Hoofdstuk 1

Tekstboek

Gecursiveerde tekst is een toelichting op het antwoord.
De uitkomst van een berekening is gebaseerd op niet-afgeronde tussenuitkomsten.


Hoofdstuk 1
1.1A
1 Een spanningsbron levert elektrische energie.
2 Volt
3 Serieschakeling en parallelschakeling.
4 Kenmerken van een serieschakeling:
$ Alle onderdelen zitten in dezelfde stroomkring.
$ Als één onderdeel kapot is, werken de andere onderdelen ook niet meer.
Kenmerken van een parallelschakeling:

$ Elk onderdeel zit in een aparte stroomkring.
$ Als één onderdeel kapot is, blijven de andere onderdelen werken.


1.1B
5 Een elektrische stroom transporteert energie.
6 a In een serieschakeling is de stroomsterkte overal even groot.
b Ibron = I1 = I2
7 a In een parallelschakeling is de stroomsterkte die de spanningsbron levert gelijk aan de som van de stroomsterkten in de aparte stroomkringen.
b Ibron = I1 + I2
8 Lampjes die gelijk zijn aan elkaar.
9 Ibron = I1 + I2
Ibron = 2,3 A
I1 = 0,8 A


1.2A
10 a Spanningsbron
b Schakelaar-open
c Weerstand
d Schakelaar-gesloten.
11
12 1 De stroomkring is niet rechthoekig getekend.
2 De onderdelen zijn niet goed over de schakeling verdeeld.


1.2B
13 Een elektrische stroom is bewegende lading.

14 a
b In serie.
15 a Spanning is de energie die een bepaalde hoeveelheid lading krijgt of afgeeft.
b Volt

16 a Voltmeter
b
c Parallel


1.3A
17 Je kunt de weerstand van een metalen draad veranderen door een ander metaal te nemen, een dikkere draad te nemen of een langere draad te nemen.
18 Door de koolstoflaag.
19 a Een lichtgevoelige weerstand.
b Als er veel licht opvalt.
20 Dan daalt de weerstand.
21 Potentiometer, potmeter.
22 In een walkman om hem harder of zachter te zetten, de volumeknop van een radio.
23 a Lichtgevoelige weerstand
b NTC-weerstand
c Regelbare weerstand


1.3B
24 Ohm
25 Dan wordt de weerstand twee keer zo groot.
26 Dan wordt de weerstand twee keer zo klein.
27 a Soortelijke weerstand.
b Ohm vierkante millimeter per meter
28 a
b R is de weerstand in ohm (Ω)
is de soortelijke weerstand in ohm vierkante millimeter per meter (Ω mm2/m)

l is de lengte van de draad in meter (m)
A is de doorsnede van de draad in vierkante millimeter (mm2).
29
l = 15 cm = 0,15 m
A = 0,05 mm2
= 0,106 Ω mm2/m
30
= 0,6 Ω mm2/m
R = 2,0 Ω
A = 0,043 mm2
31
= 0,022 Ω mm2/m
R = 0,7 Ω
l = 25 cm = 0,25 m


1.4A
32 a Om elektrische energie in op te slaan.
b
33 a Dan wordt de elektrische energie opgeslagen in de condensator.
b De schakelaar (knop) die je indrukt bij het nemen van de foto.
34 Omdat de condensator in zeer korte tijd al zijn energie afgeeft.


1.4B
35 U = I R
36 a Een lampje.
b
37 Dan neemt de weerstand toe.
38 Spanning en stroomsterkte zijn rechtevenredig met elkaar.
39 a De weerstand is constant.

Ook bij andere temperaturen heeft de weerstand dezelfde waarde.
b


1.5A
40 Condensator, diode, LED, transistor, chip.
41 Een stroom die heen en weer gaat.
42 Een diode laat een elektrische stroom maar in één richting door.
43 Een diode die licht geeft als er stroom doorgaat.
44 1948
45 Buizen
46 Emitter, basis en collector.
47 Gebruik als elektronische schakelaar.
48 Een plaatje waarop zeer veel schakelingen bij elkaar zijn gebracht.
Op één chip kunnen miljoenen transistoren, diodes, enz. aanwezig zijn.


1.5B
49 Door de kleurcode.
50 10.000 Ω
De eerste ring is bruin, dus het eerste cijfers is 1.
De tweede ring is zwart, dus het tweede cijfers is 0.
De derde ring is geel, dus de vermenigvuldigingsfactor is 10.000
De weerstand is dus 10 10.000 = 10.000 Ω.

51 Met de formule .
52 a Door serieschakelen kun je een grotere weerstand maken.
b Door parallelschakelen kun je een kleinere weerstand maken.
53 a Rv = R1 + R2
b
54 Rv = R1 + R2
R1 = 12 Ω
R2 = 33 Ω
Invullen geeft: Rv = 12 + 33 = 45 Ω
55
R1 = 120 Ω
R2 = 60 Ω


Werkboek
Gecursiveerde tekst is een toelichting op het antwoord.
De uitkomst van een berekening is gebaseerd op niet-afgeronde tussenuitkomsten.

Hoofdstuk 1

Voorkennis
$ Spanning is de sterkte van een spanningsbron.
$ Volt is de eenheid van spanning.
$ Ampère is de eenheid van stroomsterkte.
$ Een elektrische stroom loopt door een schakeling van de pluspool naar de minpool.
$ Een ampèremeter moet je in serie aansluiten.

$ Het meetbereik is het gebied waarin gemeten kan worden.


1.1A
7 Als je dan één lamp uitdoet, gaan alle lampen uit.
8 Alle elektrische energie die door de apparaten gebruikt wordt, moet door de kilowattuurmeter gaan. Daar¬om staat de kilowattuurmeter in serie met de apparaten.
9 De stekkers van één box uit de versterker trekken. Als de andere box dan nog werkt, zijn de boxen parallel geschakeld.


1.1B
10 B
Als één lampje uitgaat, gaan ze allemaal uit. De lampjes staan dus in serie. Door elk lampje gaat dus een even grote stroom.
11
Meter 2 meet de stroom sterkte door het bovenste lampje: 0,30 A
Meter 3 meet de stroomsterkte door beide lampjes samen: 0,75 A
Meter 1 meet de stroomsterkte door het onderste lampje, dus 0,75  0,30 = 0,45 A, want de lampjes zijn parallel geschakeld.
12 a 0,25 A
b 0,25 A
13 a 0,25 A
b 0,5 A

Berekening:
Ibron = I1 + I2
I2 = I1 = 0,25 A
Ibron = 0,25 + 0,25 = 0,5 A
14 Ibron = I1 + I2
Ibron = 0,4 A
I1 = 0,25 A
Invullen geeft: 0,4 = 0,25 + I2  I2 = 0,15 A
15 Ibron = I1 + I2 + I3
Ibron = 0,65 A

I1 = 0,25 A
I2 = I3 (identieke lampjes)

De stroomsterkte in de andere lampjes is dus 0,2 A.


1.2A
16 a Lampje 1 brandt wel en lampje 2 brandt niet.
b De lampjes 1 en 2 branden niet.
Want de schakelaar bij de batterij is open. Hierdoor zijn alle stroomkringen niet gesloten.
17 a b
18 C
De schakeling is rechthoekig en de onderdelen zijn gelijkmatig over de schakeling verdeeld.
19

20 Lampje 1 want daar gaat de grootste stroom door.
21


1.2B
22
23 a Door geen lampje, want ze staan in serie. De stroom in een serieschakeling is overal even groot.
b Het rechterlampje, want daar staat de grootste spanning (4 V) over.
24
25 a Twee
b


1.3A
26 De weerstand van een draad is afhankelijk van de lengte, de doorsnede en het materiaal. Koper heeft een kleinere soortelijke weerstand dan ijzer. Als de draden even dik zijn en dezelfde lengte hebben, heeft de draad van koper een kleinere weerstand dan de draad van ijzer. Maar de koperdraad kan veel langer een dunner zijn, zodat de draad van koper toch een grotere weerstand heeft. Arjan heeft dus gelijk.
27 Zilver is te duur.

28 a NTC
De schakeling moet reageren op warmte.
b LDR
De schakeling moet reageren op licht.
c Regelbare weerstand
De schakeling moet reageren op de grootte van een elektrische stroom.
d LDR
De schakeling moet reageren op licht. Door de rook wordt het donkerder.
29 a Spanningsbron, NTC, lampje regelbare weerstand en snoertjes.
b Met de regelbare weerstand.
c De regelbare weerstand instellen op een kleinere waarde. Daardoor zal bij een grotere weerstand van de NTC-weerstand, dus bij een lagere temperatuur, al een stroom lopen die groot genoeg is om het lampje te laten branden.
Alternatieven: Een sterkere spanningsbron gebruiken of een weerstand parallel schakelen aan de NTC-weerstand.
30 1 Ongeschikt

De weerstand is nog groter, dus het lampje brandt niet.
2 Kan geschikt zijn.
Een dikkere draad heeft een kleinere weerstand. Het is dus mogelijk dat het lampje fel genoeg brandt.
3 Ongeschikt
De weerstand is nog groter, dus het lampje brandt niet.


1.3B
31
R (Ω)
ρ (Ω  mm2/m)
l (m)
A (mm2)
r (mm)

8
0,016
15
0,03
0,098

1,68
0,45
0,56
0,15
0,22

468
0,017
2500
0,0908
0,17

0,007
0,022
0,035
0,11
0,19

2,48
0,068
3,46
0,095
0,17

0,1696
0,10
0,12
0,0707
0,15

2,5
0,21
7,7
0,65
0,45

67,8
1,1
9,2
0,15
0,22

12
0,055
6,2
0,0284
0,095

400
0,30
58,7
0,043
0,12

2,5
0,72
0,68
0,196
0,25

45
0,6
3,8
0,051
0,13

$
= 0,016 Ω mm2/m
l = 15 m
A = 0,03 mm2
Invullen geeft:

A = 0,03 mm2

$
= 0,45 Ω mm2/m
l = 0,56 m
A = 0,15 mm2
Invullen geeft:

A = 0,15 mm2


$

= 0,017 Ω mm2/m
l = 2500 m

r = 0,17 mm
Invullen geeft: A = 3,14 0,172 = 0,0908
A = 0,0908 mm2
Invullen geeft:
$
R = 0,007 Ω
l = 0,035 m
A = 0,11 mm2

A = 0,11 mm2

$
R = 2,48 Ω
l = 3,46 m
A = 0,095 mm2

A = 0,095 mm2

$
R = 0,1696 Ω
l = 0,12 m

r = 0,15 mm
Invullen geeft: A = 3,14 0,152 = 0,0707 mm2
A = 0,0707 mm2

$
R = 2,5 Ω
= 0,21 Ω mm2/m
A = 0,65 mm2

A = 0,65 mm2

$
R = 67,8 Ω
= 1,1 Ω mm2/m
A = 0,15 mm2

A = 0,15 mm2

$
R = 12 Ω
= 0,055 Ω mm2/m

r = 0,095 mm
Invullen geeft: A = 3,14 0,0952 = 0,0284 mm2
A = 0,0284 mm2

$
R = 400 Ω
= 0,30 Ω mm2/m
l = 58,7 m


A = 0,043 mm2

$
R = 2,5 Ω
= 0,72 Ω mm2/m
l = 0,68 m

A = 0,196 mm2

$
R = 45 Ω
= 0,6 Ω mm2/m
l = 3,8 m

A = 0,051 mm2

27
R = 1 Ω
= 0,6 Ω mm2/m
l = 0,25 m

b Aantal draadjes =
28 Een 2 keer zo grote lengte geeft een 2 keer zo grote weerstand.
Een 2 keer zo grote doorsnede geeft een 2 keer zo kleine weerstand.
De weerstand is dus even groot als bij de eerste draad, dus 10 Ω.
29 a
d = 2r
d = 6 mm
Invullen geeft: 6 = 2r  r = 3 mm
r = 3 mm
Invullen geeft:
b
R = 12 Ω
= 0,017 Ω mm2/m
A = 0,10 mm2

Eén winding heeft een lengte van 18,8 mm = 0,0188 m

Aantal windingen =


1.4A
30 Twee
31a De stroomkring is gesloten, maar het lampje brandt niet meer. Er is dus geen elektrische ener¬gie meer opgeslagen in de condensator.
b Dan neemt de tijdsduur toe.
32 a De aansluitingen van de condensator moet je tegen de polen van een spanningsbron houden.
b Je hoort een zoemtoon totdat de condensator geen elektrische energie meer heeft.
c De toon klinkt harder en duurt korter.


1.4B
33 a De weerstand van een ohmse weerstand verandert niet, dus de weerstand blijft:
.
b In een ohmse weerstand zijn spanning en stroomsterkte rechtevenredig met elkaar. Als de spanning 2 keer zo groot wordt, wordt de stroomsterkte ook 2 keer zo groot, dus 2  2,5 = 5 A.
34
R
U
I

58,8 Ω
20 V
0,34 A

750 Ω
30 kV
40 A

5,6 Ω
67 mV
12 mA

12 Ω
107 V
8,9 A

56,8 mΩ
0,048 V
0.26 A

0,54 kΩ

18 V
34 mA

400 Ω
32 V
0,08 A

2,5 mΩ
0,67 V
268 A

45 kΩ
369 mV
0,0000082 A

$
U = 20 V
I = 0,34 A
Invullen geeft:
$
U = 30 kV = 30  1000 = 30.000 V
I = 40 A
Invullen geeft:
$
U = 67 mV = = 0,067 V
I = 0,12 mA = = 0,012 A
Invullen geeft:
$
R = 12 Ω
I = 8,9 A

$
R = 56,8 mΩ = = 0,0568 Ω

I = 0,26 A

$
R = 0,54 kΩ =0,54  1000 = 540 Ω
I = 34 mA = = 0,034 A

$
R = 400 Ω
U = 32 V

$
R = 2,5 mΩ = = 0,0025 Ω
U = 0,67 V

$
R = 45 kΩ = 45  1000 = 45.000 Ω
U = 369 mV = = 0,369 V

44 a

R = 1.500.000 Ω
U = 230 V

b De stroom door je lichaam is 0,00015 A = 0,15 mA. Dit is kleiner dan 30 mA. De aardlekschakelaar schakelt de installatie dus niet uit.
45 a
R = 2,2 Ω

I = 2,5 A (in een serieschakeling is de stroomsterkte overal even groot)

b
R = 4,7 Ω
I = 2,5 A

46 a
U = 51 V
I = 0,2 A
Invullen geeft:
b
U = 158 V
I = 0,4 A
Invullen geeft:
47 a
R = 5,6 Ω
U = 12 V (de spanning over parallel geschakelde onderdelen is even groot)

b
U = 12 V
I = 3,70  2,14 = 1,56 A
Invullen geeft:
48 a De temperatuur neemt toe.
b De stroomsterkte neemt af.
De uitwerkingen van de vragen c t/m g zijn bepaald door 'uitlezen' van de grafiek die hoort bij het meetbestand. Dit is gedaan binnen 'VERWERKING' van IP-COACH. De leerlingen zullen bij gebruik van figuur 1.48 de weerstand minder nauwkeurig kunnen bepalen.
c

U = 4,43 V
I = 1,18 A
Invullen geeft:
d
U = 4,55 V
I = 0,89 A

Invullen geeft:
e
U = 4,65 V
I = 0,65 A
Invullen geeft:
f
U = 4,73 V
I = 0,45 A
Invullen geeft:
g
U = 4,76 V
I = 0,35 A
Invullen geeft:

h



1.5A
49 a
b Handel via internet.
Vergelijk e-mail: post via internet.
c De Pentium 4 heeft 14 miljoen transistors meer dan de Pentium 3.
d 1 data-encryptie voor veiliger e-mail en betalingsverkeer.
2 real-time videocompressie voor web-tv.
3 home-networking (bijvoorbeeld thuiswerken op het netwerk van de zaak)
e Voor beeldverwerking zijn veel bewerkingen nodig. Hierdoor is zeer veel geheugen nodig. De Pentium 3 bevat veel minder transistoren, waardoor deze in een bepaalde tijd minder bewerkingen kan uitvoeren.

50 In schakeling b. De stroom kan dan van de pluspool naar de minpool via de diode. Door de diode loopt de dan stroom in de richting van de pijl.
51 a
b Zonder zonlicht is de stroom door de regelkring al zo groot dat de transistor een stroom door¬laat. De weerstand in de regelkring moet dus groter worden. De regelbare weerstand moet dus op een grotere waarde worden ingesteld.
52 a LDR
b De motor.
53 a IC (geïntegreerde schakeling)

b 1 diode (1N4004)
2 condensatoren (100 nF)
condensator (22 μF)
1 IC LM317
weerstand (220 Ω)
weerstand (880 Ω)
snoertjes (printplaat)
c Stekkers voor de walkman en de aansluiting op de sigaretteaansteker van de auto.


1.5B
54
R1 (Ω)
R2 (Ω)
Rv (Ω)
bij serie
Rv (Ω)
bij parallel

78
56
134
33

1,5
1,8
3,3
0,82

4800
2200
7.000
1509

0,68
0,56
1,24
0,31

480
220
700
151

81,8
10,2
92
9,1

$ Serie:

R1 = 78 Ω
R2 = 56 Ω
Invullen geeft: Rv = 78 + 56 = 134 Ω
Parallel:

R1 = 78 Ω

R2 = 56 Ω

$ Serie:

R1 = 1,5 Ω
R2 = 1,8 Ω
Invullen geeft: Rv = 1,5 + 1,8 = 3,3 Ω
Parallel:

R1 = 1,5 Ω
R2 = 1,8 Ω

$ Serie:

R1 = 4.800 Ω
R2 = 2.200 Ω
Invullen geeft: Rv = 4.800 + 2.200 = 7.000 Ω
Parallel:

R1 = 4.800 Ω
R2 = 2.200 Ω

$ Serie:

R1 = 0,68 Ω
R2 = 0,56 Ω
Invullen geeft: Rv = 0,68 + 0,56 = 1,24 Ω
Parallel:

R1 = 0,68 Ω
R2 = 0,56 Ω

$ Serie:

R1 = 480 Ω
R2 = 220 Ω
Invullen geeft: Rv = 480 + 220 = 700 Ω
Parallel:

R1 = 480 Ω
R2 = 220 Ω

$ Serie:

R1 = 81,8 Ω
R2 = 10,2 Ω
Invullen geeft: Rv = 81,8 + 10,2 = 92 Ω
Parallel:


R1 = 81,8 Ω
R2 = 10,2 Ω

61 a
R1 = 68 Ω
R2 = 68 Ω

b Het is de helft van de weerstanden die parallel zijn geschakeld.
62 a

U = 12 V
I = 0,27 A

Rv = 44 Ω
R1 = 12 Ω

b

U = 12 V
I = 1,1 A

Rv = 10,9 Ω
R1 = 18 Ω

c

U = 12 V
I = 0,65 A

Invullen geeft:
Rv = 18,46 Ω
R1 = 68 Ω
R2 = 47 Ω

63 ab

figuur
weerstand (Ω)
tolerantie (%)

1.69a
15
10

1.69b
47
5

1.69c
3.900.000
20

1.69d
7.500
10

1.69a De eerste ring is bruin, dus het eerste cijfers is 1.
De tweede ring is groen, dus het tweede cijfers is 5.
De derde ring is zwart, dus de vermenigvuldigingsfactor is 1
De vierde ring is zilver, dus de tolerantie is 10%.

De weerstand is dus 10 10.000 = 10.000 Ω.
1.69b De eerste ring is geel, dus het eerste cijfers is 4.
De tweede ring is violet, dus het tweede cijfers is 7.
De derde ring is zwart, dus de vermenigvuldigingsfactor is 1.
De vierde ring is goud, dus de tolerantie is 5%.
1.69c De eerste ring is oranje, dus het eerste cijfers is 3.
De tweede ring is wit, dus het tweede cijfers is 9.
De derde ring is groen, dus de vermenigvuldigingsfactor is 100.000.
De vierde ring ontbreekt, dus de tolerantie is 20%.
1.68d De eerste ring is violet, dus het eerste cijfers is 7.
De tweede ring is groen, dus het tweede cijfers is 5.
De derde ring is rood, dus de vermenigvuldigingsfactor is 100.
De vierde ring is zilver, dus de tolerantie is 10%.
c De tolerantie van de weerstand in 1.69a is 10%. De waarde van de weerstand kan 10% meer of 10% minder zijn dan 15 Ω.
10 % van 15 Ω is 1,5 Ω.

15 + 1,5 = 16,5 Ω en 15 - 1,5 = 13,5 Ω.
De waarde ligt dus tussen 13,5 Ω en 16,5 Ω.
64 Ze zijn te klein om de cijfers in leesbare grootte te kunnen vermelden.
65 De ontwikkelde warmte moet via de buitenkant van de weerstand worden afgevoerd. Een grotere weerstand heeft een grotere buitenkant en kan dus meer warmte afvoeren. Er kan dus zonder schadelijke gevolgen een groter vermogen worden ontwikkeld in de weerstand.
66 a Blauw, grijs, goud.
b Een tolerantie van 20% wordt aangegeven door geen ring.
De gouden ring is hier dus de vermenigvuldigingsfactor.
c Een tolerantie van 20% geeft aan dat de werkelijk waarde van deze weerstand ligt tussen

6,8 - 0,2 6,8 = 5,4 Ω en 6,8 + 0,2 6,8 = 8,2 Ω.
De waarde 5,8 valt binnen dit gebied.
67 Bij weerstanden met een gouden ring is de tolerantie 5%. De spreiding om de opgegeven waarde is dus veel kleiner. Er treedt dan niet zo gauw overlap van weerstandswaarden op.
68 a Voor de vervangingsweerstand van de parallel geschakelde weerstanden van 82 Ω en 47 Ω geldt:

R1 = 82 Ω

R2 = 47 Ω

De schakeling is dus te vervangen door twee in serie geschakelde weerstanden van 30 Ω en 56 Ω.
Hiervoor geldt:

R1 = 30 Ω
R2 = 56 Ω
Invullen geeft: Rv = 30 + 56 = 86 Ω.
b Voor de vervangingsweerstand van in serie geschakelde weerstanden van 56 Ω en 47 Ω geldt:

R1 = 56 Ω
R2 = 47 Ω
Invullen geeft: Rv = 56 + 47 = 103 Ω.
De schakeling is dus te vervangen door twee parallel geschakelde weerstanden van 103 Ω en 82 Ω.
Hiervoor geldt:

R1 = 103 Ω
R2 = 82 Ω

69 a
Ubron = 12 V
Ibron = 25 mA = 0,025 A
Invullen geeft:
De vervangingsweerstand van R en de weerstand van 470 Ω noemen we Rparallel.
Voor de serieschakeling van de weerstand van 330 Ω en Rparallel geldt:

Rv = 480 Ω
R1 = 330 Ω


Voor de parallel geschakelde weerstanden R en de weerstand van 470 Ω geldt:

Rparallel = 150 Ω
R1 = 470 Ω

b
Ubron = 24 V
Ibron = 5,7 A
Invullen geeft:
De vervangingsweerstand van R, de weerstand van 5,6 Ω en de weerstand van 3,9 Ω noemen we R',v.
Voor de serieschakeling van de weerstand van 1,5 Ω en R',v geldt:
Rv = R1 + R',v
Rv = 4,21 Ω
R1 = 1,5 Ω
Invullen geeft:
4,21 = 1,5 + R',v  R',v = 4,21 - 1,5 = 2,71 Ω
De vervangingsweerstand van R en de weerstand van 3,9 Ω noemen we Rserie.
Voor de parallelschakeling van Rserie en de weerstand van 3,9 Ω geldt:

Rv = 2,71 Ω

R1 = 3,9 Ω

Voor de vervangingsweerstand van de serieschakeling van R en de weerstand van 5,6 Ω geldt:

Rserie = 8,9 Ω
R1 = 5,6 Ω
Invullen geeft:
8,9 = 5,6 + R  R = 8,9 - 5,6 = 3,3 Ω

Zoekpuzzel
Woord: Weerstand