Oefenopgaven Hoofdstuk 17

Samenvatting Hoofdstuk 2, 4 VWO Stroomkring die gesloten is bestaat uit • een spanningsbron: gelijkspanning of wisselspanning • snoeren met van binnen geleidende draad en van buiten isolatie • een apparaat Symbolen gebruik je om vereenvoudigd het schakelschema weer te geven

De elektrische huisinstallatie heeft zijn spanningsbron in de elektriciteitscentrale en komt via de elektriciteitskabel bij de meterkast het huis binnen Spanningsbronnen : voorbeelden zijn • Batterijen en accu’s: gelijkspanning (chemische energie  elektrische energie) • Stopcontact: wisselspanning (1 draad is de spanningsdraad die tussen -230V en +230V varieert en de andere draad is de aarde: 0V) • Dynamo: meestal wisselspanning (bewegingsenergie  elektrische energie) • Zonnecel: gelijkspanning (stralingsenergie  elektrische energie) Spanning U (eenheid V): veroorzaakt Stroomsterkte I (eenheid A). Des te groter de spanning, des te groter de stroomsterkte (vergelijk het met een waterval, de hoogte is de spanning, de stroom is de stroomsterkte) • Spanningsmeter (Voltmeter) parallel aan de spanningsbron of het apparaat • Stroomsterktemeter (Amperemeter) in serie met de spanningsbron of het apparaat Weerstand R = U / I, eenheid Ω Alle apparaten in een huisinstallatie zijn parallel aangesloten op 230 V. De stroomsterkte hangt af van de weerstand van het apparaat. Verwarmingselementen hebben een kleine weerstand en dus een grote stroomsterkte Een lichaam komt onder spanning doordat het metalen omhulsel van een apparaat niet goed geïsoleerd is. Het lichaam maakt direct contact met de aarde. Er zijn twee beveiligingen: • Randaarde: metalen omhulsel verbonden met een aardleiding met een kleine weerstand  zekering schakelt de huisinstallatie uit • Aardlekschakelaar meet weglekkende stroom tussen aan- en afvoerleiding en schakelt bij een verschil van > 30 mA de huisinstallatie uit. Serieschakeling Apparaten 1 en 2 achter elkaar, zelfde I U = U1 + U2 Spanningsverdeling: U1 / U2 = R1 / R2 (grootste spanning over grootste weerstand) Vervangingsweerstand: Rv = R1 + R2 De spanning kan worden ingesteld met een schuifweerstand (potentiometer) • variabele weerstand: in serie met het apparaat, spanning verdeelt zich over de twee weerstanden

• spanningsdeler: de weerstand deelt de spanning in tweeën Parallelschakeling Apparaten 1 en 2 naast elkaar geschakeld, zelfde U I = I1 + I2 Stroomverdeling: I1 / I2 = R2 / R1 (grootste stroom door kleinste weerstand) Vervangingsweerstand: 1/Rv = 1/R1 + 1/R2 Elektrische huisinstallatie is een parallelschakeling: maximaal 16 A door leidingen anders overbelasting  isolatie smelt  kortsluiting (directe stroom van aan- naar afvoerleiding) Dit kan voorkomen worden door groepenindeling (elke groep een eigen aan- en afvoerleiding) met elke groep een zekering: dunne metaaldraad die doorsmelt bij een stroomsterkte > 16 A  stroomkring onderbroken  installatie uitgeschakeld Apparaten zetten elektrische energie om in bijvoorbeeld stralingsenergie of bewegingsenergie Elektrisch vermogen: hoeveelheid elektrische energie die per seconde wordt omgezet: P = Ee / t (eenheid J/s of W) P=U⋅I Elektrische energie is dan: E = P⋅ t = U⋅I⋅t (eenheid J of kWh) Een kilowattuur (kWh) is een eenheid voor energie (gebruikt voor de energie rekening): het vermogen (kW) keer de tijdsduur (uur)  1 kWh = 3.6⋅106 J Warmteontwikkeling Q: elektrische energie die wordt omgezet in onbedoelde warmte (in snoeren) Q = I2 ⋅ R ⋅ t Weerstand met een constante waarde is een Ohmse weerstand PTC: een weerstand die toeneemt als de temperatuur toeneemt (gloeidraad) NTC: een weerstand die afneemt als de temperatuur toeneemt (halfgeleidermateriaal) LDR: een weerstand die afneemt als er meer licht op valt Deze weerstanden kunnen gebruikt worden als licht of temperatuursensor. Diode: laat de stroom in 1 richting door (doorlaatrichting) en niet in de andere richting (sperrichting) Er is minimale spanning in de doorlaatrichting nodig om de stroom door te laten: omslagpunt 0.7 V In de sperrichting loopt echter een hele kleine lekstroom LED is een voorbeeld van een diode Diode kan gebruikt worden als gelijkrichter. Speciale gelijkrichter is de Graetzschakeling. Deze schakeling zorgt ervoor dat je van wisselspanning een pulserende gelijkspanning maakt. De weerstand van een draad kan berekend worden met: R=ρ⋅l/A R is de weerstand (in Ω), ρ is de soortelijke weerstand (metaal afhankelijk, in Ωm), l de lengte van de draad (in m) en A de oppervlakte van de draad (in m2) A = ¼ π d2 (d is de diameter van de draad) Bij kortsluiting wordt de aanvoerdraad direct verbonden met de afvoerdraad, waardoor de draad zelf de enige weerstand vormt