METHODECONCEPT / REDACTIE
Boom voortgezet onderwijs
AUTEURS
Ton van den Broeck
Sjef Buil
Martijn Hordijk
POLARIS
NASK 1
VMBO-KADER LEERJAAR 3
BOOM VOORTGEZET ONDERWIJS
Inhoud 1 Stoffen en materialen
1.1 Stoffen herkennen 8
1.2 Dichtheid 14
1.3 Materialen gebruiken 20
1.4 Stoffen en veiligheid 26
1.5 Duurzaamheid 32
Toetsvoorbereiding 38
2 Elektriciteit
2.1 Spanning, stroomsterkte en weerstand 42
2.2 Serie- en parallelschakelingen 48
2.3 Elektriciteit in huis 54
2.4 Elektrische energie en vermogen 60
2.5 Rendement en capaciteit 66
Toetsvoorbereiding 72
3 Licht en beeld SE
3.1 Licht en schaduw 76
3.2 Spiegels en breking 82
3.3 Lenzen en beelden 88
3.4 Zien 94
Toetsvoorbereiding 100
4 Beweging en kracht
4.1 Snelheid 104
4.2 Bewegingsdiagrammen 110
4.3 Krachten 116
4.4 Kracht en beweging 122
4.5 Remmen 128
Toetsvoorbereiding 134
5 Moleculen en het weer SE
5.1 Faseovergangen en wolken 138
5.2 Luchtdruk en wind 144
5.3 Onweer 150
5.4 Temperatuur en warmte 156
5.5 Weer en klimaat 162
Toetsvoorbereiding 168
6 Atomen en straling SE
6.1 Elektromagnetische straling 172
6.2 Atoombouw 178
6.3 Kernstraling 184
6.4 Stralingsbescherming 190
Toetsvoorbereiding 196
Naslag
A Practicum 200
B Grafieken 204
C Rekenen 207
D Werken met Binas 214
E Onderzoeken 215
F Ontwerpen 217
2 Elektriciteit
2.1 Spanning, stroomsterkte en weerstand 42
2.2 Serie- en parallelschakelingen 48
2.3 Elektriciteit in huis 54
2.4 Elektrische energie en vermogen 60
2.5 Rendement en capaciteit 66
Toetsvoorbereiding 72
2.1 Spanning, stroomsterkte en weerstand
DOE l Je leert wat de onderdelen van een stroomkring zijn en wat spanning, stroomsterkte en weerstand zijn.
Stroomkring De koplamp en het achterlicht van een scooter zijn onderdeel van een stroomkring (figuur 2.1). Een stroomkring bestaat uit:
een spanningsbron die elektrische energie levert, bijvoorbeeld een accu of een batterij;
stroomdraden;
een apparaat of onderdeel dat elektrische energie gebruikt, bijvoorbeeld een lamp.
Als de stroomkring gesloten is, loopt er een elektrische stroom door de kring. De onderdelen van een stroomkring geef je in een schakelschema weer met symbolen. Zie figuur 2.2. De symbolen vind je in Binas tabel 14.
Geleiders en isolatoren Stroomdraden bestaan uit een koperen kern met daaromheen een plastic omhulsel. Koper is een metaal. De meeste metalen zijn geleiders: ze geleiden de elektrische stroom goed. Plastic is een isolator : het laat de elektrische stroom niet door.
Spanning en stroomsterkte Een spanningsbron zorgt voor de elektrische energie die door de elektrische stroom wordt vervoerd naar een apparaat. Hoe hoger de spanning van de spanningsbron, hoe groter de energie die aan de stroom meegegeven kan worden. Het symbool voor spanning is U en de eenheid is volt (V). De hoeveelheid stroom die door een draad of apparaat gaat, is de stroomsterkte. Het symbool voor stroomsterkte is I en de eenheid is ampère (A).
Accu Een veelgebruikte spanningsbron is een accu. Een 12V- accu van een scooter of auto is samengesteld uit zes cellen. Elke cel is een kleine accu die een spanning geeft van 2 V. De cellen staan in serie: de positieve pool van de ene cel is verbonden met de negatieve pool van de volgende cel. Zie figuur 2.3. Samen zorgen ze voor een spanning van 6 × 2 = 12 V.
2.1 De koplamp en het achterlicht van de scooter maken allebei deel uit van een stroomkring.
2.2 Een schakelschema van een stroomkring met een spanningsbron, een lampje, een open schakelaar en stroomdraden
2.3 Een schematische weergave van een accu met zes cellen
Oefenen
1 Neem de tabel over en vul de symbolen en eenheden in. R
grootheid symbool eenheid spanning stroomsterkte
2 Welke van de volgende stoffen zijn goede elektrische geleiders? Er zijn meer antwoorden goed. R
a koper
B plastic c aluminium
D roestvrij staal
3 Afbeelding A
In afbeelding A zie je een aantal apparaten en onderdelen. Sommige onderdelen zijn gemaakt van isolerend materiaal, zoals de knoppen op de spanningsbron.
a Noteer nog iets wat je op de foto ziet dat gemaakt is van isolerend materiaal. T1
b Noteer iets wat je op de foto ziet dat gemaakt is van geleidend materiaal. T1
4 Een elektrische fiets heeft voor het leveren van trapondersteuning een 36 V-accupakket met drie accu’s in serie. Hoe groot is de spanning van één accu? T1
a 6 V
B 12 V
c 18 V
D 36 V
5 Een lampje is aangesloten op een batterij van 1,2 V.
Door het lampje loopt een stroom van 30 mA.
a Reken om. 30 mA = A. Gebruik zo nodig
Naslag C1 – Voorvoegsels T1
b Je vervangt de batterij van 1,2 V door een batterij van 1,6 V.
Wat gebeurt er dan met de stroomsterkte? T2
a Die wordt kleiner dan 30 mA.
B Die blijft 30 mA.
c Die wordt groter dan 30 mA.
6 Afbeelding B Gebruik zo nodig Naslag A3 – Meten
a Noteer de waarde die de spanningsmeter aangeeft. T1
b Noteer de waarde die de stroommeter aangeeft. T1 B
Weerstand De koplamp en het achterlicht van een scooter zijn aangesloten op dezelfde accuspanning van 12 V. Toch geeft de koplamp meer licht dan het achterlicht. Door de koplamp loopt namelijk een grotere stroom dan door het achterlicht. Een apparaat of onderdeel dat de stroom makkelijk doorlaat, heeft een kleine elektrische weerstand. De koplamp van de scooter heeft dus een kleinere weerstand dan het achterlicht. Het symbool voor weerstand is R en de eenheid is ohm (Ω). Het verband tussen weerstand, spanning en stroomsterkte zie je in de formule van Ohm:
R = U I
R weerstand in Ω U spanning in V I stroomsterkte in A
Evenredig verband De weerstand R van een apparaat of onderdeel is meestal constant. Als de spanning over de weerstand dan twee keer zo groot wordt, wordt de stroomsterkte in de weerstand ook twee keer zo groot. Er is dan een evenredig verband tussen de spanning en de stroomsterkte. Zie Naslag B3 – Evenredig verband
Weerstanden in een schakeling Het woord weerstand gebruik je ook voor onderdelen met een vaste weerstandswaarde die de stroomsterkte in een schakeling regelen (figuur 2.4). Je vindt ze in de meeste elektrische apparaten. In figuur 2.5a zie je het symbool voor een weerstand.
In figuur 2.5b zie je het schakelschema van een stroomkring met een weerstand, een spanningsmeter en een stroommeter. De spanningsmeter meet de spanning over de weerstand. De stroommeter meet de stroomsterkte in de weerstand.
Voorbeeld [1] De stroomsterkte in de koplamp van een scooter is 29 mA. De accu van de scooter heeft een spanning van 12 V. Bereken de weerstand van de koplamp.
Gegeven: U = 12 V
I = 29 mA = 0,029 A
Gevraagd: R in Ω
Berekening: Vul de formule in:
R = U I → R = 12 0,029 = 414 Ω
Antwoord: De weerstand van de koplamp is 414 Ω
2.4 Een deel van een elektrische schakeling in een apparaat. De kokertjes zijn weerstanden. a b
2.5 a Symbool van een weerstand b Spanning en stroomsterkte meten bij een weerstand
Oefenen
7 Waar of niet waar? R
a De weerstand bereken je door de spanning te delen door de stroomsterkte.
b De eenheid van weerstand is ohm (Ω).
c Als door een elektrisch apparaat een grote stroom loopt, dan heeft dat apparaat een grote weerstand.
d Met de formule van Ohm kun je de weerstand berekenen.
8 Een lampje is aangesloten op een spanningsbron.
Bereken de weerstand van het lampje in de volgende gevallen. T1
a De spanning is 4,5 V en de stroomsterkte in het lampje is 0,10 A.
b De spanning is 9,0 V en de stroomsterkte in het lampje is 150 mA.
9 Binas tabel 14
Els en Jiri meten in een schakeling de stroomsterkte in en de spanning over een weerstand.
a De schakeling bestaat uit een spanningsbron, een weerstand, een stroommeter en een spanningsmeter. Teken het schakelschema van deze schakeling. T2
b De spanningsmeter geeft 2 V aan. De stroommeter geeft 10 mA aan. Bereken de waarde van de weerstand in Ω T1
10 Afbeelding C
Aisha meet de stroomsterkte in een onbekende weerstand bij verschillende spanningen. Ze maakt van de meetresultaten een diagram. Horizontaal staan de spanningen die ze instelt en verticaal staan de stroomsterktes die ze meet. Dit is het (I,U)-diagram van de weerstand.
a Lees uit de grafiek de stroomsterkte af bij een spanning van 20 V. T1
b Bereken de weerstand bij de spanning van 20 V. T1
c Welk soort verband is er tussen de spanning en de stroomsterkte? I
Paragraafopgaven
11 Afbeelding D
In afbeelding D zie je het schakelschema van de verlichting van een scooter. Het ene lampje is de koplamp en het andere is het achterlicht. Ergens in de scooter is een draad beschadigd. Daardoor branden beide lampen niet meer. Waar is de draad beschadigd?
Bij punt A, B of C? T2
12 Afbeelding E / Werkblad 2.12
Een weerstand is aangesloten op een variabele spanningsbron. Dat is een spanningsbron waarvan je de spanning die hij levert, kunt instellen. De spanningsbron is ingesteld op 2,0 V. Over de weerstand is een spanningsmeter aangesloten. Het meetbereik van de spanningsmeter is ingesteld op 3,0 V.
a Teken op het werkblad de wijzer op de schaalverdeling van de spanningsmeter vanuit P in de juiste stand. T2
b Een stroommeter in de schakeling geeft aan dat de stroomsterkte in de weerstand 25 mA is. Bereken de waarde van de weerstand die is aangesloten. T1
c Als je de spanningsbron instelt op 4,0 V moet je de voltmeter op een ander meetbereik instellen. Het meetbereik dat je dan het beste kunt gebruiken is: T2
a 3 V
B 30 V
c 15 V
Heb je het leerdoel bereikt?
R Ik ken de volgende begrippen:
Stroomkring en spanningsbron
Schakelschema
Geleider en isolator
Spanning, stroomsterkte en weerstand
Accu en cel
Evenredig verband
T1 Ik kan met de formule van Ohm de weerstand van een onderdeel berekenen.
T2 Ik kan met de formule van Ohm spanning en stroomsterkte berekenen.
I Ik kan herkennen of er een evenredig verband is tussen spanning en stroomsterkte en uitleggen wat dat betekent voor de weerstand. E
Examentraining
13 Afbeelding F en G
Donna bouwt een schakeling met een batterij, een led-lampje en een weerstand. Zie afbeelding F. Een led gaat kapot als de stroomsterkte groot is.
a In de schakeling is een weerstand opgenomen. Leg uit wat de functie van de weerstand in deze schakeling is. T1
Donna meet de spanning over de batterij en de stroomsterkte door de schakeling. Je ziet in afbeelding G de schakeling met plaatsen waar de meters kunnen worden aangesloten.
b Neem de tabel over en kruis aan op welke plaats(en) Donna de spanningsmeter en de stroommeter juist kan aansluiten. T2
de spanningsmeter op plaats de stroommeter op plaats
Donna leest een spanning van 4,50 V en een stroomsterkte van 0,015 A af.
c Bereken de weerstand van de schakeling. T1
Naar examen vmbo-KB 2016 – I
2.2 Serie- en parallelschakelingen
DOE l Je leert rekenen aan serieschakelingen en parallelschakelingen.
Serieschakeling In figuur 2.6 zie je een serieschakeling van een spanningsbron, een schakelaar en twee lampjes. Een serieschakeling heeft de volgende eigenschappen:
Er is één stroomkring. De stroom kan maar één route volgen.
Wordt de stroomkring op één plek onderbroken, dan loopt er geen stroom meer.
De stroomsterkte is in elk onderdeel even groot.
De spanning van de bron verdeelt zich over de onderdelen.
Vervangingsweerstand van een serieschakeling Bij een serieschakeling bereken je de totale weerstand door de weerstanden van alle onderdelen bij elkaar op te tellen. In de schakeling in figuur 2.7 is de totale weerstand dus 20 Ω + 21 Ω = 41 Ω. Een ander woord voor totale weerstand is vervangingsweerstand R v .
In een serieschakeling geldt voor de vervangingsweerstand dus:
R v = R 1 + R 2 + ...
Met de formule van Ohm kun je de stroomsterkte in een serieschakeling berekenen. Voor de weerstand vul je dan de vervangingsweerstand in:
R v = U I
Voorbeeld [2] Bereken de stroomsterkte in de schakeling van figuur 2.7a in mA.
Gegeven: R 1 = 20 Ω; R 2 = 21 Ω; U = 3,0 V
Gevraagd: I in mA
Berekening: 1 Bereken de vervangingsweerstand:
R v = R 1 + R 2 = 20 + 21 = 41 Ω
2 Bereken de stroomsterkte: R v = U I → 41 = 3,0 I
Vermenigvuldig links en rechts met I: 41 × I = 3,0
Deel links en rechts door 41: I = 3,0 41 = 0,073 A = 73 mA
Antwoord: De stroomsterkte is 73 mA.
2.6 Een spanningsbron, een schakelaar en twee lampjes in serie geschakeld
3 V
20 Ω 21 Ω
2.7a Het schakelschema van de serieschakeling in figuur 2.6.
3 V
41 Ω
2.7b De twee lampjes van figuur 2.7a kun je in gedachten vervangen door één lampje van 41 Ω. De stroomsterkte in de schakeling verandert dan niet.
Oefenen
14 Waar of niet waar? R
a Bij een serieschakeling is de stroomsterkte in elk onderdeel even groot.
b Hoe meer lampjes in serie staan, hoe kleiner de totale weerstand in de stroomkring.
c Een andere naam voor de totale weerstand in een schakeling is de vervangingsweerstand.
15 Afbeelding A
In afbeelding A zie je een schakelschema van een serieschakeling van twee lampjes en een weerstand.
De grootte van de weerstand van elk onderdeel staat aangegeven in de afbeelding.
Waar of niet waar? T1
a De stroomsterkte in het linker lampje is even groot als de stroomsterkte in de weerstand.
b De spanning over het linker lampje is groter dan de spanning over het rechter lampje.
c De vervangingsweerstand van de twee lampjes plus de weerstand is 30 Ω
16 Drie lampjes met elk een weerstand van 15 Ω zijn in serie aangesloten op een batterij van 4,5 V.
a Teken het schakelschema van deze serieschakeling. T1
b Bereken de vervangingsweerstand van de drie lampjes. T1
c Hoe groot is de stroomsterkte in de stroomkring? T1
a 0,10 A
B 0,90 A
c 10 A
17 Afbeelding B
Afbeelding B is een schakelschema van drie in serie geschakelde weerstanden:
R 1 = 200 Ω , R 2 = 400 Ω en R 3 = 360 Ω
a Bereken de vervangingsweerstand van de drie weerstanden. T1
b Bereken de stroomsterkte in de schakeling in mA. T1
Parallelschakeling In figuur 2.8 zie je een parallelschakeling van een spanningsbron en twee lampjes. Een parallelschakeling heeft de volgende eigenschappen:
Er is meer dan één stroomkring. De stroom kan meer dan één route volgen.
Wordt de stroomkring bij één onderdeel onderbroken, dan loopt er nog wel stroom door de andere onderdelen.
De stroom uit de bron verdeelt zich over de onderdelen.
De spanning over elk onderdeel is gelijk aan de spanning van de spanningsbron.
Vervangingsweerstand van een parallelschakeling Bij een parallelschakeling bereken je de vervangingsweerstand R v van alle onderdelen met de formule:
1 R v = 1 R 1 + 1 R 2 + ···
Bij een parallelschakeling kun je met de formule van Ohm de totale stroomsterkte berekenen. Voor de weerstand vul je dan de vervangingsweerstand in: R v = U I
Voorbeeld [3] Bereken de totale stroomsterkte in de schakeling van figuur 2.9a.
Gegeven: R 1 = 20 Ω
R 2 = 20 Ω U = 3,0 V
Gevraagd: I tot
Berekening: 1 Bereken de vervangingsweerstand:
1 R v = 1 R 1 + 1 R 2 → 1 R v = 1 20 + 1 20 = 0,050 + 0,050 = 0,10
1 R v = 0,10 → R v = 1 0,10 = 10 Ω
2 Bereken de totale stroomsterkte: R v = U I → 10 = 3,0 I
Vermenigvuldig links en rechts met I: 10 × I = 3,0
Deel links en rechts door 10: I = 3,0 10 = 0,3 A
Antwoord: De totale stroomsterkte is 0,3 A.
2.8 Een spanningsbron, een schakelaar en twee lampjes parallel geschakeld
V
Ω
Ω
2.9a Het schakelschema van de schakeling van figuur 2.8 3,0 V
Ω
2.9b De twee lampjes van figuur 2.9a kun je in gedachten vervangen door één lampje van 10 Ω. De totale stroomsterkte verandert dan niet.
Oefenen
18 Waar of niet waar? R
a Bij een parallelschakeling is de stroomsterkte in elk onderdeel altijd even groot.
b De spanning over elk onderdeel van een parallelschakeling is gelijk aan de spanning van de bron.
19 Afbeelding C
Afbeelding C is een schema van een parallelschakeling van een lampje en een weerstand.
Waar of niet waar? T2
a De stroomsterkte in het lampje is even groot als de stroomsterkte in de weerstand.
b De spanning over het lampje is even groot als de spanning over de weerstand.
c Door de weerstand loopt de kleinste stroom.
21 Twee weerstanden van elk 25 Ω zijn parallel aangesloten op een batterij van 9,0 V.
a Teken het schakelschema van deze schakeling. T1
b Bereken de vervangingsweerstand van de twee weerstanden. T1
c Bereken de totale stroomsterkte in de schakeling. T1
d Bereken de stroomsterkte in een van de weerstanden. T2
22 Afbeelding D
Auto’s hebben een achterruitverwarming die bestaat uit een aantal parallelle draden in de achterruit, verbonden met een accu.
De achterruitverwarming in afbeelding D bestaat uit 13 draden. De spanning van de accu is 12,0 V.
De weerstand van één verwarmingsdraad is 11,7 Ω
a Laat met een berekening zien dat de weerstand van de gehele achterruitverwarming 0,90 Ω is. T1
b Bereken de stroomsterkte I tot T1
20 Afbeelding C
De spanningsbron in afbeelding C levert een spanning van 3,0 V.
a Laat met een berekening zien dat de vervangingsweerstand van het lampje en de weerstand gelijk is aan 3,4 Ω T1
b Bereken de totale stroomsterkte I in de schakeling. T1 c
Paragraafopgaven
23 Je hebt drie dezelfde weerstanden van 30 Ω.
a Bereken de vervangingsweerstand als je ze in serie schakelt. T1
b Bereken de vervangingsweerstand als je ze parallel schakelt. T1
24 Afbeelding E
Julia en Meriam doen een practicum.
Ze hebben een stroommeter, een schakelaar, een lampje en een weerstand van 130 Ω
Deze onderdelen sluiten ze in serie aan op een variabele spanningsbron.
De schakeling zie je in afbeelding E.
a Noteer de juiste woorden.
De stroomsterkte in punt A is groter dan / gelijk aan / kleiner dan de stroomsterkte in punt D. T1
b Julia en Meriam willen ook de spanning van de spanningsbron meten. Tussen welke twee punten moeten ze de spanningsmeter aansluiten? Noteer de twee letters. T1
c Als de spanningsbron op 10,0 V staat, lezen ze op de stroommeter een stroomsterkte van 61,2 mA af.
Laat met een berekening zien dat de vervangingsweerstand van deze schakeling gelijk is aan 163,4 Ω. T1
d Hoe groot is de weerstand van het lampje? T2
a 33,4 Ω
B 163,4 Ω
c 293,4 Ω
Heb je het leerdoel bereikt?
R Ik ken de volgende begrippen:
Serieschakeling
Totale weerstand
Vervangingsweerstand
Parallelschakeling
T1 Ik kan rekenen met de formules voor de vervangingsweerstand en de formule van Ohm.
T2 Ik kan in serie- en parallelschakelingen de stroomsterkte in en de spanning over losse onderdelen berekenen.
I Ik kan redeneren met stroomsterkte, spanning en weerstand.
Examentraining
25 Afbeelding F en G
Voor het smeren van koude boter is er een speciaal mes met een verwarmd snijblad. In het handvat van het mes zitten twee batterijen. In het snijblad zit een verwarmingselement.
Op het handvat zit een led. De led brandt als de stroomkring gesloten is. Om de led op de juiste spanning te laten branden is er een weerstand R 1 in serie geschakeld. Afbeelding G is een vereenvoudigd schakelschema van het mes. U
V
a Noteer de juiste woorden. T1
verwarmingselement
drukknop led en weerstand batterijen F g
De stroomsterkte in de led is kleiner dan / even groot als / groter dan de stroomsterkte in R 1 .
b Hoe groot is de spanning over R1? T2
a 1,2 V
B 1,8 V
c 3,0 V
c Als je de stroomkring sluit, is de stroomsterkte in R1 16 mA.
Bereken de weerstand van R 1 . T1
d De totale stroomsterkte is 0,12 A.
Bereken de totale weerstand van de schakeling. T1
Naar examen vmbo-KB 2019 – I
2.3
Elektriciteit in huis
DOE l Je leert de onderdelen van de elektrische installatie in huis kennen.
De meterkast In de meterkast komt de elektrische stroom door de hoofdkabel van de gemeente het huis binnen. Zie figuur 2.10. De stroom gaat eerst door de energiemeter of kWh-meter (kilowattuur-meter). De kWh-meter meet hoeveel elektrische energie in huis gebruikt wordt. Met de hoofdschakelaar kun je de elektriciteit in één keer afsluiten. De elektriciteit in het hele huis is beveiligd met een hoofdzekering. In de meeste huizen splitst de hoofdkabel zich daarna in drie hoofdgroepen. Elke hoofdgroep is beveiligd met een aardlekschakelaar. Vervolgens splitst elke hoofdgroep zich in maximaal vier verschillende groepen. Elke groep is beveiligd met een groepzekering en levert stroom aan een deel van het huis. De zekering zorgt ervoor dat de stroomsterkte in de draden van een groep niet te groot wordt.
De onderdelen in de meterkast en alle elektrische bedrading in huis noem je de huisinstallatie. De kabels of snoeren die vanuit de groepenkast naar een stopcontact of een lichtpunt gaan, bestaan uit drie draden (figuur 2.11):
De bruine fasedraad. Op deze draad staat een spanning van 230 V. Het is de ‘aanvoerleiding’.
De blauwe nuldraad. Op de nuldraad staat geen spanning. Het is de ‘afvoerleiding’.
De groengele aarddraad. Deze draad is verbonden met de aardleiding die de grond in gaat.
naar de verschillende ruimtes in huis
drie hoofdgroepen met aardlekschakelaars twaalf groepen met zekeringen
2.11 De snoeren in de huisinstallatie bestaan uit een bruine fasedraad, een blauwe nuldraad en een geelgroene aarddraad.
hoofdkabel
hoofdschakelaar en hoofdzekering
kWh-meter
fasedraad nuldraad aarddraad
aarde
2.10 In de meterkast komt de elektrische stroom het huis binnen. De stroom wordt verdeeld over de groepen in huis.
Oefenen
26 a Hoe groot is de spanning in de huisinstallatie? R
b Wat meet een kWh-meter? R
c Wat is de functie van de hoofdschakelaar in de groepenkast? R
d Wat is kleur van de fasedraad? R
27 Naar een geaard stopcontact gaan drie verschillende draden.
a Noteer de namen van deze drie draden. T1
b Noteer van elke draad de kleur. T1
28 In de keuken sluit je een mixer en een waterkoker aan op een dubbel stopcontact. Welke bewering is juist? T2
a De mixer en de waterkoker staan in serie.
B De mixer en de waterkoker staan parallel.
c Of de apparaten in serie of parallel staan kun je niet zeggen omdat ze zijn aangesloten op verschillende stopcontacten.
29 Afbeelding A
Met een spanningzoeker kun je nagaan of er spanning staat op een onderdeel van de huisinstallatie. Je gebruikt een spanningzoeker zo:
Houd je vinger op het contactpunt boven aan het handvat.
Houd de punt van de schroevendraaier op de plaats waar je de spanning wilt controleren.
Als er op die plaats spanning staat, gaat het lampje branden.
In de spanningzoeker zit een lampje en een weerstand van 1,0 M Ω.
a Het lampje en de weerstand staan in serie. Noteer de juiste woorden. T2
Door de schroevendraaier staat je lichaam wel / niet in verbinding met het stopcontact. De weerstand van 1 M Ω is een grote / kleine weerstand. Door deze weerstand wordt de stroom door je lichaam groot / klein.
b Laat met een berekening zien dat de stroomsterkte door je lichaam kleiner is dan 1 mA. Gebruik zo nodig Naslag C1 – Voorvoegsels. I a
Zekering Elke groep van de huisinstallatie is beveiligd met een groepzekering van 16 A. Als er te veel apparaten op een groep zijn aangesloten en de stroomsterkte groter wordt dan 16 A, dan onderbreekt de zekering de stroomkring. Er is dan sprake van overbelasting. Door een te grote stroomsterkte kunnen de draden te heet worden en kan er brand ontstaan.
Bij kortsluiting reageert de zekering ook. Kortsluiting ontstaat als twee stroomdraden elkaar raken. De stroom gaat dan niet meer door het apparaat, maar gaat bijna zonder weerstand van de ene stroomdraad naar de andere draad. De stroomsterkte wordt dan veel te groot.
Randaarde Apparaten met een metalen buitenkant, zoals een wasmachine, hebben randaarde. Als het apparaat defect is en een van de stroomdraden contact maakt met de metalen buitenkant, voorkomt de randaarde dat je een schok krijgt als je het apparaat aanraakt (figuur 2.12). Het snoer van deze apparaten heeft een derde draad, de aarddraad, die is verbonden met de metalen buitenkant. De aarddraad is via de metalen stripjes aan de buitenkant van de stekker verbonden met de metalen pinnetjes in een geaard stopcontact (figuur 2.13). Via de meterkast is de aarddraad verbonden met een koperen buis die diep in de grond (aarde) steekt.
Aardlekschakelaar Als extra veiligheid heeft elke hoofdgroep in de meterkast een aardlekschakelaar. De aardlekschakelaar meet het verschil in stroomsterkte tussen de stroom die naar de groepen gaat en de stroom die terugkomt. Als er een verschil is, lekt er ergens stroom weg. Dat kan gebeuren als een apparaat onder spanning staat. Als je dat apparaat aanraakt, krijg je een schok. Als het verschil in stroomsterkte groter is dan 30 mA, schakelt de aardlekschakelaar de stroom in de groepen uit.
Dubbele isolatie Elektrisch gereedschap dat werkt op 230 V, moet wettelijk voorzien zijn van dubbele isolatie. Dan hebben niet alleen de stroomdraden in het apparaat een isolerende laag, maar is ook de buitenkant van het apparaat van isolerend materiaal. Op apparaten met dubbele isolatie staat het symbool van figuur 2.14.
2.12 Extra beveiliging door randaarde.
2.13 Stopcontact en stekker met randaarde. De aarddraad is verbonden met de metalen buitenkant van het apparaat.
2.14 Symbool voor dubbele isolatie.
aarddraad randaarde
Oefenen
30 Noteer de ontbrekende woorden. R
a Een schakelt de stroom in een groep uit als de stroomsterkte groter dan 16 A is.
b De reageert als er ergens meer dan 30 mA stroom weglekt.
c Bij elektrisch gereedschap dat voorzien is van dubbele isolatie, is de buitenkant van materiaal.
31 Afbeelding B
In afbeelding B zie je een geaard stopcontact.
De fasedraad is verbonden met contact P. R
a De nuldraad is dan verbonden met:
a contacten R en S
B contact Q
b De aarddraad is verbonden met:
a contacten R en S
B contact Q
32 Een dompelaar is een elektrisch verwarmingsapparaat. Aan het snoer van een dompelaar zit een stekker met randaarde. Wanneer schakelt de aardlekschakelaar de spanning over een dompelaar uit? T2
a Als de fasedraad de nuldraad raakt
B Als de fasedraad het metaal van de dompelaar raakt
c Als de stroomsterkte door de dompelaar te groot is
33 Wanneer schakelt een groepzekering de stroom uit? T1
a Alleen bij overbelasting
B Alleen bij kortsluiting
c Bij overbelasting en bij kortsluiting
D Alleen als er ergens stroom weglekt
34 Een groep in de schuur is gezekerd met een groepzekering van 16 A. In de schuur staan een paar apparaten aan. In de tabel zie je welke dat zijn. In de tweede kolom staat de stroomsterkte die ze nodig hebben.
elektrisch kacheltje 8,9 A
verlichting 0,20 A
ventilator 0,44 A
zaagmachine 5,7 A
oplader mobiel 0,022 A
Je zet ook nog een waterkoker aan. De waterkoker heeft 0,90 A nodig.
Laat met een berekening zien dat de zekering de stroom dan uitschakelt. T1
Paragraafopgaven
35 Afbeelding C en D
In afbeelding C zie je hoe een wasdroger is aangesloten op een stopcontact.
Als de isolatie van de draden in de wasdroger beschadigd is, kan de metalen buitenkant van de wasdroger onder spanning komen te staan. Als je de wasdroger dan aanraakt, kan er een lekstroom door je lichaam lopen. Zie afbeelding D. De aardlekschakelaar schakelt de stroom uit als het verschil tussen de stroomsterkte in de nuldraad en de fasedraad groter is dan 30 mA.
a Waarom reageert de groepszekering dan niet? I
a De lekstroom is kleiner dan 30 mA.
B De lekstroom loopt niet door de zekering.
c De lekstroom is vrij klein en zeker niet groter dan 16 A.
b In afbeelding D is de stroomsterkte in de fasedraad 8,220 A en in de nuldraad 8,188 A. Hoe groot is de lekstroom? T2
c Reageert de aardlekschakelaar bij deze stroomsterkte? T2
36 In sommige oude huizen hebben alleen de stopcontacten in de keuken en de badkamer randaarde. Waarom zijn in deze ruimtes stopcontacten met randaarde aangelegd? I
Heb je het leerdoel bereikt?
R Ik ken de volgende begrippen:
kWh-meter
Hoofdschakelaar
Aardlekschakelaar
Hoofdzekering en groepzekering
Huisinstallatie
Fasedraad, nuldraad en aarddraad
Overbelasting en kortsluiting
Randaarde en dubbele isolatie
T1 Ik kan beschrijven uit welke onderdelen de elektrische huisinstallatie bestaat en wat de functie van die onderdelen is.
T2 Ik kan beredeneren welke veiligheidsvoorziening werkt in welke situatie.
I Ik kan bij een gevaarlijke elektrische situatie een mogelijke oplossing bedenken.
Examentraining
37 Afbeelding E en F
Angela heeft een eigen kapsalon. Ze ziet dat het snoer van één van haar föhns kapot is. Daardoor kan kortsluiting ontstaan.
a Over kortsluiting staan hieronder twee zinnen. Noteer de juiste woorden. T1
Als de koperdraden van de twee verschillende draden elkaar raken neemt de weerstand af / toe. Er loopt dan een grote / kleine stroom door het snoer.
b Afbeelding F is het typeplaatje dat op de föhn zit. Het snoer wordt gerepareerd. In het snoer zit geen aardedraad. Uit welke informatie op het typeplaatje blijkt dat een aardedraad niet nodig is? T2
230 V ~ 50 Hz Stand 1: 135 W
Stand 2: 1500 W
Stand 3: 1900 W
Naar examen vmbo-KB 2011 – I
38 Afbeelding G en H
De elektrische pomp in afbeelding G is elektrisch beveiligd.
Afbeelding H is het typeplaatje dat op de pomp zit.
Welke elektrische beveiliging heeft deze pomp? T1
gegevens pomp
50 Hz 230 V 18W
900 L/h
35 °C max
Naar examen vmbo-KB 2013 – II
2.4 Elektrische energie en vermogen
DOE l Je leert rekenen met elektrische energie en vermogen.
Elektrische energie De kWh-meter meet hoeveel elektrische energie de elektrische apparaten in huis gebruiken. Voor de gebruikte energie betaal je het energiebedrijf. Een boormachine gebruikt meer energie per seconde dan een smartphone. De hoeveelheid energie die een apparaat per seconde gebruikt, is het vermogen van dat apparaat. Het vermogen druk je uit in de eenheid watt (W). Op elk elektrisch apparaat staat het vermogen aangegeven op het typeplaatje. Zie figuur 2.15.
De energie die een apparaat gebruikt als het aanstaat, bereken je met de formule:
E = P · t
E energie in J P vermogen in W t tijd in s
Joule en kilowattuur De joule is in de natuurkunde de eenheid van energie. Het energiebedrijf meet de elektrische energie niet in joule, maar in kilowattuur (kWh). Een apparaat met een vermogen van 1000 W (1 kW) gebruikt in 1 uur (1 h) een elektrische energie van 1 kilowattuur (1 kWh).
Je kunt de elektrische energie in kWh dus zo berekenen:
E (in kWh) = P (in kW) · t (in h)
Hoe je kWh en J in elkaar omrekent, zie je in figuur 2.16.
Voorbeeld [4] Bereken de elektrische energie in kWh die een boormachine met een vermogen van 2200 W in 3 kwartier gebruikt.
Gegeven: P = 2200 W = 2,2 kW t = 3 kwartier = 3 × 0,25 = 0,75 h
Gevraagd: E in kWh
Berekening: Vul de formule in: E (in kWh) = P (in kW) · t (in h) → E = 2,2 × 0,75 = 1,65 kWh
Antwoord: De boormachine gebruikt 1,65 kWh elektrische energie.
2.15 Typeplaatje van een boormachine met een maximaal vermogen van 2200 W
kWh J : 3 600 000 × 3 600 000
2.16 Omrekenen van kWh naar J en omgekeerd
Oefenen
39 Waar of niet waar? R
a Een eenheid van energie is kWh (kilowattuur).
b Een eenheid van energie is J (joule).
c 1 kWh = 3 600 000 J
d 1 kW = 1000 W
40 Afbeelding A, B en C Een laptop, een rekenmachine en een wasmachine worden een half uur gebruikt. Zet de apparaten op volgorde van energiegebruik. Het apparaat dat de meeste energie gebruikt, komt als eerste. T1 a B c
43 Een magnetron levert 8 minuten lang een vermogen van 800 W. Bereken de energie in kilowattuur (kWh) die de magnetron in deze tijd gebruikt. T1
44 De oplader van een laptop heeft een vermogen van 60 W. Een laptop met een lege batterij verbind je met deze oplader.
Na 2,5 uur is de batterij van de laptop helemaal opgeladen.
a Bereken hoeveel kWh elektrische energie de laptop heeft opgenomen. T1
b Bereken hoeveel J elektrische energie de laptop heeft opgenomen. T1
45 Een kWh-meter meet hoeveel elektrische energie de elektrische apparaten in huis gebruiken.
Bij Mo thuis is de meterstand op 1 januari 2021: 000223 kWh. Op 1 januari 2022 is de stand: 004315 kWh. De prijs van 1 kWh is € 0,23.
41 Waardoor kan een apparaat met een heel klein vermogen toch veel energie gebruiken? T2
42 Een televisie van 100 W staat 30 minuten aan. Bereken de energie in joule (J) die de televisie in deze tijd gebruikt. T1
a Bereken hoeveel de ouders van Mo moeten betalen voor het energiegebruik in deze periode. T1
b In deze periode gebruiken Mo en haar ouders een broodrooster met een vermogen van 600 W. Ze gebruiken de broodrooster elke dag gemiddeld 15 minuten. Bereken hoeveel de ouders van Mo voor het energiegebruik van de broodrooster moeten betalen. T2
Elektrisch vermogen Een elektrisch apparaat heeft elektrische energie nodig om te werken. Deze energie wordt geleverd door een spanningsbron. Je kunt een spanningsbron dus ook een energiebron noemen.
Als je een apparaat op een spanningsbron aansluit, gaat er een elektrische stroom door het apparaat lopen. De stroom geeft de energie af aan het apparaat. Hoe groter de spanning van de spanningsbron, hoe groter de energie is die de stroom meekrijgt. Hoe groter de stroomsterkte, hoe meer energie per seconde wordt afgegeven. Het elektrisch vermogen hangt dus af van de spanning en de stroomsterkte.
Het elektrisch vermogen bereken je met de formule:
P = U · I
P vermogen in W
U spanning in V I stroomsterkte in A
Voorbeeld [5] Een groepzekering in de meterkast (figuur 2.17)
onderbreekt de stroom in een groep als de stroomsterkte in die groep groter dan 16 A is. De spanning in huis is 230 V. Wat is het maximale vermogen in kW dat je op een groep kunt aansluiten?
Gegeven: I = 16 A
U = 230 V
Gevraagd: P in kW
Berekening: 1 Vul de formule in:
P = U I → P = 230 × 16 = 3680 W
2 Reken om naar kW:
3680 W = 3680 : 1000 = 3,68 kW
Antwoord: Het maximale vermogen dat je op een groep kunt aansluiten is 3,68 kW.
2.17 Moderne zekeringen
Oefenen
46 Waar of niet waar? R
a Een spanningsbron is een energiebron.
b Hoe kleiner de spanning van een spanningsbron, hoe groter de energie is die de stroom meekrijgt.
c Vermogen is de spanning gedeeld door de stroomsterkte.
47 Een batterij levert een stroom van 0,46 A.
De spanning van de batterij is 9,0 V. Bereken het vermogen dat de batterij levert. T1
48 Hoe groot is de stroomsterkte in een wasmachine met een vermogen van 2,0 kW? Gebruik zo nodig Naslag C6 – Rekenen met formules T2
a 0,0087 A
B 115 A
c 0,115 A
D 8,7 A
Input: 230 V / 0,5 A Output: 5 V / 2,4 A
49 Afbeelding D
In afbeelding D zie je de achterkant van een batterijoplader (Battery Charger). Bij ‘input’ staat op welke spanning en met welke stroomsterkte de oplader werkt.
a Lees af op welke spanning de oplader werkt. T1
b Lees af hoe groot de stroomsterkte in de oplader is. T1
c Bereken het vermogen van de oplader. T1
d De oplader kun je aansluiten op een ‘Power adapter’. Deze sluit je aan op een stopcontact. In afbeelding D zie je ook de gegevens van de ‘Power adapter’. Bereken hoeveel vermogen de ‘Power adapter’ levert (output). T1
e Is het vermogen dat de ‘Power adapter’ levert genoeg om de batterijoplader goed te laten werken? Leg uit. T2
50 Afbeelding E
Een elektriciteitscentrale levert maximaal een vermogen van 435 MW. In de afbeelding zie je hoeveel elektrisch vermogen een gemiddeld huishouden op een winterse dag nodig heeft.
a Op welk tijdstip gebruikt een huishouden het meeste elektrische vermogen? T1
b Wat is het maximale vermogen dat een gemiddeld huishouden op dit tijdstip gebruikt? T1
c Reken dit vermogen om naar MW. Gebruik zo nodig Naslag C1 – Voorvoegsels. T1
d Bereken aan hoeveel huishoudens de centrale dat maximale vermogen dan kan leveren. T2
51 Afbeelding F / Binas tabel 14
In afbeelding F zie je een schakelschema van een parallelschakeling van drie weerstanden en een spanningsbron van 12 V.
a Wat is de naam van het symbool rechts in de schakeling? T1
b Je sluit de stroomkring met behulp van het onderdeel van vraag a. Op dat moment gaan de stromen lopen die zijn aangegeven in afbeelding F. Bereken het vermogen dat weerstand 1 opneemt. I
c Bereken het vermogen dat weerstand 2 opneemt. I
52 Afbeelding G
In afbeelding G zie je een drinkbak voor koeien die automatisch bijgevuld wordt met een pomp. Deze pomp is aangesloten op een zonnepaneel.
Bij voldoende zonneschijn levert het paneel een vermogen van 22 W en een spanning van 18 V. Het paneel bestaat uit 36 cellen, die elk een spanning van 0,50 V leveren.
a Zijn de zonnecellen in serie geschakeld of parallel? T1
b Bereken de stroomsterkte in het paneel. T1
c De pomp werkt 30 minuten. Bereken hoeveel kWh energie het paneel heeft geleverd in die tijd. T2
Heb je het leerdoel bereikt?
R Ik ken de volgende begrippen:
Elektrische energie
Vermogen
T1 Ik kan de formules gebruiken voor het elektrisch vermogen en de elektrische energie en ik kan het energiegebruik berekenen in kWh.
T2 Ik kan het verband beschrijven tussen vermogen, stroomsterkte en spanning en ik kan het verband beschrijven tussen vermogen en energie.
I Ik kan rekenen aan energie en vermogen in serieen parallelschakelingen.
Paragraafopgaven
Examentraining
53 Afbeelding H
Mieke en Jamilah gaan picknicken. Zij willen dan ook thee drinken. Mieke verwarmt thuis water in een elektrische waterkoker. Het hete water nemen ze mee in een thermoskan. Het vermogen van de waterkoker is 2,8 kW.
a Reken het vermogen van de waterkoker om in W. T1
b De waterkoker is aangesloten op netspanning (230 V). Bereken de stroomsterkte tijdens het verwarmen. T1
c Het water kookt na 3 minuten. Toon met een berekening aan dat er 0,14 kWh elektrische energie is omgezet. T1
d Toon met een berekening aan dat 0,14 kWh elektrische energie overeenkomt met 504 000 J. T2
Naar examen vmbo-KB 2017 – II
2.5 Rendement en capaciteit
DOE l Je leert wat het rendement is van een apparaat en wat de capaciteit is van een spanningsbron.
Energieomzetting Alle elektrische apparaten zetten elektrische energie om in een andere vorm van energie. Een lamp zet elektrische energie om in licht en een elektromotor zet elektrische energie om in beweging. Bij elke energieomzetting ontstaat naast de gewenste energievorm ook warmte. De energieomzetting in een apparaat kun je weergeven in een schema.
In figuur 2.18 zie je het energieschema van een ledlamp. Van elke 10 J elektrische energie die de lamp in gaat, komt er 5 J lichtenergie uit en verdwijnt er 5 J aan warmte.
Rendement De helft van de elektrische energie in de ledlamp wordt dus nuttig gebruikt. Dat is 50%. Dit noem je het rendement van de ledlamp. Het rendement van een apparaat geeft aan welk deel van de toegevoerde energie omgezet wordt in nuttige energie.
Een ouderwetse gloeilamp zet maar 8% van de elektrische energie om in licht en 92% in warmte. De gloeilamp heeft dus een rendement van 8%. Een spaarlamp heeft een rendement van 35%. Er gaat dus veel minder energie verloren aan warmte. Een moderne ledlamp met een rendement van 50% is nog energiezuiniger (figuur 2.19).
Het rendement van een apparaat bereken je door de nuttige energie in joule te delen door de toegevoerde elektrische energie in joule. In plaats van energie in joule kun je ook het vermogen in watt gebruiken. Dit zie je in voorbeeld 6.
Voorbeeld [6] Het rendement van een spaarlamp is 35%. Het vermogen van de lamp is 7,0 W. Bereken hoeveel warmte deze lamp per seconde produceert. Gebruik zo nodig Naslag C4 – Rekenen met procenten
Gegeven: P = 7,0 W rendement is 35%
Gevraagd: warmte per seconde
Berekening: Van de 7,0 W wordt 35% omgezet in licht en dus 65% in warmte.
De hoeveelheid warmte per seconde is dus 0,65 × 7,0 = 4,55 J
Antwoord: De spaarlamp produceert per seconde 4,55 J aan warmte.
2.18 Het energieschema van een ledlamp
12W 75 W
2.19 Een ledlamp met een vermogen van 12 W die evenveel licht geeft als een ouderwetse gloeilamp van 75 W.
Oefenen
54 Waar of niet waar? R
a Het rendement druk je uit in procenten.
b Een gloeilamp geeft meer warmte dan licht.
c Als je lichtbronnen in volgorde zet van oplopend rendement krijg je: gloeilamp – spaarlamp – ledlamp.
55 Geef van elk apparaat aan wat de toegevoerde energie is en wat de nuttige energie is. T1
a een tl-buis
b een zonnepaneel
c een mixer
56 Afbeelding A
In afbeelding A zie je het energieschema van een boormachine. Het rendement van deze boormachine is: T2
a 5,6%
B 14,4%
c 20%
D
57 Een keramische kookplaat heeft een rendement van 63% en een elektrisch vermogen van 1100 W. Bereken het nuttige vermogen dat de kookplaat levert. T1
58 Een elektromotor heeft een rendement van 95%. De motor produceert 10 W aan warmte en geluid. Bereken het elektrisch vermogen van de elektromotor. T2
59 Een zonnepaneel zet stralingsenergie van de zon om in elektrische energie. Het rendement van het zonnepaneel is 12%. Op een bepaald moment levert het paneel een vermogen van 50 W. Bereken het vermogen van de stralingsenergie die op het paneel valt. T2
60 Alwin heeft een ledlamp met een vermogen van 10 W gekocht. Op de verpakking staat dat de lamp evenveel licht geeft als een gloeilamp van 60 W. Het rendement van de ledlamp is dus groter dan dat van de gloeilamp.
a Leg uit hoeveel keer minder energie de ledlamp verbruikt in vergelijking met een gloeilamp. T1
b De gloeilamp gaat 1500 branduren mee en de ledlamp 35000 branduren. De gloeilamp kost € 2,70 en de ledlamp € 17,50. 1 kWh kost € 0,23. Bereken de prijs voor 1000 branduren voor de gloeilamp en voor de ledlamp. Reken ook de aanschafkosten mee. T2
c De verkoop van gloeilampen is sinds september 2012 verboden. Waarom zou dat zo zijn? Geef minstens één argument. T1
Capaciteit In de batterij van je mobiel zit de energie die ervoor zorgt dat de mobiel werkt. Ook een auto heeft een batterij: de accu. De elektrische energie uit de accu zorgt ervoor dat de auto start en dat alle elektrische apparaten in de auto werken.
De hoeveelheid energie die je in een accu kunt opslaan, hangt af van de spanning van de accu en de capaciteit van de accu (figuur 2.20).
Een accu die 40 uur een stroom kan leveren van 1,0 A, heeft een capaciteit van 40 Ah. Diezelfde accu kan ook 20 uur lang een stroom leveren van 2,0 A, want 2,0 A x 20 h is ook gelijk aan 40 Ah.
De capaciteit van een accu of batterij kun je dus berekenen met de formule:
C = I · t
C capaciteit in Ah I stroomsterkte in A t tijdsduur in h
Voorbeeld [7] Door de koplampen van een auto loopt een stroom van 10 A. De capaciteit van de accu is 40 Ah. Je vergeet je lampen uit te doen. Bereken hoeveel uur de autolampen blijven branden op een volle accu.
Gegeven: I = 10 A
C = 40 Ah
Gevraagd: t in h
Berekening: Vul de formule in:
C = I · t → 40 = 10 × t
Deel links en rechts door 10:
t = 40 10 = 4 h
Antwoord: De lampen blijven 4 h branden.
12 V
40 Ah 2.20 Op een accu staan de spanning en de capaciteit van de accu.
Oefenen
61 Noteer de ontbrekende woorden en getallen.
a 1000 mAh is hetzelfde als Ah. T1
b Met de formule C = I · t bereken je de van een accu. R
c Een accu met een capaciteit van 40 Ah kan 2 uur lang een stroomsterkte leveren van A. R
62 In een apparaat zit een batterij. De stroomsterkte in het apparaat is 0,3 A.
Na 8 h is de batterij leeg. Bereken de capaciteit van de batterij in Ah. T1
63 Een volle accu kan 5 h een stroom leveren van 8 A.
a Bereken de capaciteit van de accu in Ah. T1
b Beredeneer hoelang deze accu een stroom kan leveren van 4 A. T2
c Beredeneer hoelang deze accu een stroom kan leveren van 3 A. I
64 Welke batterij heeft de grootste capaciteit? T2
a Een batterij die 10 uur lang een stroom levert van 0,19 A
B Een batterij die 7 uur lang een stroom levert van 0,25 A
c Een batterij die 15 uur lang een stroom levert van 100 mA
65 De batterij van een mobiele telefoon heeft een capaciteit van 1800 mAh.
a Als je de telefoon niet gebruikt, is de batterij na 7 dagen leeg. Bereken de stroomsterkte in mA. T2
b Een oplader laadt de batterij op met een stroomsterkte van 0,90 A. Bereken hoelang het duurt voordat de telefoon is opgeladen. T2
66 De startmotor van een auto werkt op een accu. Een accu (12 V, 40 Ah) levert een stroomsterkte aan de startmotor van 240 A.
a Wat is de capaciteit van de accu? T1
a 12 V
B 40 Ah
c 240 A
b Eén startpoging duurt 15 s. Bereken hoeveel capaciteit bij één startpoging wordt gebruikt. Gebruik zo nodig Naslag C2 – Eenheden omrekenen T2
c Bereken hoeveel startpogingen je kunt doen voordat de accu leeg is. T2
67 Afbeelding B
De stroomsterkte van een batterij valt niet plotseling terug naar nul. De werkelijke stroomsterkte van een batterij is gemeten en in afbeelding B weergegeven. Leg met behulp van de grafiek uit waarom een apparaat toch stopt met werken terwijl de batterij nog niet helemaal leeg is. I
Paragraafopgaven
68 Afbeelding C
69 Afbeelding D
In afbeelding D zie je het energieschema van een spaarlamp.
Bereken het rendement van deze spaarlamp. T2
100 J
spaarlamp ? J 32 J licht warmte
De Tesla is een elektrische auto. In de folder staat bij de technische gegevens van de auto onder andere het volgende:
capaciteit accu 225 Ah
actieradius 400 km laadsnelheid 52 km per uur
a Met de auto kun je 4 uur rijden voor de accu leeg is. Bereken de stroomsterkte tijdens de rit. T1
b De laadsnelheid is gegeven in km per uur. Wat betekent een laadsnelheid van 52 km per uur? I c
Heb je het leerdoel bereikt?
R Ik ken de volgende begrippen:
Rendement
Capaciteit
T1 Ik kan rekenen met rendement en ik kan rekenen met de capaciteit in Ah.
T2 Ik kan met een energieschema het rendement bepalen en rekenen met de capaciteit in mAh.
I Ik kan redeneren met de formule voor de capaciteit.
Examentraining
70 Afbeelding E
Bij evenementen is vaak extra straatverlichting nodig. Daarom zijn er mobiele lantaarnpalen met ledlampen. Overdag wekken de lantaarnpalen met behulp van zonnecellen zelf hun energie op. Deze energie wordt opgeslagen in een accu.
a Als de zon schijnt, is het opgevangen vermogen 126 W.
Het zonnepaneel levert dan een vermogen van 18 W.
Bereken het rendement van dit zonnepaneel. T2
b Het vermogen van de 12 V ledlamp is 5,0 W.
Toon met een berekening aan dat de stroomsterkte door de ledlamp 0,42 A is. T1
c De volle accu heeft een capaciteit van 7,2 Ah.
Bereken hoelang de ledlamp kan branden op een volle accu. T1
Naar examen vmbo-KB 2015 – I
Toetsvoorbereiding
Controleer bij elke paragraaf van dit hoofdstuk of je de leerdoelen hebt bereikt. Zo niet, lees dan de uitleg nog eens goed door of bekijk de uitlegvideo’s. Maak daarna de volgende opdrachten.
1 Waar of niet waar? R
a Een eenheid van elektrische energie is kWh.
b 1 J is gelijk aan 3 600 000 kWh.
c Een eenheid van capaciteit van een accu is mAh.
d Een standaard accu van 12 V bestaat uit negen cellen.
2 Je laadt een accu op met een acculader. De lader is aangesloten op het stopcontact en heeft een rendement van 94%. De lader neemt een vermogen van 51 W op uit het stopcontact.
a Bereken het vermogen dat de oplader afgeeft aan de accu. T2
b De capaciteit van de accu is 20 Ah.
De stroomsterkte waarmee de accu oplaadt, is 4,0 A. Bereken hoelang het duurt om de accu vol te laden. T1
3 Een skilift wordt aangedreven door een elektromotor van 90 kW op een spanning van 400 V.
a Bereken de stroomsterkte door de elektromotor. T1
b De skilift werkt 8 uur per dag. 1 kWh kost € 0,20.
Bereken de energiekosten van het gebruik van de skilift per dag. T2
c Noteer het juiste woord. De motor van de skilift wordt aangesloten op het stopcontact (230 V).
De stroomsterkte in de motor is nu groter / kleiner T2
4 Afbeelding A
In afbeelding A zie je een gloeilamp met een rendement van 5% en een ledlamp.
a Laat met een berekening zien dat het nuttig vermogen van de gloeilamp 1,2 W is. T2
b De ledlamp geeft evenveel licht als de gloeilamp. Het nuttig vermogen van de ledlamp is dus ook 1,2 W.
Bereken het rendement van de ledlamp. T2
gloeilamp 24 watt ledlamp 2,4 watt a
5 Afbeelding B
In afbeelding B zie je twee metalen draden die parallel zijn aangesloten op een regelbare spanningsbron. De ene draad is van ijzer en de andere van aluminium.
a Waaraan zie je in de afbeelding dat het hier gaat om een parallelschakeling? T1
b De weerstand van de ijzerdraad is 0,36 Ω en die van de aluminiumdraad 0,12 Ω.
De vervangingsweerstand van de twee parallelle draden is: T1
a 0,12 Ω
B 0,48 Ω
c 0,090 Ω
c Door de ijzerdraad loopt een stroom van 2,0 A. Bereken de spanning van de regelbare spanningsbron. T2
d Bereken de stroomsterkte door de aluminiumdraad. I
6 Afbeelding C
In de afbeelding zie je het schakelschema van twee batterijen in serie en twee parallelle lampjes.
a Laat met een berekening zien dat de stroomsterkte door het bovenste lampje 0,10 A is. T1
b Bereken het vermogen van het bovenste lampje. T1
c Bereken de stroomsterkte die de batterijen leveren. I
7 Afbeelding D
Babette meet de stroomsterkte in een gloeilamp bij verschillende spanningen en tekent de grafiek van haar metingen.
Noteer het juiste woord. I
Er is wel / geen evenredig verband tussen de spanning en de stroomsterkte.
© 2021 Boom voortgezet onderwijs, Groningen, The Netherlands
Behoudens de in of krachtens de Auteurswet van 1912 gestelde uitzonderingen mag niets uit deze uitgave worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elek tronisch, mechanisch door fotokopieën, opnamen of enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.
Voor zover het maken van kopieën uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikelen 16h t /m 16m Auteurswet 1912 jo. besluit van 27 november 2002, Stb 575, dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoeding te voldoen aan de Stichting Reprorecht te Hoofddorp (postbus 3060, 2130 kb , www.reprorecht.nl) of contact op te nemen met de uitgever voor het treffen van een rechtstreekse regeling in de zin van art. 16l, vijfde lid, Auteurswet 1912. Voor het overnemen van gedeelte(n) uit deze uitgave in bloemlezingen, readers en andere compilatiewerken (artikel 16, Auteurswet 1912) kan men zich wenden tot de Stichting PRO (Stichting Publicatie- en Reproductierechten, postbus 3060, 2130 kb Hoofddorp, www.stichting- pro.nl).
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system, or transmitted, in any form or by any means, electronic, mechanical, recording or otherwise without prior written permission of the publisher.
isbn 978 94 9311 389 3 www.boomvoortgezetonderwijs.nl
Polaris is een RTTI-gecertificeerde methode en onderscheidt vier soorten vragen:
r Reproductievragen
t1 Trainingsgerichte toepassingsvragen
t2 Transfergerichte toepassingsvragen
i Inzichtvragen
Voor meer informatie over de RTTI-systematiek, zie www.docentplus.nl.
Boekontwerp & omslag
René van der Vooren, Amsterdam
Tekstredactie
Charlotte Journée tekstredactie, Nijmegen
Opmaak & technische tekeningen
PPMP, Wolvega