kunt berekeningen uitvoeren op basis van evenredigheid. methode. 8

9 3.3 Snelheid en remweg Inleiding Je rijdt op je fiets en plotseling glijdt er voor je iemand uit. Je remt uit alle macht, maar botst er toch tegenaan. Je rijdt en het stoplicht springt op oranje. Je remt, maar komt pas over de stopstreep tot stilstand. Het is druk op de snelweg. Hoeveel afstand moeten auto s houden om veilig te rijden? Want als de voorligger plotseling remt, moet de erachter rijdende auto nog op tijd tot stilstand kunnen komen. Dit zijn allemaal situaties waarbij je remweg van belang is. Als je remt, sta je niet meteen stil. Je rijdt nog een stuk door, al wordt je snelheid wel steeds kleiner. De weg die je tijdens het remmen aflegt, noemen we de remweg. Het snelheid-tijddiagram Het is vaak erg handig om een grafiek te tekenen die laat zien hoe de snelheid in de loop van de tijd verandert (of juist niet verandert). Hieronder zie je een diagram waarin je de snelheid van een fietser en die van een auto in de loop van de tijd kunt zien. De oppervlakte onder de grafiek vertelt iets over de afstand die afgelegd wordt. Je ziet dat zowel de auto als de fietser met een constante snelheid rijden. De snelheid van de fietser blijft 10 m/s en die van de auto 25 m/s. Je weet dat de auto in dezelfde tijd een grotere afstand aflegt dan de fietser. Dat is ook in de grafiek te zien. De oppervlakte onder de grafiek van de auto is groter dan de oppervlakte onder de grafiek van de fietser. Omdat de auto 2½ maal zo snel rijdt, zal hij in dezelfde tijd als de fietser ook een 2½ maal zo grote afstand afleggen. Dat betekent in de snelheid-tijdgrafieken van auto en fietser: de oppervlakte onder de grafiek in de eerste 6 seconden is bij de auto 2½ maal zo groot als bij de fietser methode. 9

10 Beginsnelheid Met beginsnelheid bedoelen we: de snelheid die het voorwerp heeft op het moment dat wij beginnen met meten. De beginsnelheid hoeft dus niet nul te zijn. We beginnen vaak te meten aan een voorwerp dat al in beweging is. De beginsnelheid kan dus alle mogelijke waarden hebben. Veranderende snelheid Ook als je te maken hebt met een snelheid die verandert, zoals bijvoorbeeld de snelheid van een remmende auto, kun je daar een snelheid-tijdgrafiek van maken. Afstand berekenen De afstand die de auto tijdens het remmen aflegt (de remweg), kun je vrij eenvoudig met de grafiek bepalen. Reken de oppervlakte uit onder de grafiek gedurende de remtijd. De afstand die wordt afgelegd kunnen we berekenen met behulp van de grafiek: Bij constante snelheid: (want de figuur is een rechthoek) Bij veranderende snelheid: (want de figuur is een driehoek) Voorbeeld 3 In de onderstaande afbeelding zie je het snelheidtijddiagram van iemand die remt. De fietser begint te remmen als zijn snelheid 5,0 m/s is. Na 3 seconden staat hij stil. Voorbeeld 4 Een auto rijdt met een snelheid van 14 m/s. Bereken de remweg als de auto in 2,0 s tot stilstand komt. Maak eerst een schets van de snelheid-tijdgrafiek van het remmen van de auto: De grafiek van een fietser vanaf het moment dat hij begint te remmen. De remweg is de oppervlakte onder de grafiek (zie schets), dus de oppervlakte van de driehoek: methode. 10

11 In de onderstaande afbeelding zie je de grafieken van twee fietsers. Fietser 1 remt harder dan fietser 2. Fietser 1 staat eerder stil, maar hij heeft ook een kleinere remweg. De oppervlakte onder de grafiek van fietser 1 is kleiner dan de oppervlakte onder de grafiek van fietser 2. Hoe groter de oppervlakte, des te groter de remweg. Je kunt de remweg berekenen. Je moet dan weten bij welke snelheid je begint te remmen en hoe lang het remmen duurt. Er geldt namelijk: De oppervlakte onder de grafiek in een snelheid-tijd-diagram is de afgelegde weg. In de onderstaande afbeelding zie je het snelheid-tijddiagram van twee remmende auto s. Auto A rijdt, op het moment dat hij begint met remmen, met grotere snelheid dan auto B. Het duurt dus langer voordat auto A stilstaat en zijn remweg is dus veel groter. Je kunt dit ook nog op een andere manier weergeven. Aan de grafiek in de onderstaande afbeelding kun je zien hoeveel groter de remweg is bij grotere snelheid. Als de snelheid twee maal zo groot is, is de remweg - bij dezelfde remkracht - vier maal zo groot. Het snelheid-tijddiagram van twee remmende auto s met verschillende beginsnelheid bij dezelfde remkracht. methode. 11

12 Bij lage snelheden kunnen auto s en fietsers dus veel sneller tot stilstand komen. Dat is een belangrijke reden om je aan de voorgeschreven maximumsnelheden te houden. Het snelheid-remwegdiagram bij dezelfde remkracht. Behalve van de snelheid hangt de remweg ook af van: de kwaliteit van de remmen de kwaliteit van de banden de kwaliteit van de weg In de onderstaande afbeelding zie je hoe de remweg verandert met de aard van het wegdek. Het verband tussen de remweg en de kwaliteit van het wegdek. methode. 12

13 Bandenprofiel, spoorvorming en aquaplaning Tijdens het remmen zijn je banden belangrijk. Als de weg nat is, hebben de banden minder grip op de weg. De wrijving met het wegdek is dan kleiner. Daardoor is het effect van het remmen veel kleiner. De auto komt dus later tot stilstand. De banden van een auto moeten een goed profiel hebben. Dit profiel zorgt ervoor dat het water snel tussen de profielribbels wordt afgevoerd. Hierdoor is het contact met de weg beter. Als dit niet het geval is, komt er een waterlaagje tussen de band en het wegdek, doordat het water niet snel genoeg kan ontwijken. De wielen gaan daardoor slippen en de auto kan gaan glijden. De kans op slippen is groter bij hogere snelheden en het maken van een bocht. De banden van de auto s belasten steeds hetzelfde gedeelte van (vooral de rechter) rijbaan. Daardoor kunnen sporen in het wegdek ontstaan, zowel door slijtage van het wegdek als inzakken daarvan bij warm weer. Vooral zware vrachtauto s zijn hier de oorzaak van. Verkeersborden melden spoorvorming. In die sporen blijft veel regenwater staan. De auto wordt door het waterlaagje tussen banden en wegdek onbestuurbaar. Remmen en sturen hebben dan geen enkel effect, net als bij het rijden over ijs. Dit verschijnsel noemt men aquaplaning. 3.3 Leerdoelen Je kunt uitleggen wat het begrip remweg betekent. Je kunt de remweg bepalen met behulp van een snelheid-tijddiagram. Je begrijpt een remweg-snelheiddiagram en kunt die gebruiken. methode. 13

14 3.4 Reactietijd en stopafstand Reactietijd Op tijd gaan remmen is vooral van belang voor automobilisten. Vooral als het mistig is, kan onverwachts een hindernis opduiken. De automobilist moet zijn snelheid zó aanpassen dat zijn stopafstand in ieder geval kleiner is dan het zicht. Het zicht is de afstand tot het verst verwijderde voorwerp dat hij nog net kan zien bij mist. Bovendien moet hij ervoor zorgen dat hij voldoende afstand bewaart tot de auto s die voor hem rijden. Als de automobilist vóór zich een ongeluk ziet gebeuren, remt hij nog niet meteen. Het duurt even voor hij reageert. Dit noemen we de reactietijd. Onder normale omstandigheden ligt de reactietijd ergens tussen de halve en hele seconde, maar dat kan ook meer zijn. Bijvoorbeeld als gevolg van: vermoeidheid leeftijd medicijnen afleiding door medereizigers alcohol afleiding op straat (verkeer, muziek, verkeers- en reclameborden, enz.). Stopafstand De stopafstand is de afstand die iemand aflegt in de reactietijd plus de remweg. Het diagram van de onderstaande figuur toont de snelheid van een auto die met constante snelheid rijdt en dan gaat remmen. methode. 14

15 De stopafstand van de auto bedraagt: De onderstaande afbeeldingen laten zien wat een te grote snelheid bij mist op 16 september 2014 op de A58 in Zeeland teweegbracht. De mist was heel plaatselijk, maar óók heel dicht. Het gevolg was een verschrikkelijke kettingbotsing, waarbij 150 personen- en vrachtauto s op elkaar knalden. Daarbij vielen enkele doden en vele gewonden. Stopafstanden van auto en scooter In de afbeeldingen op de volgende pagina zie je de stopafstanden voor auto s en scooters bij verschillende snelheden. De snelheid waarmee je nog veilig kunt rijden, hangt af van het stuk weg dat te overzien is: minstens de stopafstand. methode. 15

16 methode. 16

17 3.4 Leerdoelen Je kunt uitleggen wat de reactietijd is en je kunt de reactietijd bepalen. Je kunt uitleggen wat de stopafstand is en je kunt de stopafstand bepalen met behulp van de reactietijd en een snelheid-tijdgrafiek. Je kunt uitleggen wat de begrippen snelheid, reactietijd, remweg en stopafstand te maken hebben met verkeersveiligheid. methode. 17

18 H1 Nieuwe begrippen Je hebt in dit blok een aantal begrippen anders zien gebruiken dan je misschien gewend bent. Hier worden deze begrippen eerst nog eens besproken. Daarna moet je deze begrippen toepassen. SNELHEID Als de snelheid van een fietser groot is, zal hij in een uur een grote afstand afleggen. De snelheid meten we in kilometer per uur (km/u) of meter per seconde (m/s). In formules schrijven we voor de snelheid het symbool v (van velocitas = snelheid). GEMIDDELDE SNELHEID Als je van huis naar school fietst, verandert je snelheid steeds. Als je die afstand in dezelfde tijd met constante snelheid zou fietsen, noem je die constante snelheid je gemiddelde snelheid. Symbool: v gem. METER PER SECONDE Je loopt een afstand van 10 meter. Je doet er 5 seconden over. Per seconde loop je dan 2 meter. Je gemiddelde snelheid is dan 2 meter per seconde of 2 m/s. KILOMETER PER UUR Je maakt een fietstocht van 60 km. Je doet er 4 uur over. Gemiddeld fiets je dan in 1 uur 15 km. Je gemiddelde snelheid was dus 15 km per uur of 15 km/u. BEGINSNELHEID Een auto begint te rijden als het verkeerslicht op groen springt. Zijn beginsnelheid is dan 0 meter per seconde. Als je de tijd wilt meten die een schaatser doet over de laatste ronde, is zijn beginsnelheid (bij het begin van de laatste ronde) niet 0 meter per seconde. De beginsnelheid hoort dus bij het moment dat jij je voor de beweging begint te interesseren. De beginsnelheid kan dus elke waarde hebben. TIJDTIKKER Een tijdtikker zet meestal 50 tikken per seconde op een papierstrook onder de tikkerpen. Tussen twee tikken verloopt dus (1 / 50) = 0,02 s. Je trekt de strook met constante snelheid onder de pen door. De opeenvolgende stippen blijken dan steeds even ver uit elkaar te staan. Staan de stippen 2 cm uit elkaar, dan was de snelheid van de strook: snelheid = afstand / tijd = 2 / 0,02 = 100 cm/s INTERVAL Lees de theorie over de tijdtikker in De tijd tussen twee opeenvolgende tijdstippen heet een interval. CONSTANTE SNELHEID In een auto die met constante snelheid rijdt, geeft de snelheidsmeter steeds hetzelfde getal aan, bijvoorbeeld 110 km/u. Als de auto één uur rijdt, is hij dus 110 kilometer verder. REMWEG Als je remt, sta je niet meteen stil. De remweg is de afstand die je rijdt tijdens het remmen. Hoe groter de snelheid vóór het remmen, des te groter de remweg. Zie ook Stopafstand. methode. 18

19 REACTIETIJD Je fietst en voor je steekt iemand plotseling over. Het duurt even, voordat je remt. Deze tijd heet de reactietijd. STOPAFSTAND Je moet remmen voor een overstekende voetganger. Voordat je remt, verstrijkt de reactietijd. Tijdens de reactietijd rijd je dus nog een stukje door. Tijdens het remmen rijd je óók nog enkele meters: de remweg. De stopafstand = de afstand gereden tijdens de reactietijd + de remweg. SNELHEID-TIJDDIAGRAM Uit een snelheid-tijddiagram kun je aflezen hoe snel iets beweegt. In het diagram hieronder zie je de snelheid van een auto en een fietser. AFSTAND-TIJDDIAGRAM Uit een afstand-tijddiagram kun je aflezen hoe ver iemand gelopen of gereden heeft na zekere tijd. In het diagram hieronder heeft een leerling de afstand tussen zijn huis en school uitgezet. Je kunt aflezen dat de leerling na twee minuten (120 seconden) 480 meter van huis is. methode. 19

20 SNELHEID-REMWEGDIAGRAM Hoe harder een auto rijdt, des te groter is zijn remweg. Uit dit diagram kun je aflezen hoe groot de remweg is bij verschillende snelheden. methode. 20

21 Hoofdstuk 4: Elektriciteit Effecten van elektriciteit Soorten elektrische apparaten Elektrische apparaten zijn in vijf groepen te verdelen. Er zijn apparaten die zorgen voor: 1. warmte (een straalkachel en een koffiezetapparaat) 2. licht (een gloeilamp en een TL-buis) 3. beweging (een elektromotor) 4. signalen doorgeven (radio en televisie, maar ook de thermostaat van de CV) 5. chemische reacties (de accu- of batterijoplader, verchromen van je fietsstuur, verzilveren van armbanden, enzovoort) Uitwerking of effect van elektriciteit Van alle soorten uitwerkingen of effecten van elektriciteit moet je twee voorbeelden kennen: Warmte-effect Als we een metalen draad aansluiten op een accu, stijgt de temperatuur van die draad. De draad kan zó heet worden dat hij gaat gloeien. Dit effect vinden we in gloeilampen, verwarmingselementen en straalkachels. Magnetisch effect Als je een spoel aansluit op een accu of op een batterij, kan de spoel een ijzeren staafje aantrekken. De spoel is dan magnetisch geworden. Een draad die is aangesloten op een accu ondervindt een kracht van een magneet. Een elektromotor werkt volgens dit principe. Apparaten die een elektromotortje hebben (variërend van een elektrische tandenborstel tot een wasmachine) maken gebruik van dit principe. Gloeilamp methode. 21

22 4.1.3 Leerdoelen Je kunt minstens vijf voorbeelden geven van het gebruik van elektriciteit in het dagelijks leven. Je kunt uitleggen wat bij een elektrische stroom het warmte-effect is. Je kunt uitleggen wat bij een elektrische stroom het magnetisch effect is. Je kunt verklaren hoe gebruik wordt gemaakt van het warmte-effect en het magnetisch effect in apparaten, zoals een elektromotor, een wasmachine of een straalkachel, etc. methode. 22

23 4.3.1 Spanning en stroomsterkte Spanning Een spanningsbron zorgt voor een spanning tussen de '+'- en de ' '-pool. Als je daar een apparaat op aansluit en de kring is gesloten, dan gaat er een elektrische stroom lopen. Hoe groter de spanning, des te groter is de elektrische stroom. Een lamp zal feller branden als er een grotere stroom doorloopt. Voorbeelden van spanningsbronnen zijn: - een batterij van 1,5 V - een stopcontact waar 230 V op staat - een accu van 12 V Batterij Verdieping: Soorten batterijen Je hebt batterijen in alle soorten en maten: wel oplaadbaar en niet-oplaadbaar, dikke staven voor in een zaklantaarn, dunne staafjes voor in kleinere apparaten, grote en kleine knoopcellen voor in een horloge, een rekenmachine of een camera, grote en platte batterijen, maar ook kleine blokjes. Ook de spanning die een batterij levert, kan verschillen. Er zijn batterijen van 1,2 V (knoopcellen en oplaadbare batterijen), 1,5 V (staven en staafjes), 4,5 V (platte batterijen), 9 V (blokjes en oplaadbare batterijen), enzovoort. enkele knoopcellen Stroomsterkte Als symbool voor de stroomsterkte gebruiken we de hoofdletter I. De eenheid van elektrische stroom is de ampère (afgekort A). Als de stroomsterkte door een lampje 6 ampère is, kun je dat kort opschrijven als: I = 6 A. Een stroomsterkte van 1 A is een vrij grote stroom. Je hebt meestal te maken met veel kleinere stromen. Vaak werk je dan met milli-ampères (ma). Daarom is het volgende belangrijk om te weten: 1 A = 1000 ma methode. 23

24 Verdieping: Toelaatbare spanning over een lampje Op een lampje staat 6 V, 250 ma. Dat wil zeggen dat je het lampje moet aansluiten op een spanning van 6 V. De stroom zal dan 250 ma zijn. Als je het lampje aansluit op een hogere spanning dan 6 V, dan zal er een grotere stroom door het lampje gaan. Het lampje zal dan feller branden, maar kan dat niet lang volhouden. De gloeidraad wordt te heet en zal doorsmelten. Het lampje gaat stuk De stroommeter De stroommeter Met een stroommeter (vaak ampèremeter genoemd) kun je op verschillende plaatsen in een schakeling de stroomsterkte meten. Een stroommeter is betrouwbaarder dan letten op de lichtsterkte van lampjes. Het is best mogelijk dat je een lampje niet ziet branden, terwijl de stroommeter toch een uitslag geeft. Een voorbeeld van een stroommeter met drie verschillende meetbereiken. Het aansluiten van een stroommeter Om de stroomsterkte op één bepaalde plaats in de schakeling te meten, moet je op die plaats een stroommeter opnemen. Maak op de plaats waar je de stroomsterkte wilt meten het snoer los en zet er een stroommeter tussen. Sluit de '+'-kant van de meter aan op de kant die het dichtst bij de '+'-pool van de spanningsbron zit. De ' '-kant sluit je aan op de kant die het dichtst bij de ' '-pool van de spanningsbron zit. Zorg ervoor dat je een schaal kiest waarop de te meten stroomsterkte aangegeven kan worden. (Dus niet 125 ma proberen te meten op een schaal die tot maximaal 50 ma gaat!) Zoek altijd naar het meest gevoelige bereik; dat is de schaal waar de uitslag het grootst is. Hierdoor kun je extra nauwkeurig aflezen. methode. 24

25 Het aflezen van een stroommeter Kijk eerst op welk bereik je de stroommeter aangesloten hebt. Dit is het maximum dat de schaal kan aangeven. Kijk bij welke serie getallen je af moet lezen. Lees daarna pas de waarde af. Samengevat... Stroomsterkte geef je aan met de letter I. De eenheid van stroomsterkte is de ampère (1 A = 1000 ma). Je meet de stroomsterkte op één punt in de schakeling. Je meet de stroomsterkte met een stroommeter. De '+'-kant van de stroommeter moet via de kortste weg in de schakeling verbonden worden met de '+'-pool van de batterij. Kies eerst het grootste meetbereik (om de meter niet te beschadigen) Leerdoelen Je weet dat I het symbool is voor elektrische stroomsterkte en dat de eenheid van stroomsterkte de ampère is, afgekort A. Je kunt uitleggen dat de stroomsterkte in een stroomkring groter wordt als er meer batterijen in serie in de kring worden opgenomen. Je kunt uitleggen hoe je de stroomsterkte in een punt van de schakeling moet meten en je kunt dit ook uitvoeren. Je kunt een stroommeter aflezen en de stroomsterkte zowel in ampère als in milliampère noteren. Je weet hoe je het juiste meetbereik van een stroommeter kiest om zo goed mogelijk te kunnen aflezen. methode. 25

26 4.4.1 Schakelschema s Schakelschema s Om schakelingen snel en overzichtelijk te kunnen tekenen maken we gebruik van symbolen. Symbolen geven op een eenvoudige manier de onderdelen in een schakeling weer. Zo n tekening van een schakeling met symbolen noemen we een schakelschema. Een paar voorbeelden van symbolen met hun betekenis staan hieronder: Voor het symbool van de batterij geldt: het lange streepje is de pluskant of pluspool (+) het korte streepje is de minkant of minpool ( ) Bedenk wel dat een schakelschema een vereenvoudigde voorstelling van de werkelijkheid is! Zo kunnen snoertjes of draden die in het schema heel kort zijn getekend in werkelijkheid heel lang zijn en omgekeerd. methode. 26

27 Links: een schakeling van een batterij met een lampje. Rechts: het bijbehorende schakelschema Serieschakeling Serieschakeling In een serieschakeling staan de lampjes achter elkaar geschakeld. Als we in een serieschakeling op verschillende plaatsen de stroomsterkte meten, blijkt het volgende. Bij gesloten stroomkring is de stroomsterkte overal even groot. Het maakt niet uit of je de stroommeter voor of na een lampje plaatst of tussen de batterijen. Je vindt overal dezelfde stroomsterkte. Je mag dus nooit zeggen dat er in een schakeling stroom wordt verbruikt! Bij een geopende stroomkring is de stroomsterkte overal nul. methode. 27

28 4.4.3 Parallelschakeling Parallelschakeling Een schakeling die veel vaker wordt toegepast dan de serieschakeling is de parallelschakeling. De lampjes zijn dan niet achter elkaar geschakeld, maar 'naast' elkaar, zoals hieronder is afgebeeld: Als je in een parallelschakeling een lampje losdraait, dan gaat alleen dat lampje uit. Voor de andere lampjes blijft de stroomkring gesloten. Deze lampjes blijven branden. Ook bij je thuis staan de lampen parallel geschakeld. Dat is maar goed ook. Anders zouden alle lampen tegelijk aan en uit gaan en dat is meestal niet de bedoeling. Met een schakelaar moet je het licht aan kunnen doen waar je het nodig hebt, zonder dat er ergens anders lampen aan of uit gaan. methode. 28

29 Opdracht C3 Bouw de onderstaande parallelschakeling, met behulp van het online simulatieprogramma (voer deze oefening online uit). Meet de stroomsterkte in de punten A t/m F. Beschrijf wat je opvalt aan deze stroomsterktes als je ze met elkaar vergelijkt. Welke conclusie kun je trekken uit deze meetresultaten? Opdracht C4 Tot slot zetten we drie schakelingen op een rij. Een schakeling met één enkel lampje Een serieschakeling van twee lampjes Een parallelschakeling van twee lampjes Bouw deze drie schakelingen in één venster, zoals in het voorbeeld op de volgende pagina. methode. 29

30 Meet op verschillende punten in de drie schakelingen de stroomsterkte en vergelijk die stroomsterktes met elkaar. Beschrijf wat je opvalt aan je meetresultaten Leerdoelen Je weet wat de symbolen zijn die in een schakelschema gebruikt worden voor: een spanningsbron (batterij, accu), een lamp, een snoer, een schakelaar en een stroommeter. Je kunt aan de hand van een schakelschema een schakeling bouwen. Je kunt aan de hand van een beschrijving van een schakeling het bijbehorende schakelschema tekenen en de schakeling bouwen. Je weet dat in een serieschakeling de stroomsterkte overal even groot is. Je weet hoe lampjes in een serieschakeling geschakeld zijn. Je weet hoe lampjes in een parallelschakeling geschakeld zijn. Je kunt in een schakeling met vier gelijke lampjes aangeven welk lampje, of welke lampjes, het felst brandt / branden. Je kunt verschillende serieschakelingen, alle met dezelfde soort lampjes, met elkaar vergelijken en zeggen in welke schakeling de lampjes het felst branden. methode. 30