Het maakt bij een lamp niet uit vanaf welke kant de stroom komt, dus als je de spanningsbron omdraait brandt de lamp ook.

Transcriptie

1 1 Elektriiteit Elektrishe shkelingen en energiegeruik Hvo Uitwerkingen sisoek 11 INTRODUCTIE 1 [W] Sluipgeruik vn elektrishe pprten 2 [W] Spnningsronnen 3 [W] Experiment: Sttishe elektriiteit 4 Wr of niet wr? Wr Niet wr: Elektronen stoten nere elektronen f Wr Niet wr: De eenhei vn stroomsterkte is mpère e Wr 5 Het lmpje geeft liht in situtie C Er is sprke vn een elektrishe stroom in situtie C Er is sprke vn een spnning in situties A, B en C 6 A Het mkt ij een lmp niet uit vnf welke knt e stroom komt, us ls je e spnningsron omrit rnt e lmp ook 7 [W] Voorkennistest 12 ENERGIE EN VERMOGEN 8 [W] Energie in e toekomst 9 [W] Experiment: Het renement vn een le-lmp en een gloeilmp 10 [W] Experiment: Energiegeruik vn een lmp 11 Wr of niet wr? Wr Niet wr: Een elektrish pprt zet elektrishe energie om in een nere vorm vn energie Niet wr: Een pprt t een groot eel vn e elektrishe energie omzet in nuttige energie heeft een hoog renement Niet wr: Een le-lmp heeft een renement vn ongeveer 50% e Wr ThiemeMeulenhoff v Pgin 1 vn 21

2 f Wr % - 35% = 65% E liht E el Sprlmp Wrmte E el Mixer E ew Wrmte Bijvooreel: E liht E el Televisie E gelui Wrmte 13 Het vermogen vn lle pprten en e tijsuur t ze heen ngestn 14 Joule (J) Wtt (W) Kilowttuur (kwh) 15 De utolmp Vermogen is e energie ie een pprt per seone verruikt De energie ie een pprt verruikt heeft is us het vermogen vn het pprt keer e tij t het pprt heeft ngestn (in seonen) Je weet niet zeker of eie lmpen hetzelfe renement heen De gloeilmp heeft een heel lg renement en ook het lgste vermogen Een utolmp is een hlogeenlmp of een Xenonlmp Beie lmpen heen een hoger renement n een gloeilmp Omt het vermogen vn e utolmp ook hoger is, zl e utolmp wrshijnlijk het meeste liht geven 16 Lger vermogen Het renement vn een sprlmp is hoger n vn een gloeilmp Dus om een sprlmp evenveel liht te lten geven ls een gloeilmp, he je een lmp met een lger vermogen noig 17 Bewegingsenergie Bij lleei e entrles wort met e verrningswrmte wter verhit tot stoom De stoom rijft een stoomturine met genertor n Mr ij een STEG-entrle woren e verrningsgssen geruikt om een tweee genertor n te rijven, ThiemeMeulenhoff v Pgin 2 vn 21

3 ie ook elektriiteit proueert Door ie tweee genertor wort het renement verhoog Wterkrhtentrle, winturine en kernentrle Energie: E in joule (J) of in kilowttuur (kwh), vermogen: P in wtt (W) of joule per seone (J/s), renement η in % of ls een getl tussen 0 en 1, energieihthei in kilojoule of megjoule per kilogrm (kj/kg of MJ/kg) of of 20 In 1,0 uur zet e lmp 30 kj om, in 2,0 uur twee ml zo veel, us 60 kj 30 kj wort omgezet in 1,0 uur, us 0,30 MJ = 300 kj wort in 10 h omgezet 21 Lmp A rnt het kortst op 1,0 kwh en heeft us het grootste vermogen Lmp B kn 2,5 keer lnger rnen op 1,0 kwh, us het vermogen vn lmp A is 2,5 keer zo groot ls t vn lmp B Nee, wnt je weet lleen hoeveel energie er in gt, niet hoeveel nuttige (liht)energie er uit komt 22 De helft vn e verruikte energie wort omgezet in liht, us het renement is 50% Het renement is het eel vn e ingne energie t nuttig geruikt wort Dt kun je shrijven ls perentge (50%), mr ook ls ftor (0,50) Het ingn vermogen is e energie ie per seone wort verruikt Deze is te erekenen oor e 180 J elektrishe energie te elen oor 60 seonen Het nuttig vermogen is e lihtoprengst per seone Hiervoor eel je e 90 J lihtenergie oor 60 seonen Omt ij het erekenen vn zowel het ingn vermogen ls het nuttig vermogen oor ezelfe tij (60 s) wort geeel vlt t weg in e reuk vn het renement ( ) 23 Als e energieihthei 50% groter wort, wort eze nerhlf keer zo Dn evt e nieuwe opgelen u nerhlf keer zoveel energie E in is n nerhlf keer zo groot Bij een gelijklijven renement ( groot Bij een gelijklijven vermogen ( is E nuttig n ook nerhlf keer zo kn e u n nerhlf keer zo lng woren geruikt, t is 5,4 h ThiemeMeulenhoff v Pgin 3 vn 21

4 24 kosten: Het energieverruik is vier keer zo groot, us zullen e kosten ook vier keer zo hoog zijn: 25 kosten: per g De wsmhine zl niet e hele tij het mximle vermogen omzetten Dit zl lleen geeuren ij het verwrmen vn het wter of het entrifugeren De rest vn e tij is het vermogen lger, us is het gemiele vermogen tijens het hele wsprogrmm lger n het mximle vermogen kosten: 28 De gloeilmp wort erg heet en kun je niet nrken, e sprlmp kun je wel nrken ls hij rnt Het renement gt vn 5% nr 35% us met een ftor 7 omhoog Als e nuttige energie ( ) gelijk lijft gt e verruikte energie ( ) met een ftor 7 omlg ( ) Het energieverruik wort: us e espring is De lmpen verwrmen ook e kmer Als e gloeilmpen vervngen woren oor sprlmpen, wort het huis miner verwrm oor e lmpen en is er us meer energie noig voor e verwrming vn het huis in e winter 29 De elektriiteitsentrle proueert per jr: us t zijn 2,05 miljoen huishouens Oriënttie: Zoek in Bins e energieihthei vn rgs op (tel 28A: stookwren): Geruik De energie ie e entrle per jr levert ij ontinu mximl vermogen is: en De enoige hoeveelhei gs rvoor is: ThiemeMeulenhoff v Pgin 4 vn 21

5 30 Oriënttie: De energieihthei vn enzine is 33 MJ/L en e energieihthei vn wterstof is 120 MJ/kg Bereken rmee e energie vn 44 L enzine en vn 4,2 kg wterstof Bij hetzelfe renement zl e tierius vn e uto met ezelfe ftor verneren ls e verhouing vn e energieën vn e enzine en e wterstof Benzine: en wterstof: De tierius wort tierius Oriënttie: Geruik keer zo groot om e nuttige energie vn e enzinemotor te vergelijken met e nuttige energie vn e wterstofmotor Benzine: wterstof: en De tierius wort tierius keer zo groot 31 De Nissn Lef wort opgelen met e elektrishe energie ie vk nog oor een onventionele elektriiteitsentrle wort gelever De CO 2-uitstoot vint nu us niet ij e uto plts, mr mogelijk nog wel ij e elektriiteitsentrle De energie vn e u s is en e mss is 294 kg De energieihthei vn e u s is us Een gewone u heeft een energieihthei vn De uto s vn honer jr geleen reen veel miner hr 32 Oriënttie: De energie vn 1,0 kg wterstof is 120 MJ en e hemishe energie vn 1,0 L enzine is 33 MJ De energie vn 5,6 kg wterstof is: Evenveel energie zit in enzine Het renement vn een enzineuto is veel lger n vn een wterstofuto Als je rekening hout met it lgere renement, zl e enzineuto met e erekene 20 L enzine veel miner ver komen n e wterstofuto 13 SPANNING EN STROOMSTERKTE ThiemeMeulenhoff v Pgin 5 vn 21

6 33 [W] Experiment: Vermogen en stroomsterkte 34 [W] Experiment: Het vermogen vn lmpjes 35 Wr of niet wr? e f g h Wr Niet (perse) wr: De spnning kn ook hoog zijn Wr Wr Niet wr: Het vermogen hngt ook f vn e stroomsterkte Niet wr: Een trnsformtor wort geruikt om e spnning groter of kleiner te mken Niet wr: Het vermogen is evenreig met e stroomsterkte en met e spnning Wr 36 In een stroomkring kunnen e elektronen ron lopen Gemiel genomen lopen e elektronen n ezelfe knt op Door e nsluitren ewegen elektronen Deze heen een negtieve ling De elektronen ewegen vn e minpool nr e pluspool De elektrishe stroom loopt vn e pluspool nr e minpool Als e spnning groter wort gemkt geven e elektronen meer energie f in het pprt 37 Stopontt en ynmo 38 In pprt B, wnt it werkt op e grootste spnning Het vermogen is even groot, us oor het pprt met e kleinste spnning gt e grootste stroomsterkte; oor pprt A stromen per seone e meeste elektronen In eie pprten wort evenveel energie per seone omgezet, wnt het vermogen is even groot 39 Ampère (A) Coulom (C) Bij een stroomsterkte vn 1 A stroomt er per seone 1 C ling oor het pprt 40 In zuiver wter zitten geen ionen Deze zijn noig om e stroom te geleien Door ionen toe te voegen n het wter Dit kn ijvooreel oor er wt keukenzout in op te lossen 41 De trnsformtor Gelijkspnning Uit het stopontt komt wisselspnning terwijl e pprten wrvoor e pter is gemkt, vk op gelijkspnning werken ThiemeMeulenhoff v Pgin 6 vn 21

7 42 B 43 Het vermogen kn gelijk zijn, ls oor e lmp vn 12 V een grotere stroom loopt n oor e lmp ie thuis is ngesloten op het lihtnet Stroomsterkte: I in mpère (A) of in oulom per seone (C/s), spnning: U in volt (V), ling: Q in oulom (C), vermogen: P in wtt (W) of in joule per seone (J/s) en 46 De ollen trekken elkr n, us er stt een spnning tussen e ollen J, er loopt een stroom vn e pluspool nr e minpool, us vn links nr rehts De stroom loopt net zo lng tot er geen lingsvershil meer tussen e ollen is; n stopt e stroom De elektronen zorgen voor het lingtrnsport, eze ewegen vn rehts nr links 47 Als er rieml zoveel ling wort getrnsporteer in ezelfe tij, wort e stroomsterkte rieml zo groot Als ezelfe ling in tweeml zo veel tij wort getrnsporteer, wort e stroomsterkte tweeml zo klein Netto is e stroomsterkte in B us 3/2 = 1,5 keer zo groot Dus in stroomr B is e stroomsterkte het grootst 48 Zor e shkelr wort omgezet uwen overl in e stroomr vrije elektronen nere vrije elektronen voor zih uit Ook oor e lmp ewegen us meteen elektronen, wroor e lmp liht geeft 49 ~ ThiemeMeulenhoff v Pgin 7 vn 21

8 50 Bij e ltste shkeling rnt het lmpje De ren zijn r goe ngesloten, zot e stroomkring vi het lmpje gesloten is (en niet op het gls, t gelei e stroom niet) In e eerste en e ltste shkeling levert e tterij een stroom, omt r een gesloten stroomkring vn e pluspool nr e minpool vn e tterij is Bij e eerste shkeling wort kortsluiting gemkt, ij e ltste gt e stroom oor het lmpje heen Bij e eerste shkeling is e tterij us snel leeg 51 [W] Experiment 52 [W] Experiment 53 is en één elektron heeft een ling vn Per seone stromen us elektronen oor e lmp Het stopontt levert een spnning vn 230 V, us 54 De gemiele gelijkse opltij is 90 minuten= 1,5 uur Het jrlijks energiegeruik is us Dt kost 55 Eén elektron heeft een ling vn er zijn us elektronen nr e re gestroom 56 Het is een mt voor e piteit Het geeft n t e tterij ij ijvooreel een stroomsterkte vn 2100 ma 1 uur zl meegn, of ij een stroomsterkte vn 1 ma 2100 uur 57 [W] Experiment 58 Oriënttie: en en ij een iele trnsformtor gelt: Verer gelt:, ruit volgt Dt geeft: ThiemeMeulenhoff v Pgin 8 vn 21

9 met us Als het renement niet 100% is, zl Als is ook, mr is nu > 0, us 59 Oriënttie:,,, en en Oriënttie: met en, met 14 WEERSTAND EN GELEIDBAARHEID 60 [W] Experiment: Stroom, spnnings-igrmmen 61 [W] Experiment: Weerstn vn een stroomr 62 [W] Exeriment: Weerstn vn een ioe 63 Wr of niet wr? e f g h i Wr Wr Niet wr: De weerstn vn een r is omgekeer evenreig met e oppervlkte en evenreig met e lengte Wr Niet wr: Een NTC is een hlfgeleier wrvn e weerstn lt met e tempertuur Wr Niet wr: Een LDR geleit e stroom eter ls er liht op vlt Wr Niet wr: De geleirhei vn een lmpje is kleiner n ie vn e toevoerren 64 e De pprten heen een vershillene weerstn Een pprt met een grote stroomsterkte heeft een groot vermogen Een pprt met een kleine stroomsterkte heeft een grote weerstn Een pprt met een grote stroomsterkte heeft een grote geleirhei Sluit het pprt n op e spnningsron Neem een mpèremeter op in e stroomkring en sluit een voltmeter n prllel n het pprt Meet e spnning en e stroomsterkte en ereken e weerstn oor e spnning te elen oor e stroomsterkte ThiemeMeulenhoff v Pgin 9 vn 21 ~ V A

10 65 De grfiek is een rehte lijn ie oor e oorsprong gt De weerstn vn een r is evenreig met e lengte Als r 2 twee keer zo lng is en vn hetzelfe mteril, zou eze us een twee keer zo grote weerstn heen ls r 1 In e opgve stt t e weerstn vn r 1 groter is, us e ren zijn vershillen mteril gemkt Dr 1 heeft een grotere weerstn en is ook nog korter Dr 1 heeft us e grootste soortelijke weerstn 66 De stroomsterkte is iret n het inshkelen groter, terwijl e spnning stees 230 V is De geleirhei is iret n het inshkelen us ook groter n norml Een PTC-weerstn is een weerstn met een positieve tempertuur oëffiiënt Dt etekent t e weerstn vn een PTC toeneemt ls e tempertuur stijgt, en e geleirhei us fneemt ij tempertuurstijging Diret n het inshkelen heeft e r ezelfe tempertuur ls e kmer De weerstn is n lg Mr oor e wrmteontwikkeling in e r stijgt e tempertuur Omt e gloeir een PTC is, stijgt n e weerstn en lt e stroomsterkte De stroomsterkte is iret n inshkelen us het grootst 67 De lmp gt n zwkker rnen, us het vermogen wort n kleiner Als e spnning wort verlg, wort e stroomsterkte kleiner (zie hiervoor figuur 30, oner) De tempertuur vn e gloeilmp lt us e geleirhei neemt toe, zot e weerstn fneemt Zie ook figuur 30 (oner) 68 De geleirhei vn eze hlfgeleiers is te vergroten oor energie toe te voeren in e vorm vn liht (LDR) of wrmte (NTC) NTC: Bij een hogere tempertuur neemt het ntl vrije elektronen in e hlfgeleier toe LDR: Als er liht op e LDR vlt, neemt het ntl vrije elektronen toe Een ioe 69 Dt is e spnning wrij e stroomsterkte ineens heel veel toeneemt (e lijn loopt r vrijwel vertil) Als e ioe geleien wort is het ntl vrije elektronen sterk toegenomen ThiemeMeulenhoff v Pgin 10 vn 21

11 A: De lnge knt vn e gelijkspnningsron is e pluspool De stroom loopt vn plus nr min, us vn links nr rehts oor e ioe, us tegen e voorwrtse stroomrihting vn e ioe in De lmp zl niet rnen B: Het is een wisselspnningsron De stroom zl us fwisselen in e voorwrtse en in e tegenwrtse rihting vn e ioe lopen De lmp rnt roor miner fel (NB: e lmp zent liht uit oort e gloeir heet is De frequentie vn een wisselspnning is zo hoog t e tempertuur niet noemenswrig lt ls e stroom in e tegenwrtse rihting loopt De lmp knippert us niet) C: Nu zl e (wissel)stroom fwisselen oor e ovenste ioe en oor e onerste ioe lopen De lmp zl fel rnen 70 [W] Experiment 71 [W] Experiment Weerstn: R in ohm (Ω), geleirhei: G in siemens (S), soortelijke weerstn: ρ in ohmmeter (Ω m),,, 74 Als U n ml zo groot wort, wort I ook n ml zo groot De grfiek is een rehte lijn oor e oorsprong 75 C 76 Om e weerstn uit te kunnen rekenen moet je e stroomsterkte oor het lmpje en e spnning over het lmpje lleei meten De stroom moet oor e mpèremeter lopen, us e mpèremeter moet in e stroomkring opgenomen zijn De spnning moet over het lmpje gemeten woren, us prllel n het lmpje geshkel zijn Met shkeling D kn e weerstn epl woren 77 C A 78 Als e lengte l tweeml zo groot is, is e weerstn ook tweeml zo groot Als e oppervlkte vn e wrsoorsnee A tweeml zo groot is, is e weerstn tweeml zo klein Als e lengte l en e oppervlkte vn e wrsoorsnee A eie tweeml zo groot zijn, lijft e weerstn gelijk ThiemeMeulenhoff v Pgin 11 vn 21

12 De soortelijke weerstn ρ vn e twee ren is vershillen, us zl ij gelijke lengte en wrsoorsnee, e weerstn vn e ren vershillen zijn 79 Als e helft vn e r erf wort geknipt, vernert lleen e lengte l vn e r Deze wort tweeml zo klein us wort e weerstn ook tweeml zo klein: R = 0,050 Ω Als e r wort uelgevouwen, wort e lengte l vn e r tweeml zo klein en e oppervlkte vn e wrsoorsnee A tweeml zo groot De weerstn wort n vierml zo klein: R = 0,025 Ω Bij : Bij : Bij : Bij : Bij : Het igrm is een lene kromme; it hoort ij een omgekeer evenreig vern 82 Vergelijk met e tel in figuur 37: het is koper 83 Oriënttie: Bereken eerst R met, vervolgens A met (e soortelijke weerstn ρ vn roestvrijstl is Bereken tenslotte met en 84 [W] Experiment: Hoe werkt een trnsistor? 85 [W] Experiment: Proefjes met een trnsistor ThiemeMeulenhoff v Pgin 12 vn 21

13 86 G D S e Bij een grote positieve gtespnning woren e elektronen het knl ingetrokken en kn er een stroom lopen vn e soure nr e rin De lmp rnt Bij een grote negtieve gtespnning woren e elektronen uit het knl weggeuw en is e weerstn vn het knl heel hoog Er loopt vrijwel geen stroom vn e soure nr e rin en e lmp rnt niet 87 Bij e meest positieve gtespnning is e weerstn vn e MOSFET het lgst en zl er us een grote stroom oor e MOSFET lopen Hier hoort us e ovenste urve ij 88 De oppervlkte vn één trnsistor is (1 nm = 10-6 mm) Dus pssen er trnsistors op een hip vn 1,0 mm = 1024 us een ftor 1000 is ongeveer 10 veruelingen Elke 2 jr een verueling us 20 jr geleen evtte een hip ongeveer 1000 keer zo weinig trnsistors ls nu 15 SCHAKELINGEN IN HUIS 89 [W] Experiment: Prllelshkeling 90 [W] Experiment: Serieshkeling 91 Wr of niet wr? e f g Niet wr: Als je thuis meer lmpen nzet, lijft e stroom oor elke lmp hetzelfe, mr e totle stroomsterkte wort n groter Wr Niet wr: Ieer groep in huis heeft een zekering Alle groepen zijn ngesloten op e rlekshkelr Niet wr: Bij een serieshkeling wort e spnning vereel over lle pprten Wr Wr Niet wr: Een rlekshkelr eveiligt tegen stroom oor je lihm 92 A 93 De lmpje rnen even fel Over elk lmpje stt e spnning vn e spnningsron De totle stroomsterkte uit e spnningsron wort groter ThiemeMeulenhoff v Pgin 13 vn 21

14 De geleirhei vn e shkeling is groter geworen (en e weerstn kleiner) Er is sprke vn stroomeling 94 e De spnning wort nu vereel over rie lmpjes in plts vn twee De spnning over elk lmpje wort us kleiner De lmpjes rnen rom miner fel In een serieshkeling wort e spnning vereel over e lmpjes Als e lmpjes lleml norml rnen, is e stroomsterkte gelijk De weerstn vn e shkeling is groter geworen (en e geleirhei kleiner) Er is sprke vn spnningseling 95 e Als er één lmpje stuk is, n krijgt het nere lmpje ook geen stroom meer J Nee, wrshijnlijk loopt oor het voorlmpje e grootste stroom, wnt eze rnt het felst Nee, e lmp wr e kleinste stroom oorheen gt heeft e grootste weerstn De stroom loopt vi het frme (ijzer us geleien) terug nr e ynmo 96 Shkeling B is miner goe: ls e shkelr gesloten wort krijg je een kortsluitstroom oor e shkelr heen De weerstn is r n zo lg t er geen stroom meer oor het lmpje gt Door e kortsluitstroom zl e tterij heel snel leeg zijn 97 De zekering eveiligt tegen overelsting en kortsluiting: e stroomsterkte oor nsluitren vn e groep wort te groot De rlekshkelr eveiligt tegen stroom oor je lihm: er lekt n stroom vi jouw lihm nr e re in plts vn t e stroom terug nr e meterkst loopt De rlekshkelr vergelijkt e grootte vn e stroom ie het huis ingt met e grootte vn e stroom ie het huis uitgt Als het vershil tussen ingne en uitgne stroom groter is n 30 ma, shkelt e rlekshkelr e stroom uit 98 Ronom een koffiezetpprt kn nog wel eens wt wter stn Als een stroomr vn het koffiezetpprt ontt mkt met het wter, lekt e stroom vi het wter weg nr e re Hierop regeert e rlekshkelr oor e stroom uit te zetten Als één lmp in een prllelshkeling oorrnt, lijft e stroomsterkte oor e nere lmpen hetzelfe Als er meer lmpen n e prllelshkeling woren toegevoeg, lijft e lihtsterkte vn elke lmp gelijk ThiemeMeulenhoff v Pgin 14 vn 21

15 In een prllelshkeling is e spnning over lle lmpen gelijk Over e nere lmp stt us ook 6 V Als e weerstn tweeml zo groot is, zl e stroomsterkte tweeml zo klein zijn De stroomsterkte oor e nere lmp is us 1 A De stroomsterkte ie e spnningsron levert is 2+1 = 3 A 101 Als één lmp in een serieshkeling oorrnt is e stroomkring verroken en loopt er oor e nere lmpen ook geen stroom meer Als er meer lmpen woren toegevoeg n een serieshkeling neemt e lihtsterkte vn elke lmp f In een serieshkeling is e stroomsterkte oor lle lmpen gelijk De stroomsterkte oor e nere lmp is us ook 1 A De 2 lmpen elen smen e spnning vn 6 V Als over e ene lmp een spnning vn 2 V stt, zl er over e nere lmp een spnning vn 6 2 = 4 V stn 102 Spnning over e weerstn en stroomsterkte oor e weerstn De spnningen over e weerstnen zijn n niet meer gelijk 103 Spnning over e weerstn en stroomsterkte oor e weerstn De stroomsterktes oor e weerstnen zijn n niet meer gelijk 104 Een voltmeter sluit je prllel n e spnningron n Een mpèremeter sluit je in e stroomkring n ThiemeMeulenhoff v Pgin 15 vn 21

16 105 Lmpje 1 zl feller gn rnen Lmpje 2 zl miner fel gn rnen 106 De soortelijke weerstn vn koper is De r gt heen en terug nr het pprt, us e weerstn vn e hele r is 107 Een prllelshkeling e Bij een serieshkeling is e stroomsterkte oor eie lmpjes gelijk Het ene lmpje rnt goe ij 0,50 A en het nere lmpje ij 0,050 A Ze kunnen us nooit lleei tegelijk goe rnen f g De geleirhei vn het voorlmpje is 10 keer zo groot ls vn het hterlmpje, us e weerstn vn het hterlmpje is 10 keer zo groot ls vn het voorlmpje Door e grote weerstn vn het hterlmpje, komt e meeste spnning over het hterlmpje te stn (U hter = I R hter) Het voorlmpje zl rom miner fel rnen n het hterlmpje Bij het verhogen vn e spnning gn lleei e lmpjes stees feller rnen De mximle stroomsterkte is ij het hterlmpje veel sneller ereikt, t zl iets oven e 0,050 A zijn Het voorlmpje rnt n nog zeer zwk Het hterlmpje zl us ls eerste oorrnen 108 Oriënttie: De spnning over één lmpje is te ereken met Vervolgens e weerstn oor één lmpje uitrekenen met Telkens ls er nu een lmpje stuk gt zl U lmpje stijgen Bij een gelijklijvene R lmpje zl n ook I lmpje stijgen tott I lmpje oven e 0,28 A uitkomt ThiemeMeulenhoff v Pgin 16 vn 21

17 Bij 50 lmpjes: us Bij I lmpje = 0,28 A : us het ntl lmpjes in het snoer is n: en Er zijn n 14 lmpjes kpot gegn De geleirhei vn het snoer neemt stees meer toe, us e stroomsterkte stijgt De nere lmpjes krijgen een te grote stroomsterkte en woren te heet wroor ze sneller stuk gn 109 Het systeem met e 230 V 0,30 A lmpjes: 16/0,30 = 53,3 us mximl 53 lmpjes prllel Het systeem met e 12 V 0,50 A lmpjes: 230/12 = 19,2 us mximl 20 lmpjes in serie (n lijft e stroomsterkte oner e 0,50 A) Omt e zekering ps smelt ij 16 A, kun je 16/0,50 = 32 vn eze strengen nsluiten op ezelfe groep 110 Het lmpje komt in serie te stn e sprlmpen De 230 V netspnning moet us geeel woren met e sprlmpen Dn is 230 V geen goee keuze, je moet juist een lge spnning heen zot er voloene over is voor e sprlmpen De stroomsterkte oor e sprlmpen smen is ongeveer 0,10 A = 100 ma Die stroom moet ook oor het verklikkerlmpje gn De juiste keuze is us B: 2,0 V; 100 ma 111 [W] Experiment ThiemeMeulenhoff v Pgin 17 vn 21

18 112 Je kunt R 1 en R 2 vervngen oor één weerstn Zie figuur Door elke weerstn vn 50 Ω gt een stroomsterkte vn De totle stroomsterkte is n 113 Je kunt R 1 en R 2 vervngen oor één weerstn Je krijgt n een eenvouige serieshkeling vn 2 weerstnen, en De totle weerstn is en 114 [W] Experiment 115 Als e shuifweerstn geheel ingeshkel stt is e weerstn Als e projetielmp zih ls een ohmse weerstn gergt is De totle weerstn is n De spnning is zoveel lger n e spnning wrij e lmp norml rnt, t e gloeir niet merkr zl gloeien De lmp zent us geen liht uit De lmp rnt optiml ls en n gelt: 116 De uitgngsspnning is gelijk n e spnning over e gewone weerstn, us 3,0 V De spnning vereelt zih over e weerstnen De vriele weerstn wort groter en us wort e uitgngsspnning kleiner Als is e uitgngsspnning gelijk n e ronspnning: 9,0 V Als is, n is en ThiemeMeulenhoff v Pgin 18 vn 21

19 De uitgngsspnning is n: De uitgngsspnning vrieert us tussen e 2,3 V en e 9,0 V 15 AFSLUITING Het elektrish vermogen P vn een pprt is e hoeveelhei elektrishe energie E ie het pprt in een tij t omzet: Vermenigvuligen met 3, Het renement geeft n welk eel vn e ingne energie wort omgezet in nuttige uitgne energie: of e f g h i j k In een genertor wort e ewegingsenergie vn e turine omgezet in elektrishe energie De energieihthei is e hoeveelhei energie ie een energieron per kilogrm kn evtten Als er stroom loopt in een stroomr, ewegen e vrije elektronen vn het metl Als, ij gelijklijvene spnning, e stroomsterkte tweeml zo groot wort, wort het vermogen ook tweeml zo groot Als, ij gelijklijvene stroomsterkte, e spnning tweeml zo groot wort, wort het vermogen ook tweeml zo groot Als e hoeveelhei ling ie per seone oor een stroomr gt tweeml zo groot wort, wort e stroomsterkte ook tweeml zo groot Met een trnsformtor kun je een wisselspnning verhogen of verlgen A l m n o V Een ohmse weerstn Bij een PTC stijgt e weerstn ls e tempertuur stijgt, ij een NTC lt e weerstn ls e tempertuur stijgt Als er meer liht op een LDR vlt, lt e weerstn vn e LDR p De weerstn R is het omgekeere vn e geleirhei G: ThiemeMeulenhoff v Pgin 19 vn 21

20 q r Bij gelijklijvene spnning U is e stroomsterkte I omgekeer evenreig met e weerstn R: De weerstn R vn een stroomr wort epl oor e soortelijke weerstn ρ vn het mteril vn e r, e lengte l vn e r en e oppervlkte A vn e r volgens: s t u v w De eenhei vn weerstn is ohm (Ω), e eenhei vn geleirhei is siemens (S) en e eenhei vn soortelijke weerstn is Ohmmeter (Ω m) De spnning over twee prllel geshkele weerstnen is gelijk De totle geleirhei vn twee prllel geshkele weerstnen ereken je oor e geleirheen vn e twee weerstnen ij elkr op te tellen: De stroomsterkte oor twee in serie geshkele pprten is gelijk De totle weerstn vn twee in serie geshkele pprten ereken je oor e weerstnen vn e twee pprten ij elkr op te tellen: 119 Oriënttie: De weerstn vn e ovenleiing is te erekenen met Zoek e soortelijke weerstn vn koper op De spnning over e ovenleiing en e rils is uit te rekenen met Het totle vermogen en het vermogen t verloren gt zijn uit te rekenen met Bereken vervolgens welk eel vn het totle vermogen verloren gt Het eel t verloren gt is, us 3,7% J, oor het prllel shkelen vn e r (AP) met e r (PB + prllelovenleiing) wort e totle weerstn vn e ovenleiing verlg Als e weerstn vn e ovenleiing lger is, is ook het spnningsverlies lger en us ook het vermogensverlies Het eel t verloren gt is n kleiner Je kunt it ook erekenen: Oriënttie: Het linker stuk vn e ovenleiing vn trjet (AP) is nu prllel geshkel met (e serieshkeling vn ) rehter stuk (PB) en e prllelovenleiing Bereken e weerstn vn het stuk AP en het stuk PB met prllelovenleiing De geleirheen zijn te erekenen met De totle geleirhei is e som vn e fzonerlijke geleirheen De totle weerstn vn e ovenleiing is weer te erekenen met en en ThiemeMeulenhoff v Pgin 20 vn 21

21 Het eel t verloren gt is, us 2,9% 120 De viere meting is gen ij een le-spnning vn 1,57 V Drij ws e stroomsterkte nog 0 De vijfe meting is gen ij een le-spnning vn 1,88 V Drij liep er een stroom oor e le De oorltspnning ligt us tussen 1,57 V en 1,88 V 0 ma 0 V gelijk n Oriënttie: Vnf meting 5 is e spnning over e weerstn te erekenen met Vervolgens is e weerstn te erekenen met Bijvooreel e ltste meting: De weerstn ie is geruikt is ie vn 30 Ω 121 Oriënttie: Bereken het gelevere vermogen met De tij is te erekenen uit het vermogen en e energie met De stroom oor het kpotte lmpje vlt weg en e stroom oor e ner lmpjes vernert niet, us wort e stroom ie e spnningsron levert kleiner ThiemeMeulenhoff v Pgin 21 vn 21