BASIS
BEWEGING
EXPERIMENTEREN
LICHT
antwoorden
antwoorden
antwoorden
antwoorden
ELEKTRICITEIT 1
WARMTE
HET WEER
RADIOACTIVITEIT
antwoorden
antwoorden
antwoorden
antwoorden

Hoofdstuk 5
Elektriciteit I

§1 Schakelingen
§2 De stroomsterkte
§3 De spanning
§4 De wet van Ohm
§5 Vervangingsweerstand
§6 Het vermogen



§1     Schakelingen

In dit hoofdstuk gaan we elektriciteit bestuderen. We beginnen met het bespreken van elektrische schakelingen.

Alle materie in het universum bestaat uit bolvormige deeltjes die we atomen noemen. Atomen bestaan op hun beurt uit nog kleinere deeltjes. In de atoomkern bevinden zich deeltjes met een positieve lading genaamd protonen. Deze protonen zijn relatief zwaar en zitten stevig vast in de atoomkern. Om de atoomkern heen bewegen een aantal deeltjes met een negatieve lading genaamd elektronen. Deze deeltjes zijn relatief licht en bewegen met enorme snelheid om de atoomkern. Het zijn deze negatieve ladingen die zorgen voor elektriciteit.

De positieve en de negatieve ladingen hebben de bijzondere eigenschap dat ze elkaar aantrekken. Negatieve ladingen stoten andere negatieve ladingen af en positieve ladingen stoten andere positieve ladingen af. De kracht die hiervoor verantwoordelijk is noemen we de elektrische kracht. We ervaren deze kracht bijvoorbeeld als we een ballon tegen een trui wrijven. Door de wrijvingskracht komen elektronen van atomen uit de trui op de ballon te zitten. Als we deze ballon daarna tegen het plafond houden, dan blijft deze "plakken" (zie de linker onderstaande afbeelding). Dit komt doordat de negatieve ladingen in de ballon, de negatieve ladingen in het plafond wegduwen (zie de rechter afbeelding). Als gevolg blijft er netto een positieve lading achter in het plafond. De ballon wordt op zijn plek gehouden door de aantrekkingskracht tussen deze positieve ladingen en de negatieve ladingen in de ballon. We spreken bij dit soort fenomenen van statische elektriciteit.


(Afbeelding: Danny Nicholson; CC BY-ND 2.0)

         Demonstratievideo
In het rechter filmpje zien we de afstotende en aantrekkende werking van lading gedemonsteerd:

↓ VMBO VERSIES van deze VIDEOS komen binnenkort online!

↓ VMBO VERSIES van deze VIDEOS komen binnenkort online!

DEMO-VIDEO:
Statische elektriciteit

         Demonstratievideo
In het rechter filmpje zien we een zogenaamde van der Graaf generator. Een draaiende band in de generator zorgt dankzij wrijving dat er positieve ladingen op een metalen bol terecht komen. Op deze bol zijn metalen bordjes gelegd. Omdat deze bordjes allemaal positief worden gaan ze elkaar zichtbaar afstoten.

↓ VMBO VERSIES van deze VIDEOS komen binnenkort online!

↓ VMBO VERSIES van deze VIDEOS komen binnenkort online!

DEMO:
Van der Graaf generator

Als een voorwerp een groot overschot aan positieve ladingen heeft en een ander voorwerp een groot overschot aan negatieve ladingen, dan kan de aantrekkingskracht tussen deze ladingen zo groot worden dat de negatieve ladingen overspringen naar de positieve ladingen. We zien dan een "vonk" overspringen (zie de onderstaande afbeelding). Het zijn hier de negatieve elektronen die de sprong maken en niet de veel zwaardere positieve protonen.


(Afbeelding: Moses Nachman Newman; CC BY 4.0)

         Demonstratievideo
In het rechter filmpje zien we dit effect gedemonsteerd met een zogenaamde Wimshurst machine. Met behulp van wrijving worden hier genoeg positieve en negatieve lading op twee metalen bollen geplaatst dat er een vonk overspringt:

↓ VMBO VERSIES van deze VIDEOS komen binnenkort online!

↓ VMBO VERSIES van deze VIDEOS komen binnenkort online!

DEMO-VIDEO:
De Wimshurst machine

In de natuur komen we deze effecten op grotere schaal tegen. Door bepaalde processen in wolken kan de onderkant van een wolk negatief worden en de bovenkant positief. De negatieve ladingen aan de onderkant van de wolk duwen de negatieve ladingen in de aarde weg, zodat de aarde aan het oppervlak netto positief geladen wordt. Als het ladingsverschil groot genoeg wordt, dan ontstaat bliksem (zie de onderstaande afbeelding).


(Afbeelding: Gerlos; CC BY-SA 2.0)

Als we elektriciteit willen opwekken, dan hebben we in ieder geval een spanningsbron nodig. Een spanningsbron is een voorwerp waarvan één onderdeel een overschot aan negatieve ladingen bevat (de minpool) en een ander onderdeel een overschot aan positieve ladingen bevat (de pluspool). Voorbeelden van spanningsbronnen zijn de batterij, het stopcontact en de dynamo. Als we de twee polen met elkaar verbinden, dan spreken we van een gesloten stroomkring. Als gevolg gaan de negatieve ladingen naar de pluspool stromen. Het bewegen van deze ladingen noemen we elektriciteit.

Het zijn alleen de negatieve elektronen die door de elektriciteitsdraden stromen van de min naar de plus. De positieve ladingen zitten immers goed vast in de atoomkernen. Toch zeggen we (helaas) dat de stroom van plus naar min stroomt, terwijl dus in werkelijkheid de elektronen precies de andere kant op bewegen! Deze onhandigheid stamt nog uit de tijd voordat elektronen ontdekt waren.

In de onderstaande afbeelding is aan de stroomkring ook een gloeilamp en een schakelaar toegevoegd. Een schakelaar is niet meer dan een klepje, waarmee de stroomkring geopend en gesloten kan worden. Alleen als de schakelaar gesloten is gaan de ladingen van de min- naar de pluspool stromen. Aan de rechterkant zien we ook een schematische weergave van deze schakeling. Zoals je ziet gebruiken we voor de lamp een cirkel met een kruis erin en voor de spanningsbron een korte en een lange streep (de lange streep is de pluspool). Deze en vele andere symbolen voor elektrische onderdelen kan je in BINAS vinden.

Als de ladingen door de schakeling stromen, dan botsen ze voortdurend tegen de atomen waaruit de schakeling bestaat. In de gloeidraad van een gloeilamp leveren deze botsingen genoeg energie om de draad zo warm te maken dat deze gaat gloeien.

Er bestaan twee soorten spanningsbronnen: gelijkspanning en wisselspanning. Een batterij werkt bijvoorbeeld op gelijkspanning. Over de voedingskasten bij de natuurkundeles staat ook gelijkspanning. Bij deze spanningsbronnen loopt de stroom in één richting van de plus naar de min. Over het stopcontact staat echter wisselspanning. Hier draait de stroomrichting 50 keer per seconde om. Het symbool hiervoor is hieronder afgebeeld. In een later hoofdstuk ga je hier meer over leren.

Als we meerdere lampjes op een spanningsbron aansluiten, dan kunnen we dat op verschillende manieren doen. Linksonder zien we de zogenaamde serieschakeling. In een serieschakeling zijn alle lampjes in dezelfde stroomkring opgenomen. Als we in deze schakeling één lampje losdraaien, dan wordt deze stroomkring verbroken en gaan alle lampjes uit. Rechts zien we de zogenaamde parallelschakeling. In een parallelschakeling heeft elk lampje zijn eigen stroomkring. Als we in deze schakeling één lampje losdraaien, dan wordt slechts één van de stroomkringen verbroken. De andere lampjes blijven in dat geval gewoon branden. Als er een schakeling wordt gebouwd uit meerdere lampjes en het is niet serie en niet parallel, dan noemen we dit een gemengde schakeling.

De moeilijkheid waarmee een materiaal ladingen doorlaat noemen we de weerstand. Materialen met een kleine weerstand noemen we geleiders. De bekendste groep geleiders zijn de metalen. We gebruiken geleiders bijvoorbeeld voor de bedrading in schakelingen, zodat ladingen hier gemakkelijk doorheen stromen. Meestal wordt hier koper gebruikt. Materialen met een grote weerstand noemen we isolatoren. Een veelvoorkomende isolator is plastic. Elektriciteitsdraden zijn meestal omhult met een laagje plastic. Dit zorgt er o.a. voor dat er geen kortsluiting kan ontstaan tussen verschillende draden (of dat er een stroom door je lichaam gaat lopen als je de draden vastpakt).

Naast het begrip "weerstand" is er ook een elektrisch component met de naam weerstand. Het rechthoekige symbool in de eerste onderstaande afbeelding wordt een (vaste) weerstand genoemd. Een weerstand wordt o.a. gebruikt om de stroom door een draad te beperken. Als je een zwak lampje bijvoorbeeld direct op een stopcontact aansluit, dan brandt het meteen door. Dit is te verhelpen door een weerstand in serie te zetten met de lamp. Dit is hieronder links afgebeeld. Naast een vaste weerstand bestaat ook de zogenaamde variabele weerstand. We zien rechtsonder twee symbolen die hier vaak voor gebruikt worden. De waarde van deze weerstand is handmatig in te stellen met een schuif- of een draaiknop. Dit onderdeel wordt bijvoorbeeld gebruikt om een lamp handmatig te dimmen.

↓ VMBO VERSIES van deze VIDEOS komen binnenkort online!

↓ VMBO VERSIES van deze VIDEOS komen binnenkort online!

INSTRUCTIE:
Elektriciteit

         Leerdoelen:
  • Zorg dat je kan redeneren met de afstoting en aantrekking van ladingen
  • Zorg dat je weet dat elektriciteit gelijk is aan het stromen van lading en dat dit alleen gebeurt bij een gesloten stroomkring
  • Zorg dat je de symbolen voor een gelijkspanningsbron, een wisselspanningsbron, een lamp, een weerstand en een variabele weerstand kent (en in BINAS kan opzoeken)
  • Zorg dat je weet dat een weerstand wordt gebruikt om de stroom in een schakeling te beperken.
  • Zorg dat je serie- en een parallelschakelingen kan herkennen en dat je de bijbehorende schakelschema's kan tekenen
  • Zorg dat je weet wat geleiders en isolatoren zijn en dat je een aantal veelvoorkomende materialen kan noemen die elektriciteit erg goed en erg slecht geleiden

         Opdrachten
  1. Leg uit of de volgende stellingen waar zijn of niet:
    1. (1p) In een neutraal voorwerp zitten geen ladingen.
    2. (1p) In een positief geladen voorwerp zitten geen negatieve ladingen.
  2. Een elektrische kachel heeft een metalen behuizing en kunststof pootjes.
    1. Is staal een geleider of een isolator.
    2. Is kunststof een geleider of een isolator.
  3. (1p) Een persoon raakt de grote positief geladen metalen bol van een Van der Graaff generator aan en als gevolg gaan haar haren overeind staan. Leg uit waarom de haren overeind gaan staan.


    (Afbeelding: Lwilcoxson; CC BY-SA 4.0)

  4. (1p) Teken een parallelschakeling met twee lampen. Voeg ook twee schakelaren toe waarmee je de lampen afzonderlijk aan en uit kan zetten.
  5. (1p) Teken weer een parallelschakeling met twee lampen. Voeg nu één schakelaar toe waarmee je beide lampen tegelijk aan en uit kan zetten.
  6. (3p) In de volgende schakeling zijn drie schakelaren opgenomen. Ga voor elke schakelaar na welke lampen uitgaan als deze geopend wordt (en de anderen dicht blijven).

  7. In de onderste schakeling zijn vier identieke lampjes opgenomen.

    1. (3p) Ga na welke lampjes nog branden als je telkens één van de lampjes losdraait.
    2. (1p) Lampje D brandt het felst. Verklaar waarom dit het geval is.
  8. (1p) Geef bij elk van de volgende tekeningen aan of de lampjes wel of niet branden. Leg je keuze uit.

  9. (1p) In een appartement in een flat bevindt zich een deurbel. De bel kan geactiveerd worden met behulp van twee schakelaren. Eén schakelaar bevindt zich bij de voordeur van het appartement en de ander bij de voordeur van de flat zelf. Teken de schakeling die hier beschreven is.
  10. (1p) Een leerling maakt een schakeling waarmee hij kan testen of vloeistoffen wel of niet stroom geleiden. Teken deze schakeling.
  11. (1p) Een persoon installeert een lamp in zijn woonkamer die hij handmatig kan dimmen. Teken deze schakeling.
  12. Hieronder zien we twee schakelingen met een aantal dezelfde lampjes:

    1. (1p) Beschrijf wat er gebeurt als een lampje in de bovenste schakeling doorbrandt.
    2. (1p) Beschrijf wat er gebeurt als een lampje in de onderste schakeling doorbrandt.
  13. De meeste auto's hebben een achterruitverwarming. Hieronder zien we twee schakelingen waarin een achterruitverwarming is opgenomen. Leg in beide gevallen uit of het een serie- of een parallelschakeling is.

  14. (4p) Een leerling maakt de onderstaande schakelingen. Leg uit welke schakelingen serieschakelingen zijn en welke schakelingen parallelschakelingen zijn.

  15. De schakeling van een waterkoker bestaat uit een warmte-element en een klein lampje waaraan je kan zien of de waterkoker aan staat. Beide onderdelen zijn parallel geschakeld en aangesloten op de netspanning. In serie met het lampje wordt ook een weerstand geplaatst.
    1. Teken de schakeling.
    2. Leg uit waarom het noodzakelijk is om een weerstand in serie met het lampje te zetten.

 

§2     De stroomsterkte

In deze paragraaf gaan we de beweging van lading nader bestuderen. Dit doen we aan de hand van het begrip stroomsterkte.

De hoeveelheid lading die per seconde door een punt in de schakeling stroomt noemen we de stroomsterkte (I). De SI-eenheid van de stroomsterkte is de ampère (A).

Laten we eens kijken hoe het zit met de stroomsterkte in een aantal verschillende schakelingen. In de onderstaande animatie stromen ladingen door een serieschakeling. Een serieschakeling bestaat slechts uit één stroomkring. Als gevolg gaan alle ladingen die uit de spanningsbron stromen door alle lampjes heen. De hoeveelheid ladingen die uit de spanningsbron stromen, is dus gelijk aan de hoeveelheid ladingen die het rechter lampje in stromen en even later het linker lampje in stromen. De stroomsterkte is in een serieschakeling dus in alle onderdelen gelijk.

AFBEEDLING BOEK!!!

Hieronder zien we een parallelschakeling. In dit geval zijn er meerdere stroomkringen waarover de lading zich verdeelt. Hoe de stroomsterkte zich verdeelt, hangt af van de weerstand van de lampjes. Alleen als de lampjes dezelfde weerstand hebben, zal de stroomsterkte zich gelijk verdelen over de lampjes.

AFBEEDLING BOEK!!!

De stroomsterkte kunnen we meten met een zogenaamde ampèremeter (ook wel stroommeter genoemd). De ampèremeter sluit je in serie aan naast het onderdeel waarvan je de stroomsterkte wilt meten. Hieronder zie je in stappen hoe je de stroomsterkte meet van bijvoorbeeld een lamp. Haal één van de draden los uit de lamp en sluit de ampèremeter dan hiertussen aan. Zorg dat de pluskant van stroommeter aangesloten wordt aan de pluskant van de stroomkring. Als je dit verkeerd om doet, dan werken de meeste stroommeters niet.

We kunnen dit ook doen in een serieschakeling. Hier wordt de stroomsterkte gemeten van het linker lampje:

Hieronder meten we de stroomsterkte door de onderste lamp in een parallelschakeling. In dit geval zitten er aan weerszijden van de onderste lamp twee draden. Haal aan één kant beide draden los en sluit de ampèremeter dan hiertussen aan.

Hieronder zien we een stroommeter van dichtbij. Zoals je ziet zijn er in dit geval twee schaalverdelingen weergegeven. Welke je moet aflezen hangt af van hoe je de draden aansluit. Eén van de draden die je op de stroommeter aansluit gaat in de zwarte ingang en de ander gaat in één van de rode ingangen. In dit geval is de ingang genaamd "0,6 A" gebruikt. Dit betekent dat we de schaal moeten aflezen die eindigt op 0,6 A. De wijzer zit in dit geval tussen de 0,3 A en de 0,4 A in. Tussen de 0,3 A en 0,4 A zitten nog vijf stapjes. Elk stapje komt dus overeen met 0,1 / 5 = 0,02 A. De wijzer geeft in dit geval dus 0,32 A aan (ga dit zelf na!).

Een ander meetinstrument dat je moet kunnen gebruiken is de multimeter. Hiermee kan zowel de stroomsterkte als de spanning worden gemeten en soms ook nog andere grootheden. Welke grootheid je wilt meten bepaal je met behulp van een draaiknop (zie de onderstaande afbeelding. Zoals je kunt zien moet je ook kiezen tussen wisselspanning (˜) en gelijkspanning (=). Onderaan zien we bijvoorbeeld zes verschillende standen waarmee de stroomsterkte in ampère bij wisselspanning gemeten kan worden. De verschillende waarden komen overeen met de maximale waarde die de meter in die stand kan aflezen. We zien hier 10 A, 2 A, 200 mA, 20 mA, 2 mA en 200 μA.


(Afbeelding: Examen VMBO-T, 2018-2)


         Leerdoelen:
  • Zorg dat je kan uitleggen wat stroomsterkte is
  • Zorg dat je weet en begrijpt dat de stroomsterkte in een serieschakeling overal gelijk is en in een parallelschakeling opsplitst
  • Zorg dat je weet hoe je een ampèremeter moet aansluiten in zowel serie- als parallelschakelingen
  • Zorg dat je weet hoe je het juiste bereik van een ampèremeter kiest en hoe je de ampèremeter kan aflezen
  • Zorg dat je weet wat een multimeter is en hoe je met dit apparaat het juiste bereik kiest

         Opdrachten
  1. Ga naar deze opdracht op de website of maak het stencil aan het eind van de paragraaf.
    Klik op de lampjes en de spanningsbron en vul de juiste stroomsterkte en spanning in. Je kan een waarde verwijderen door alleen de eenheid te typen zonder de waarde.
  2. (6p) Lees in de onderste drie gevallen de ampèremeter af:

  3. Een leerling wil een stroomsterkte door een lampje meten met een ampèremeter. Hij verwacht een stroomsterkte van tussen de 0,4 en 1,2 A.
    1. (1p) Teken in de afbeelding welke aansluitingen de leerling in dit geval het beste kan gebruiken.
    2. (1p) Na de meting blijkt de stroomsterkte 0,45 A te zijn. Waarom is het verstandig dat de leerling nu alsnog de andere rode aansluiting gebruikt.

  4. (2p) Twee dezelfde lampjes zijn in serie aangesloten op een batterij. De batterij levert een stroomsterkte van 250 mA. Leg uit hoe groot de stroomsterkte door elk van de lampjes is.
  5. (3p) Twee dezelfde lampjes zijn parallel aangesloten op een batterij. De batterij levert een stroomsterkte van 0,090 A. Leg uit hoe groot de stroomsterkte door elk van de lampjes is.
  6. (3p) Een persoon wil de stroomsterkte meten door alle onderdelen in een parallelschakeling bestaande uit twee lampjes. Teken hieronder in alle drie de gevallen de schakeling.

                             

  7. (1p) In de volgende schakeling zijn vijf dezelfde lampjes opgenomen. Door welke lampjes is de stroomsterkte het grootst? Leg je antwoord uit.

  8. (1p) De leerling heeft een meetinstrument dat onder andere spanning en stroomsterkte kan meten. Noteer de naam van dit meetinstrument.
  9. (1p) Hieronder is een deel van een multimeter te zien met een keuzeschakelaar voor het meetbereik. Bij welke stand van de keuzeschakelaar meet je het nauwkeurigst een stroomsterkte van 4,5 mA? Kies uit stand 1, 2, 3 of 4.


    (Bron: Examen VMBO-T, 2018-2)
  10. Een leerling maakt een schakeling met daarin opgenomen een variabele spanningsbron, een weerstand en een lampje.

    1. (1p) De leerling meet de stroomsterkte door de weerstand. Teken de bijbehorende schakeling.
    2. (1p) Een andere leerling zegt dat het niet uitmaakt waar de stroommeter wordt geplaatst in de schakeling, zolang de stroommeter maar in serie staat met één van de onderdelen. Leg uit waarom deze leerling gelijk heeft.

    (Bron: Examen VMBO-T, 2011-1)
  11. Een leerling wil onderzoek doen naar een dimmer bestaande uit een lampje en een variabele weerstand. Eerst voegt de leerling alleen het lampje toe aan de schakeling (zie de onderstaande foto).

    De leerling voegt nu ook de variabele weerstand toe (zie de onderstaande foto). Bepaal wederom de stroomsterkte door het lampje.

    1. (1p) Bepaal met behulp van de foto de stroomsterkte door het lampje voor en na het toevoegen van de variabele weerstand.
    2. (1p) Teken de schakeling.
    3. (1p) Leg uit wat er met de stroomsterkte gebeurt als we de variabele weerstand op een lagere stand zetten. De stroomsterkte neemt hierdoor toe / af.

    (Bron: Examen VMBO-T, 2009-1)
  12. Een leerling maakt de onderstaande schakeling bestaande uit twee lampjes en een weerstand. Ook zijn twee stroommeters toegevoegd.

    1. (2p) Teken het bijbehorende schakelschema.
    2. (2p) Geef voor beide stroommeters aan door welk onderdeel ze de stroomsterkte meten.
    3. (1p) Hoe groot is de stroomsterkte door het onderste lampje. Leg je antwoord uit.

 

§3     De spanning

In deze paragraaf voegen we het begrip spanning toe. De spanning vertelt ons hoeveel energie ladingen uitgeven als ze door een stroomkring stromen.

De negatieve ladingen in de spanningsbron worden naar de pluspool getrokken. Deze aantrekkingskracht geeft ladingen de energie om door de schakeling te stromen. De spanning (U) die over een spanningsbron staat vertelt ons hoeveel energie elke lading meekrijgt door deze aantrekkingskracht. We meten de spanning in volt (V).

De meeste spanningsbronnen hebben een vaste spanning. Over een stopcontact staat bijvoorbeeld in Nederland altijd 230 V. We noemen dit ook wel de netspanning. Een normale AA-batterij heeft een spanning van 1,5 V. We kunnen ook spanningsbronnen aan elkaar koppelen. Hieronder zien we bijvoorbeeld twee AA-batterijen die in serie gekoppeld zijn. De totale spanning van beide batterijen samen is dan gelijk aan een optelling van de twee spanningen. In dit geval wordt dit 1,5 + 1,5 = 3,0 V.

In sommige gevallen worden batterijen ook parallel geplaatst. Dit zien we in de onderstaande schakeling. We zien hier twee keer twee batterijen in serie die parallel aan elkaar gekoppeld zijn. Beide paren hebben een totale spanning van 1,5 + 1,5 = 3,0 V. Bij het parallel plaatsen van batterijen wordt de totale spanning niet groter. De totale spanning van de vier batterijen die hier zijn weergegeven is dus ook 3,0 V. De stroomsterkte neemt door de twee extra batterijen wel toe.

Laten we nu eens kijken hoe het zit met de spanning in een aantal verschillende schakelingen. Hieronder zien we een serieschakeling. Elke lading gaat in deze schakeling door beide lampjes heen. Elke lading zal zijn energie dus verdelen over twee lampjes. In dit geval zien we dat over de batterij 20 volt staat. Deze 20 volt wordt uitgegeven in de twee lampjes. Hoe de spanning precies verdeelt, hangt af van de weerstand van de lampjes. In dit geval is de weerstand van beide lampjes gelijk en vinden we over elk lampje een spanning van 10 volt.

AFBEEDLING BOEK!!!

In de onderstaande animatie zien we een parallelschakeling. Hier gaat elke lading maar door één lampje heen. Elke lading besteedt dus al zijn energie in slechts één lampje. De spanning over elk onderdeel in een parallelschakeling is dus gelijk.

AFBEEDLING BOEK!!!

De spanning meten we met een zogenaamde voltmeter (ook wel spanningsmeter genoemd). De voltmeter sluit je parallel aan over het onderdeel waarvan je de spanning wilt meten. Dit doe je door de voltmeter aan beide kanten van een onderdeel aan te sluiten. In de onderstaande afbeelding doen we dit voor een lampje.

Hier doen we hetzelfde voor een lampje in een serieschakeling en een parallelschakeling:

In de onderstaande afbeelding is zowel een spanningsmeter als een stroommeter aangesloten. Links zien we een realistische weergave van de schakeling en rechts een schematische versie.

         Demonstratievideo
In het rechter filmpje wordt gedemonsteerd hoe je een ampère- en een voltmeter aansluit:

↓ VMBO VERSIES van deze VIDEOS komen binnenkort online!

↓ VMBO VERSIES van deze VIDEOS komen binnenkort online!

DEMO-VIDEO:
Volt- en ampèremeters aansluiten

↓ VMBO VERSIES van deze VIDEOS komen binnenkort online!

↓ VMBO VERSIES van deze VIDEOS komen binnenkort online!

INSTRUCTIE:
Spanning en Stroomsterkte

         Leerdoelen:
  • Zorg dat je kan uitleggen wat spanning is
  • Zorg dat je weet en begrijpt dat de spanning in een parallelschakeling overal gelijk is en in een serieschakeling opsplitst
  • Zorg dat je weet dat de netspanning in Nederland altijd gelijk is aan 230 V
  • Zorg dat je weet dat je de totale spanning van batterijen in serie bij elkaar kan optellen en dat batterijen parallel aan elkaar de spanning niet vergroten
  • Zorg dat je weet hoe je een voltmeter moet aansluiten in serie- en parallelschakelingen

         Opdrachten
  1. (2p) Twee dezelfde lampjes zijn in serie aangesloten op een batterij. Over de batterij staat een spanning van 1,5 V. Leg uit hoe groot de spanning over elk van de lampjes is.
  2. (3p) Twee dezelfde lampjes zijn parallel aangesloten op een batterij. Over de batterij staat een spanning van 9,0 V.  Leg uit hoe groot de spanning over elk van de lampjes is.
  3. (3p) Een persoon wil de spanning meten over alle onderdelen in een parallelschakeling bestaande uit twee lampjes. Teken hieronder in alle drie de gevallen de schakeling.

                             

  4. Ga naar deze opdracht op de website of maak het stencil aan het eind van de paragraaf.
    Klik op de lampjes en de spanningsbron en vul de juiste stroomsterkte en spanning in. Je kan een waarde verwijderen door alleen de eenheid te typen zonder de waarde.
  5. Een leerling sluit een weerstand aan op een variabele spanningsbron. Ze willen de spanning over en de stroom door een weerstand meten.
    1. (2p) De leerling stelt de spanningsbron in op 2,0 V. Teken in de afbeelding welk meetbereik ze gebruikt en teken de wijzer op de schaalverdeling vanuit punt P in de juiste stand.

    2. (2p) Dan stelt zij de spanningbron in op 4,5 V. Teken in de afbeelding welk meetbereik ze gebruikt en teken de wijzer op de schaalverdeling vanuit punt P in de juiste stand.


    (Bron: Examen VMBO-T, 2019-1)
  6. Een leerling maakt een schakeling met daarin opgenomen een variabele spanningsbron, een weerstand en een lampje.

    1. (2p) De leerling wil de stroomsterkte en de spanning meten van de weerstand. Teken de bijbehorende schakeling.
    2. (2p) De leerling wil de stroomsterkte en de spanning meten van de variabele spanningsbron. Teken de bijbehorende schakeling.
  7. (2p) Een computer werkt op een spanning van 7,2 V. Deze wordt geleverd door zes batterijen van 1,2 V. In welk schema zijn de batterijen juist aan de computer geschakeld? Leg je antwoord uit.


    (Bron: Examen VMBO-T, 2013-1)
  8. (2p) Het accupakket van de motor bestaat uit 10 accu's. Hieronder is het bijbehorende schakelschema weergegeven.

    De accu's in het accupakket leveren samen een spanning van 320 V aan de elektromotor. Hoe groot is de spanning van één accu?
    (Bron: Examen VMBO-T, 2018-1)
  9. In de onderstaande schakeling zijn vier ledlampen opgenomen. In de afbeelding is de totale spanning van de batterijen weergegeven.

    1. (1p) Noteer de functie van de weerstand R in deze schakeling.
    2. (1p) Kies de juiste optie: De batterijen zijn in serie / parallel geschakeld.
    3. (3p) De spannning van één batterij is 1,5V / 4,5V. De stroomsterkte door de weerstand is even groot als / groter dan / kleiner dan de stroomsterkte door één led. Als een van de leds kapot is, doen de andere leds het ook niet / wel.

    (Bron: Examen VMBO-T, 2023-2)

 

§4     De wet van Ohm

In deze paragraaf introduceren we de wet van Ohm. Hiermee kunnen we de weerstand van elektrische componenten uitrekenen.

De weerstand (R) van een onderdeel in een schakeling kunnen we berekenen met de wet van Ohm:

$$ R = \frac{U}{I} $$

Spanning (U)

volt (V)

Weerstand (R)

ohm (Ω)

Stroomsterkte (I)

ampère (A)

 

Let er op dat je deze formule alleen toepast op een enkel onderdeel. Je kan bijvoorbeeld niet de spanning van de spanningsbron delen door de stroomsterkte van een lampje. Om goed bij te houden bij welk onderdeel de verschillende meetwaarden horen, is het handig de schakeling uit de vraag uit te tekenen en de waarden bij het juist onderdeel te schrijven.

Let er ook op dat als je deze formule toepast op de spanningsbron, dat je dan niet de weerstand van de spanningsbron vindt, maar de totale weerstand van de gehele schakeling. De (ideale) spanningsbron heeft namelijk helemaal geen weerstand.

         Voorbeeld

 

Vraag:

Twee dezelfde lampjes in serie worden aangesloten op de netspanning. De stroomsterkte die de spanningsbron levert is gelijk aan 150 mA. Bereken de stroomsterkte door elk van de lampjes in ampère en de spanning over elk lampje in volt.

Antwoord:

Het is verstandig altijd eerst de schakeling even te tekenen en de waarden uit de vraag op de juist plek te zetten (zie de afbeelding linksonder).

In een serieschakeling weten we dat de stroomsterkte overal gelijk is. Voor elk lampje geldt dus een stroomsterkte van 150 mA. Dit is gelijk aan 150 / 1000 = 0,150 A. Er geldt dus:

Ilampje = 0,150 A

In een serieschakeling verdeelt deze spanning zich over de lampjes. Omdat het hier om twee dezelfde lampjes gaat, weten we dat de spanning zich gelijk zal verdelen. Ook weten we dat de lampjes zijn aangesloten op de netspanning. De netspanning is in Nederland altijd gelijk aan 230 V. Over elk lampje staat dus een spanning van 230 / 2 = 115 V.

Ulampje = 115 V

Vraag:

Bereken de weerstand van elk lampje.

Antwoord:

Met de gegevens uit de vorige vraag kunnen we met de wet van Ohm de weerstand berekenen. Voor elk lampje geldt:

$$ R = \frac{U}{I} $$ $$ R =\frac{115}{0,150}= 767 \text{ }Ω $$

 

Hieronder zien we een foto van een vaste weerstand. Op de weerstand zijn gekleurde bandjes weergegeven. Deze kleuren vertellen ons hoeveel ohm de weerstand heeft. In BINAS kan je vinden hoe je dit moet aflezen. In dit geval zien we een bruin, een zwart en een rood bandje. Dit komt volgens BINAS overeen met "1", "0", en "2". De eerste twee cijfers vormen samen "10" en het laatste cijfer geeft een extra tienmacht, in dit geval "102". De waarde van de weerstand is dus 10 × 102 Ω, oftewel, 1000 Ω. Aan de rechterzijde is ook een goud bandje te zien. Dit vertelt ons dat de waarde 5% kan afwijken.

↓ VMBO VERSIES van deze VIDEOS komen binnenkort online!

↓ VMBO VERSIES van deze VIDEOS komen binnenkort online!

INSTRUCTIE:
De wet van Ohm
INSTRUCTIE:
De LED

         Leerdoelen:
  • Zorg dat je kan rekenen met de wet van Ohm (R = U/I). Zorg dat je deze formule alleen toepast op een enkel onderdeel. Je kan bijvoorbeeld niet de spanning van de spanningsbron delen door de stroomsterkte van een lampje.
  • Zorg dat je weet dat als je de wet van Ohm toepast op de spanningsbron, dat je dan niet de weerstand van de spanningsbron vindt, maar de weerstand van de gehele schakeling
  • Zorg dat je weet dat bij een lagere weerstand de stroomsterkte groter wordt en andersom

         Opdrachten
  1. Ga naar deze opdracht op de website of maak het stencil aan het eind van de paragraaf.
    Klik op de lampjes en de spanningsbron en vul de juiste stroomsterkte en spanning in. Denk er ook aan alle tussenstappen te noteren die nodig zijn bij het correct oplossen van de vraag. Voor de weerstand kan je de letter "o" gebruiken. Je kan een waarde verwijderen door alleen de eenheid te typen zonder de waarde.
  2. Een lamp met een weerstand van 200 Ω wordt op de netspanning aangesloten.
    1. (3p) Bereken de stroomsterkte door de lamp.
    2. (2p) Er ontstaat kortsluiting in de koperen bedrading van deze lamp. De weerstand van de bedrading is 0,01 Ω. Als de stroomsterkte in huis boven de 20 A komt, dan wordt de stroom voor de veiligheid meteen afgesloten. Bereken of de stroom in dit geval afgesloten wordt.
  3. Een weerstand wordt op een batterij met een spanning van 1,5 V aangesloten. De stroomsterkte door de weerstand is 400 mA.
    1. (3p) Bereken de waarde van de weerstand.
    2. (3p) Dezelfde weerstand wordt nu op de netspanning aangesloten. Bereken hoeveel stroom er nu door de weerstand loopt.
  4. De onderstaande schakeling bestaat uit een variabele weerstand en een lampje. Op het lampje staat: "3,0 V; 0,50 A".
    1. (1p) Bereken de spanning over de variabele weerstand als het lampje op de aangegeven waardes brandt.
    2. (1p) Bereken de stroomsterkte door de variabele weerstand als het lampje op de aangegeven waardes brandt.
    3. (2p) Bereken de waarde die de rechterkant van de variabele weerstand moet hebben om het lampje met de aangegeven waarden te laten branden.

  5. (2p) Een weerstand heeft de kleurcode groen, zwart en oranje. Ga met behulp van BINAS na wat de waarde van deze weerstand is.
  6. (2p) Een leerling heeft een vaste weerstand van 300 Ω. Welke kleurcode staat er op de weerstand?
    (Bron: Examen VMBO-T, 2019-2)
  7. Een leerling schakelt een lampje in serie met een weerstand (zie de onderstaande foto). Als spanningsbron gebruikt ze een variabele spanningsbron. Deze spanningsbron kan ze instellen op verschillende spanningen.

    1. (3p) De leerling stelt de spanning van de spanningsbron in op verschillende waarden. Ze leest vervolgens de spanning over en de stroomsterkte door het lampje af. Je ziet een tabel met haar meetresultaten:
      Ulampje (V)I (mA)
      00
      2,020
      4,032
      6,040
      8,046
      1051
      1254

      (3p) Zet in het diagram alle meetpunten uit en teken de grafiek.

    2. (1p) Bepaal met behulp van het diagram de stroomsterkte bij een spanning van 6,4 V.
    3. (3p) De leerling stelt de spanningsbron zo in dat de spanning over het lampje 8,0 V is. De stroomsterkte door de schakeling is dan 46 mA. De weerstand R in de schakeling is 150 Ω. Bereken de spanning over de weerstand en noteer de geleverde spanning van de spanningsbron.
    4. (2p) Wat is juist over de weerstand van het lampje bij hogere spanning? Die neemt toe / af / blijf constant. Leg je antwoord uit.

    (Bron: Examen VMBO-T, 2023-2)

 

§5     Vervangingsweerstand

In deze paragraaf gaan we leren de totale weerstand van een schakeling te bepalen. We doen dit met het concept vervangingsweerstand.

Eerder in dit hoofdstuk hebben we gelezen dat de spanningsbron zelf geen weerstand heeft. Als we de wet van Ohm toepassen op de spanningsbron, dan vinden we in plaats daarvan de totale weerstand van de schakeling, ook wel de vervangingsweerstand (Rv) genoemd. We kunnen deze weerstand ook berekenen met behulp van de weerstand van de individuele onderdelen. In de onderstaande afbeelding zien we bijvoorbeeld links twee weerstanden in serie. Rechts zijn deze twee weerstanden vervangen door één vervangingsweerstand.

De vervangingsweerstand van twee weerstanden in serie is gelijk aan:

$$ R_v = R_1 + R_2 \;\;\;\;\;\;\;\;\;\; \mathrm{(serie)} $$

Vervangingsweerstand (Rv)

ohm (Ω)

Weerstand van onderdeel 1 (R1)

ohm (Ω)

Weerstand van onderdeel 2 (R2)

ohm (Ω)

 

         Voorbeeld

 

Vraag:

In een serieschakeling zijn twee weerstanden opgenomen. Eén van de weerstanden heeft een waarde van 20 Ω en de ander van 70 Ω. De spanning over de spanningsbron is 18 V. Bereken de stroomsterkte die de spanningsbron levert.

Antwoord:

Eerst tekenen we weer de schakeling en we zetten de gegevens uit de vraag bij de juiste onderdelen:

Dan berekenen we de vervangingsweerstand:

$$ R_v = R_1 + R_2 $$ $$ R_v = 20 + 70 = 90 \;\Omega $$

Met de vervangingsweerstand is de schakeling simpeler geworden (zie de onderstaande rechter afbeelding). Als gevolg kunnen we nu de stroomsterkte van de spanningsbron uitrekenen:

$$ I = \frac{U}{R} $$ $$ I = \frac{18}{90} = 0,20 \text{ A} $$

 

Ook van twee parallelle weerstanden kunnen we de vervangingsweerstand berekenen.

In dat geval geldt:

$$ \frac{1}{R_v} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \;\;\;\;\;\;\;\;\;\; \mathrm{(parallel)} $$

In het onderstaande voorbeeld leer je hoe je deze formule kan gebruiken:

         Voorbeeld

 

Vraag:

In een parallelschakeling zijn twee lampjes opgenomen. Eén van de lampjes heeft een weerstand van 20 Ω en het andere lampje heeft een weerstand van 50 Ω. Bereken de vervangingsweerstand van deze schakeling.

Antwoord:

We rekenen de vervangingsweerstand als volgt uit. We beginnen met het invullen van de formule:

$$ \frac{1}{R_v} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} $$ $$ \frac{1}{R_v} = \frac{1}{20} + \frac{1}{50} $$

De rechterzijde van de formule kunnen we nu uitrekenen. We vinden:

$$ \frac{1}{R_v} = 0,07 $$

Nu kunnen we deze formule omschrijven, zodat we Rv vinden:

$$ R_v = \frac{1}{0,07} = 14 \;\Omega $$

De vervangingsweerstand van de parallelschakeling is dus 14 Ω.

 

Zoals je in het vorige voorbeeld kunt zien, is de vervangingsweerstand bij een parallelschakeling kleiner dan de weerstanden van de componenten! Dit klinkt verrassend, maar is goed te begrijpen. Door twee parallelle weerstanden gaat namelijk meer stroom dan door één afzonderlijke weerstand. De vervangingsweerstand laat dus meer ladingen door dan de afzonderlijke onderdelen en heeft dus een kleinere weerstand! Het is belangrijk dat je dit onthoudt.

         Demonstratievideo
In het rechter filmpje wordt dit principe aangetoond:

↓ VMBO VERSIES van deze VIDEOS komen binnenkort online!

↓ VMBO VERSIES van deze VIDEOS komen binnenkort online!

DEMO-VIDEO:
Vervangingsweerstand

         Leerdoelen:
  • Zorg dat je de vervangingsweerstand kan berekenen als twee onderdelen in serie (Rv = R1 + R2) of parallel (1/Rv = 1/R1 + 1/R2) staan
  • Zorg dat je weet dat het plaatsen van een extra parallelle weerstand zorgt voor een verlaging van de vervangingsweerstand (en dus een stijging van de stroomsterkte)

         Opdrachten
  1. Klik op de lampjes en de spanningsbron en vul de juiste stroomsterkte en spanning in:
  2. Twee lampjes met een weerstand van 10 Ω worden eerst parallel en dan in serie aangesloten.
    1. (3p) Bereken in beide gevallen de vervangingsweerstand.
    2. (1p) De vervangingsweerstand in de parallelschakeling is kleiner dan de weerstanden van de lampjes. Verklaar hoe dit kan.
  3. (2p) Een elektrische kachel bestaat ui twee verwarmingsdraden genaamd R1 en R2. Je ziet het vereenvoudigde schakelschema van deze verwarming. Beide verwarmingsdraden worden ingeschakeld. Bereken de vervangingsweerstand van de twee verwarmingsdraden.


    (Bron: Examen VMBO-T, 2022-1)
  4. (3p) Hieronder zien we een schakelschema van vloerverwarming bestaande uit vier stroken. Kies telkens de juiste optie: De spanning over één strook is gelijk aan / groter dan / kleiner dan de netspanning. De stroomsterkte door een strook is gelijk aan / groter dan / kleiner dan de geleverde stroomsterkte door de netspanning. De weerstand van een strook is gelijk aan / groter dan / kleiner dan de vervangingsweerstand van de vier stroken.


    (Bron: Examen VMBO-T, 2022-2)
  5. Een weerstand R1 van 20 Ω en een weerstand R2 van 40 Ω zijn parallel geschakeld.
    1. (2p) Bereken de vervangingsweerstand van de weerstanden.
    2. (1p) De spanning over R1 is gelijk aan / groter dan / kleiner dan de spanning over R2.
    3. (1p) De stroomsterkte over R1 is gelijk aan / groter dan / kleiner dan de stroomsterkte over R2.

    (Bron: Examen VMBO-T, 2019-1)
  6. (3p) Vier leds met dezelfde weerstand zijn parallel geschakeld. De vervangingsweerstand van de leds is gelijk aan 50 Ω. Wat is juist over de weerstand van één led? Die is even groot als / groter dan / kleiner dan de vervangingsweerstand.
    (Bron: Examen VMBO-T, 2023-2)
  7. Een leerling doet onderzoek aan een elektromotor (M). Tijdens hun onderzoek levert de spanningsbron steeds dezelfde spanning. Als de stroomkring gesloten is, loopt er een stroom van 0,2 A door de elektromotor.

    1. (1p) De stroomsterkte door de ampèremeter is even groot als / groter dan / kleiner dan de stroomsterkte door de elektromotor.
    2. (3p) De regelbare weerstand staat ingesteld op 5 Ω. De weerstand van de elektromotor is 7 Ω. Bereken de spanning die de spanningsbron levert.
    3. (3p) De leerling zet de schuif van de regelbare weerstand een stukje naar rechts. Door het verplaatsen van de schuif veranderen een aantal grootheden. De totale weerstand van de stroomkring blijft gelijk / wordt groter / wordt kleiner. De hoofdstroom door de schakeling blijft gelijk / wordt groter / wordt kleiner. De elektromotor zal sneller / langzamer gaan draaien.

    (Bron: Examen VMBO-T, 2013-1)
  8. Een leerling bouwt de onderstaande schakeling met twee vaste weerstanden en een variabele weerstand.

    1. Leg uit waarom de vaste weerstand van 280 Ω niet weggehaald mag worden.
    2. Bereken op welke waarde de leerling de regelbare weerstand heeft ingesteld.
    3. De leerling stelt de regelbare weerstand in op een kleinere waarde. Leg uit wat er met de stroomsterkte door de weerstand van 150 Ω gebeurt als de regelbare weerstand kleiner wordt gemaakt. Gaat de stoomsterkte omhoog, omlaag of blijft de stroomsterkte gelijk?

    (Bron: Examen VMBO-T, 2011-1)

STENCIL VERVANGING

 

§6     Het vermogen

Met de spanning en de stroomsterkte kunnen we ook het vermogen berekenen. Het vermogen vertelt ons hoeveel energie een onderdeel in een schakeling per seconde verbruikt. In deze paragraaf bespreken we verschillende manieren om met het vermogen te rekenen.

Het vermogen (P) vertelt ons hoeveel energie een onderdeel in een schakeling per tijdseenheid verbruikt. De SI-eenheid van het vermogen is de watt (W) en dit is gelijk aan de hoeveelheid joule per seconde. Voor het vermogen geldt:

$$ P = U \times I $$

Vermogen (P)

watt (W)

Spanning (U)

volt (V)

Stroomsterkte (I)

ampère (A)

 

Met behulp van het vermogen kunnen we ook de totale energie (E) uitrekenen die een component verbruikt heeft. Er geldt:

$$ E = P \times t $$

Vermogen (P)

watt (W)

Tijdsduur (t)

seconde (s)

Verbruikte energie (E)

joule (J)

 

Naast de joule is het ook mogelijk om als eenheid voor de energie de kilowattuur (kWh) te gebruiken. In dat geval moeten we het vermogen in kilowatt (kW) invoeren en de tijd in uren (h):

$$ E = P \times t $$

Vermogen (P)

kilowatt (kW)

Tijdsduur (t)

uur (h)

Verbruikte energie (E)

kilowattuur (kWh)

 

Merk op dat kilowattuur niet hetzelfde is als "kilowatt per uur". Kilowattuur is net als joule gewoon een maat voor de energie.

In de meterkast bevindt zich een kWh-meter waar het gebruik van elektriciteit in huis wordt bijgehouden. Op basis hiervan wordt door de energieleverancier bepaald hoe hoog de elektriciteitsrekening is.

         Voorbeeld

 

Vraag:

Een wasmachine met een vermogen van 2500 W staat elke week twee uur aan. Elke kWh aan energie kost 0,20 euro. Bereken hoeveel het kost om deze wasmachine een jaar te gebruiken.

Antwoord:

Omdat we het aantal kilowattuur (kWh) willen bereken, moeten we het vermogen eerst omrekenen naar kilowatt (kW):

P = 2500 / 1000 = 2,5 kW

Nu rekenen we uit hoeveel uur de wasmachine per jaar aanstaat. Volgens de vraag staat de wasmachine elke week twee uur aan en er zijn 52 weken in een jaar. In totaal vinden we:

t = 52 × 2 = 104 uur

Nu vullen we de formule in:

$$ E = Pt $$ $$ E = 2,5 \times 104 = 260 \text{ kWh} $$

Elke kilowattuur (kWh) kost volgens de vraag 0,20 euro. In dit geval zijn de kosten dus:

$$ \text{ kosten} = 260 \times 0,20 = 52 \text{ euro} $$

 

         Voorbeeld

 

Vraag:

Een lamp is aangesloten op de netspanning. Door het lampje gaat een stroomsterkte van 0,30 A. De kWh-prijs is 0,14 euro. Bereken hoeveel het kost om het lampje 4,0 dagen te laten branden. Bereken hiervoor eerst het vermogen van de lamp.

Antwoord:

De stroomsterkte is gelijk aan:

I = 0,30 A

De netspanning is in Nederland gelijk aan 230 V:

U = 230 V

Met deze gegevens kunnen we het vermogen uitrekenen:

$$ P = U \times I $$ $$ P = 230 \times 0,30 = 69 \text{ W} $$

Nu berekenen we hoeveel het kost om het lampje 4,0 dagen te laten branden. Hiervoor berekenen we eerst de verbruikte energie in kWh. Hiervoor hebben we het vermogen in kW nodig:

$$ P = 69 / 1000 = 0,069 \text{ kW} $$

De tijd willen we in uren weten. De lamp staat 4,0 dagen aan en er zitten 24 uren in een dag. Er geldt dus:

t = 4 × 24 = 96 h

Nu kunnen we de energie uitrekenen:

$$ E = P \times t $$ $$ E = 0,069 \times 96 = 6,624 \text{ kWh} $$

In de vraag lezen we dat een kWh 0,14 euro kost. Hiermee worden de totale kosten:

$$ \text{kosten} = 6,624 \times 0,14 = 0,93 \text{ euro} $$

 

↓ VMBO VERSIES van deze VIDEOS komen binnenkort online!

↓ VMBO VERSIES van deze VIDEOS komen binnenkort online!

INSTRUCTIE:
Vermogen

         Leerdoelen:
  • Zorg dat je weet dat het vermogen staat voor de energie in joule die per seconde wordt verbruikt
  • Zorg dat je kan rekenen met P = UI
  • Zorg dat je kan rekenen met P = E/t zowel in de eenheden W, J en s als kW, h en kWh
  • Zorg dat je met de kWh-prijs kan uitrekenen hoeveel het kost om een apparaat voor een bepaalde tijd te gebruiken

         Opdrachten
  1. (1p) Twee dezelfde lampen worden aangesloten in twee verschillende schakelingen. Leg uit welke grootheid uit deze paragraaf je nodig hebt als je wilt weten welke lamp de grootste lichtintensiteit heeft.
  2. (2p) Over een led staat een spanning van 1,8 V. Er loopt een stroomsterkte doorheen van 0,020 A. Bereken het opgenomen vermogen van de led.
  3. (p) Een zonnepaneel levert een spanning van 12 V aan een accu. Bij fel zonlicht is het maximale afgegeven vermogen 50 W. Bereken de maximale stroomsterkte die het zonnepaneel aan de accu kan leveren.
    (Bron: Examen VMBO-T, 2023-2)
  4. (3p) De vloerverwarming is aangesloten op de netspanning van 230 V. Het vermogen van een strook vloerverwarming is 375 W. Bereken de weerstand van de strook.
    (Bron: Examen VMBO-T, 2022-2)
  5. (4p) Een gloeilamp van 60 W wordt op de netspanning aangesloten. Bereken de weerstand van de gloeilamp.
  6. (3p) Een klein lampje met een weerstand van 50 Ω wordt op een batterij met een spanning van 1,5 V aangesloten. Bereken het vermogen waarmee deze lamp brandt.
  7. Hieronder zien we drie schakelingen. In elke schakeling wordt hetzelfde type lampje gebruikt.

    1. (3p) Reken de spanning over elk lampje in deze schakelingen uit.
    2. (2p) Leg uit in welke schakeling de stroomsterkte door de lampjes het kleinst is en in welke het grootst.
    3. (1p) Leg uit in welke schakeling de lampjes het felst branden.
  8. (2p) Een leerling laat stroom lopen door een weerstandsdraad. Hierdoor wordt de draad warm genoeg dat je er piepschuim mee kan snijden. Tijdens het snijden koelt de weerstandsdraad af. Daardoor daalt de weerstand van de draad. Hierdoor veranderen de stroomsterkte door en het vermogen van de draad. De spanning van de batterij blijft gelijk. De stroomsterkte neemt toe / af. Het vermogen neemt toe / af.
    (Bron: Examen VMBO-T, 2021-1)
  9. (3p) Een leerling doet onderzoek naar een dimmer. De dimmer bestaat uit een lampje en een variabele weerstand. In eerste instantie sluit de leerling alleen het lampje aan. De stroomsterkte is in dat geval 0,40 A. Dan voegt de leerling de dimmer in serie toe. De stroomsterkte is nu 0,30 A. Ga na of het vermogen van de lamp is afgenomen, is toegenomen of gelijk is gebleven.
    (Bron: Examen VMBO-T, 2009-1)
  10. Een lamp wordt aangesloten op een batterij met een spanning van 1,5 V. De weerstand van de lamp is 30 Ω.
    1. (2p) Bereken het vermogen van de lamp.
    2. (2p) Bereken hoeveel energie er per minuut in de lamp verbruikt wordt.
  11. In de onderstaande afbeelding zijn twee weerstanden op een spanningsbron aangesloten.

    1. (2p) Bereken de spanning over elk van de weerstanden.
    2. (2p) Bereken het vermogen over elk van de weerstanden.
    3. (3p) Bereken hoeveel energie de spanningsbron in een halve minuut verbruikt.
  12. Leg uit wat er niet klopt aan de volgende uitspraken:
    1. (1p) "Een waterkoker zet per seconde 2000 W om".
    2. (1p) "Een lamp heeft een vermogen van 10 W. In een minuut is het vermogen dus toegenomen tot 10 × 60 = 600 W".
  13. (5p) Een wasmachine met een vermogen van 1500 W draait 2,0 uur. Bereken hoeveel elektrische energie de wasmachine in die periode verbruikt in kWh en in joule.
  14. (3p) Een leerling laat een lamp branden als ze op vakantie gaat. Verder gaat alles in huis uit. Als ze na vier weken weer thuiskomt, geeft de kWh-meter aan dat de lamp 26,88 kWh elektrische energie heeft verbruikt. Bereken het vermogen van de lamp.
  15. Een vaatwasser is aangesloten op de netspanning. Het gemiddelde vermogen tijdens het eco-programma is 320 W.
    1. (3p) Bereken de gemiddelde stroomsterkte.
    2. (4p) Het eco-programma duurt 165 minuten. 1 kWh kost 0,25 euro. Bereken de energie die wordt omgezet bij een wasbeurt met het ecoprogramma en noteer de kosten.

    (Bron: Examen VMBO-T, 2021-2)
  16. (2p) Een elektromotor zorgt voor het openen van een brug. De motor levert een gemiddeld vermogen van 400 W. Voor het openen is 1,8 × 104 J energie nodig. Bereken de tijd die nodig is om het brugdeel te openen.
    (Bron: Examen VMBO-T, 2021-1)
  17. (5p) Een leerling föhnt haar haar tweehonderd keer per jaar met een föhn van 800 W. Elke behandeling duurt 6 minuten. Bereken de kosten per jaar. Ga ervan uit dat de kWh-prijs 0,20 euro is.
  18. (3p) De verkeerslichten op een kruising hebben een jaarlijks energiegebruik van 2500 kWh. 1 jaar heeft 365 dagen. Bereken het gemiddelde vermogen.
    (Bron: Examen VMBO-T, 2022-2)
  19. (3p) Hieronder is de schakeling van een elektrische kachel weergegeven. De kachel heeft drie standen. Bij stand 1 en 2 is één van beide schakelaar dicht. Bij stand drie zijn beide schakelaars dicht. De kachel werkt gedurende een tijd van 8,5 h op maximaal vermogen. 1 kWh kost 0,25 euro. Bereken de energie die is gebruikt en noteer de kosten voor deze gebruikte hoeveelheid energie.


    (Bron: Examen VMBO-T, 2022-1)
  20. (7p LASTIG) Een gloeilamp van 75 W kost 0,90 euro en gaat 1000 uur mee. Een spaarlamp van 15 W geeft evenveel licht, kost 7,00 euro en gaat 8000 uur mee. De kWh-prijs is 0,15 euro. Bereken hoeveel euro je bespaart in 8000 uur als je een gloeilamp vervangt door een spaarlamp.

BINAS:
7-12 Formules
13 Kleurcodes weerstanden
14 Symbolen elektrische schakelingen
18 Rendementen