Naturalis 5 NATURALIS 5 Deel 2 Energie Thema

Naturalis 5

NATURALIS 5 Deel 2 Energie Thema 1 ELEKTRICITEIT 2

Wet van Ohm § Experiment: NATURALIS 5 Verband tussen de stroomsterkte en de spanning bij een weerstand. 3

NATURALIS 5 Serieschakeling § Bij een serieschakeling geldt: ’De stromen door de serie geschakelde weerstanden zijn gelijk, de spanning van de bron verdeelt zich over de weerstanden. ’ § De vervangweerstand bij een serieschakeling: Rv = R 1 + R 2 + R 3 +. . . 4

Parallelschakeling NATURALIS 5 § 5 Bij een parallelschakeling geldt: ’De spanning over elke weerstand is gelijk, de stroom verdeelt zich in het vertakkingspunt. ’ § De vervangweerstand voldoet aan de voorwaarde:

NATURALIS 5 Oefeningen Gegevens: Gevraagd: 6 U = 210 V R 1 = 5 Ω R 2 = 10 Ω R 3 = 20 Ω U 1, U 2, U 3 I 1, I 2, I 3

NATURALIS 5 Oefening 1: serie Oplossing: Rv = R 1 + R 2 + R 3 Rv = 5 + 10 + 20 = 35 Ω I = U/Rv = 210/35 = 6 A I = I 1 = I 2 = I 3 = 6 A 7

NATURALIS 5 Oefeningen 8 Oplossing: U 1 = I 1. R 1 = 6. 5 = 30 V U 2 = I 2. R 2 = 6. 10 = 60 V U 3 = I 3. R 3 = 6. 20 = 120 V Controle U = U 1 + U 2 + U 3 = 210 V

NATURALIS 5 Oefeningen Antwoorden: U 1 = 30 V U 2 = 60 V U 3 = 120 V I 1 = I 2 = I 3 = 6 A 9

NATURALIS 5 Oefening 2: Parallel 10 Gegevens: U = 210 V R 1 = 5 Ω R 2 = 10 Ω R 3 = 20 Ω Gevraagd: U 1, U 2, U 3 I 1, I 2, I 3

Oefening 2: Parallel NATURALIS 5 Oplossing: 1/Rv = 1/5 + 1/10 + 1/20 1/Rv = ( 4 + 2 + 1 ) /20 = 7/20 Rv = 20/7 = 2, 86 Ω 11

Oefening 2: Parallel Oplossing: NATURALIS 5 I = U/Rv = 210/2, 86 = 73, 5 A 12 U = U 1 = U 2 = U 3 = 210 V

Oefening 2: Parallel Oplossing: NATURALIS 5 U = U 1 = U 2 = U 3 = 210 V 13 I 1 = U 1/R 1 = 210/5 = 42 A I 2 = U 2/R 2 = 210/10 = 21 A I 3 = U 3/R 3 = 210/20 = 10, 5 A Controle: I = I 1 + I 2 + I 3 = 73, 5 A

NATURALIS 5 Oefening 2: Parallel Antwoorden: I 1 = 42 A I 2 = 21 A I 3 = 10, 5 A U 1 = U 2 = U 3 = 210 V 14

NATURALIS 5 Oefening 3 15 Bereken de vervangingsweerstand van deze elektrische schakeling.

NATURALIS 5 Oefening 3 Oplossing: R 1 en R 3 staan parallel t. o. v. elkaar R 2, R 4 en R 5 staan parallel t. o. v. elkaar R 13 en R 245 staan in serie t. o. v. elkaar 16

NATURALIS 5 Oefening 3 Oplossing: R 1 en R 3 staan parallel t. o. v. elkaar 1/R 13 = 1/R 1 + 1/R 3 = 1/120 + 1/120 1/R 13 = 2/120 = 1/60 R 13 = 60 Ω 17

NATURALIS 5 Oefening 3 Oplossing: R 2, R 4 en R 5 staan parallel t. o. v. elkaar 1/R 245 = 1/R 2 + 1/R 4 + 1/R 5 1/R 245 = 1/120 + 1/120 = 3/120 1/R 245 = 1/40 → R 245 = 40 Ω 18

NATURALIS 5 Oefening 3 Oplossing: Rv = R 13 + R 245 = 60 + 40 = 100 Ω Antwoord: 19 R 13 en R 245 staan in serie t. o. v. elkaar Rv = 100 Ω

NATURALIS 5 Oefening 4 20 Gegevens: U = 9, 0 V R 1 = 22 Ω R 2 = 33 Ω Gevraagd: U 1, U 2 I 1, I 2

Oefening 4 Oplossing: NATURALIS 5 Vervangingsweerstand Rv = R 1 + R 2 = 22 + 33 = 55 Ω I = U/Rv = 9, 0 / 55 = 0, 16 A Serie → I = I 1 = I 2 = 0, 16 A 21

Oefening 4 U 1 = I 1. R 1 = 0, 16. 22 = 3, 6 V NATURALIS 5 U 2 = I 2. R 2 = 0, 16. 33 = 5, 4 V 22 Oplossing: U 1 = 3, 6 V U 2 = 5, 4 V I 1 = 0, 16 A I 2 = 0, 16 A

NATURALIS 5 Oefening 5 23 Gegevens: I=2 A R 1 = 25 Ω U 2 = 20 V Gevraagd: U, U 1 I 1, I 2 R 2

Oefening 5 Oplossing: NATURALIS 5 I = I 1 = I 2 = 2 A U 1 = I 1. R 1 = 2. 25 = 50 V R 2 = U 2 / I 2 = 20 / 2 = 10 Ω U = U 1 + U 2 = 50 + 20 = 70 V 24

Oefening 5 Controle: NATURALIS 5 I = U / Rv = 70 / (25 + 10) = 2 A 25 Antwoord: I 1 = I 2 = 2 A U 1 = 50 V R 2 = 10 Ω U = 70 V

NATURALIS 5 Oefening 6 26 Gegevens: U=9 V R 1 = 3 Ω R 2 = 6 Ω Gevraagd: U 1, U 2 I, I 1, I 2

Oefening 6 Oplossing: NATURALIS 5 U = U 1 = U 2 = 9 V I 1 = U 1 / R 1 = 9 / 3 = 3 A I 2 = U 2 / R 2 = 9 / 6 = 1, 5 A I = I 1 + I 2 = 3 + 1, 5 = 4, 5 A 27

NATURALIS 5 Oefening 7 28 Gegevens: I=3 A R 1 = 1 kΩ R 2 = 2, 7 kΩ 1 kΩ = 1000 Ω Gevraagd: U, U 1, U 2 I 1, I 2

Oefening 7 Oplossing: NATURALIS 5 1/Rv 29 Rv = = = 1/R 1 + 1/R 2 1/1000 + 1/2700 (2, 7 + 1) / 2700 3, 7/2700/3, 7 730 Ω

Oefening 7 NATURALIS 5 U = I. Rv = 3. 730 = 2190 V U = U 1 = U 2 = 2190 V I 1 = U 1 / R 1 = 2190 / 1000 = 2, 19 A I 2 = U 2 / R 2 = 2190 / 2700 = 0, 81 A Controle: 30 I = I 1 + I 2 = 2, 19 + 0, 81 = 3 A

NATURALIS 5 Oefening 8 31 Gevraagd: Bereken de vervangingsweerstand

Oefening 8 Oplossing: NATURALIS 5 METHODE 1 32 1/Rv = = 1/R 1 + 1/R 2 + 1/R 3 1/60 + 1/80 + 1/120 (4 + 3 + 2) / 240 9 / 240 Rv = 26, 7 Ω

Oefening 8 Oplossing: NATURALIS 5 METHODE 2 33 Rv =U/I = 24 / 0, 90 Rv = 26, 7 Ω

NATURALIS 5 Sensoren 34

NATURALIS 5 Smeltzekeringen 35

NATURALIS 5 Verwarming 36

NATURALIS 5 Energieomzettingen 37

NATURALIS 5 Joule effect 38 § In een elektrisch verwarmingstoestel wordt elektrische energie omgezet in warmte § De vrijgekomen energie: E = U. Q = U. I. ∆t

NATURALIS 5 Wet van Joule 39 § E = U. Q = U. I. ∆t § Wet van Ohm: U = I. R § E = U. I. ∆t = R. I 2. ∆t = U 2/R. ∆t § De warmte-energie = Q (J) § Q = R. I 2. ∆t

NATURALIS 5 Elektrisch vermogen 40 § Vermogen = energie per tijdseenheid § P=U. I § Vermogen in functie van I en R: P = U. I en U = I. R P = I². R § Vermogen in functie van U en R: P = U. I en I = U/R P = U² / R grootheid symbool eenheid Elektrisch vermogen P W (watt)

NATURALIS 5 Elektriciteitsmeters 41

Kilowattuur (k. Wh) NATURALIS 5 1 k. Wh = 1000. Joule per seconde. 3600 s 42 1 k. Wh = 3 600 000 J

Opdrachten Opdracht 1: P = E/∆t NATURALIS 5 E = P. ∆t = 350. 3 = 1, 05 k. Wh 43 E = P. ∆t = 8. 21 = 0, 168 k. Wh 1, 05 + 0, 168 = 1, 218 k. Wh

Opdrachten Opdracht 1: NATURALIS 5 Computerverbruik 1, 05. 0, 20 = 0, 21 44 Stand-by modus 0, 168. 0, 20 = 0, 034 Totaal 0, 21 + 0, 034 = 0, 244 X 30 dagen 0, 244 x 30 = € 7, 32

Opdrachten Opdracht 2: I = 20 A U = 230 V NATURALIS 5 P = U. I = 20. 230 = 4600 W 45

Opdrachten Opdracht 3: P = U. I NATURALIS 5 I = P/U = 80/230 = 0, 35 A 46 R = U 2/P = 2302/80 = 6600 Ω

Opdrachten Opdracht 4: P = 6500 W U = 230 V NATURALIS 5 I = P/U = 6500/230 = 28, 3 A 47

Opdrachten Opdracht 5: P = 35 W U = 12 V NATURALIS 5 I = P/U = 35/12 = 2, 9 A 48

Stroomkring AREI = Algemene Reglementen op de Elektrische Installaties NATURALIS 5 Max. 8 stopcontacten/stroomkring 49 Automatische zekering: 20 A

Stroomkring Maximaal vermogen/stroomkring: NATURALIS 5 U = 230 V 50 I = 20 A P = U. I = 230. 20 = 4600 W

Aarding NATURALIS 5 Afvoer: afvoer elektrische stroom 51

NATURALIS 5 Verliesstroomschakelaar 52 Afsluiten stroomkring: 300 m. A Badkamer (water): 30 m. A

NATURALIS 5