METHODECONCEPT / REDACTIE
Boom voortgezet onderwijs
AUTEURS
Ton van den Broeck
Sjef Buil
Martijn Hordijk
Constance Nomden
Wianda Sanders
POLARIS
NASK 1
BOOM VOORTGEZET ONDERWIJS
8 Geluid
8.1 Geluidstrillingen 8
8.2 Geluidssterkte 14
8.3 Frequentie 20
8.4 Horen 26
Toetsvoorbereiding 32
9 Elektriciteit en magnetisme
9.1 Magneten 36
9.2 Dynamo, microfoon en luidspreker 42
9.3 Transformator 48
9.4 Bijzondere componenten 54
9.5 Automatische schakelingen 60
Toetsvoorbereiding 66
10 Energie
10.1 Soorten energie 70
10.2 Rekenen aan energie 76
10.3 Energie omzetten 82
10.4 Warmtetransport en isolatie 88
10.5 Energiegebruik en milieu 94
Toetsvoorbereiding 100
11 Krachten gebruiken
11.1 Kracht en versnelling 104
11.2 Druk 110
11.3 Veilig in het verkeer 116
11.4 Hefbomen en katrollen 122
Toetsvoorbereiding 128
12 Krachten en constructies
12.1 Krachten tekenen 132
12.2 Krachten samenstellen 138
12.3 Krachten ontbinden 144
12.4 Momenten 150
Toetsvoorbereiding 156
Theorie 3GT CE
1 Stoffen en materialen 160
2 Elektriciteit 170
4
6
Beweging en kracht 180
Verkeer en veiligheid 190
Naslag
A Practicum 200
B Grafieken 203
C Rekenen 207
D Werken met Binas 215
E Onderzoeken 216
F Ontwerpen 218
Register van begrippen 220
Verantwoording illustraties 224
9 Elektriciteit en magnetisme
9.1 Magneten 36
9.2 Dynamo, microfoon en luidspreker 42
9.3 Transformator 48
9.4 Bijzondere componenten 54
9.5 Automatische schakelingen 60
Toetsvoorbereiding 66
9.1 Magneten
DOel Je leert wat het verschil is tussen een permanente magneet en een elektromagneet.
Permanente magneet Om een briefje aan een memobord te hangen, gebruik je een magneet. De magneet oefent een aantrekkende kracht uit op het ijzer van het memobord. Daardoor blijft het briefje goed aan het bord vastzitten. Voorwerpen die van zichzelf magnetisch zijn, noem je permanente magneten
Eigenschappen van een magneet Permanente magneten komen voor in verschillende vormen, maar hebben altijd een noordpool en een zuidpool (figuur 9.1). Als een magneet breekt, krijg je niet een losse noordpool en een losse zuidpool, maar twee magneten met elk een noordpool en een zuidpool. Deze twee magneten zijn minder sterk dan de magneet voordat hij brak.
Als je twee magneten bij elkaar houdt, stoten de gelijke polen elkaar af: noord stoot noord af en zuid stoot zuid af. Ongelijke polen oefenen een aantrekkende kracht op elkaar uit: noord en zuid trekken elkaar aan. Hierbij hoeven de magneten geen contact met elkaar te maken. De magnetische kracht werkt dus ook op afstand. Magnetische krachten werken op een beperkt aantal stoffen, zoals ijzer en nikkel. Deze stoffen worden in de buurt van een magneet zelf ook magnetisch.
Veldlijnen Wanneer je op een vel papier wat ijzervijlsel strooit en dat vlak boven een magneet houdt, zie je een patroon van lijntjes ontstaan. De kleine stukjes ijzer worden zelf ook magnetisch. Ze volgen de veldlijnen van de magneet (figuur 9.2 en 9.3). Buiten de magneet lopen de veldlijnen van noord naar zuid. Dicht bij de polen liggen de veldlijnen dicht bij elkaar. De magneet is daar het sterkst.
Kompas Op een kompas kun je zien waar het noorden is. Er zit een magnetische naald in die vrij kan draaien. De magnetische noordpool van de naald wijst altijd naar het noorden. Dat komt doordat de aarde ook magnetisch is.
9.1 a Een staafmagneet, b een hoefmagneet, c een schijfmagneet
9.2 Veldlijnen bij een magneet, zichtbaar gemaakt met ijzervijlsel
9.3 Veldlijnen getekend bij een magneet
Oefenen
1 Welke van de volgende stoffen kan een magneet aantrekken? R
a Koper
B Nikkel
C IJzer
D Aluminium
2 Afbeelding A
Je wilt de ruiten van je aquarium schoonmaken. De winkelier raadt aan een algenmagneet te gebruiken. Deze bestaat uit twee magneten. Eén magneet plaats je aan de binnenkant van de ruit, de andere aan de buitenkant. Als de magneten recht tegenover elkaar staan, kun je ze niet zomaar ronddraaien. Je voelt dan dat de magneten elkaar tegenwerken.
a Noteer het juiste woord. T1
De magneten zijn met gelijke / tegengestelde polen naar elkaar toe gericht.
b Noteer het juiste woord. T2 Magnetisme gaat wel / niet door glas heen.
3 Afbeelding B
a Waar is de magneet het sterkst? Noteer de juiste nummers. R
b Een magneet valt en breekt in twee stukken. Hoeveel noord- en zuidpolen zijn er nu? R Z N 2 1 2 3
4 Als je een ijzeren spijker met de punt bij de pool van een magneet houdt, dan wordt de spijker door de magneet aangetrokken.
Noteer het juiste woord. T1 Het ijzer wordt nu wel / niet magnetisch.
5 Noteer het ontbrekende woord. R Als je ijzervijlsel op een vel papier strooit en je houdt dat vlak boven een magneet, dan zie je de …… van de magneet.
6 Met magneetverf kun je iedere muur veranderen in een magneetbord.
a Welke stof moet er in de verf zitten? T1
b Leg uit dat de naam magneetverf eigenlijk niet juist is. T2
Elektromagneet Om metalen van ander afval te scheiden, wordt een elektromagneet gebruikt (figuur 9.4). Dit is een magneet die je met elektriciteit aan en uit kunt zetten. Een elektromagneet bestaat uit een spoel waar een elektrische stroom door gaat (figuur 9.5). Een spoel is een stroomdraad die een aantal keren ergens omheen gewikkeld is. Het aantal keren dat de stroomdraad ergens omheen is gedraaid, noem je het aantal windingen. Zo’n spoel wordt door de elektrische stroom magnetisch en krijgt een noordpool en een zuidpool. Als je de richting van de stroom door de spoel omdraait, draaien ook de polen om.
De voordelen van een elektromagneet zijn dat je deze in en uit kunt schakelen en dat je de sterkte ervan kunt aanpassen.
Sterkte van een elektromagneet De sterkte van een elektromagneet kun je op drie manieren veranderen:
het aantal windingen groter of kleiner maken;
de stroomsterkte in de spoel groter of kleiner maken;
een materiaal in de spoel plaatsen.
De sterkte van de elektromagneet is recht evenredig met het aantal windingen van de spoel en met de stroomsterkte. Wanneer het aantal windingen of de stroomsterkte tweemaal zo groot wordt, dan wordt de sterkte van de elektromagneet ook tweemaal zo groot. Een weekijzeren kern in de spoel maakt de elektromagneet sterker. Weekijzer is een materiaal dat gemakkelijk magnetisch gemaakt kan worden.
9.4 Afvalscheiding met een elektromagneet
9.5 Een elektromagneet
Oefenen
7 Waar of niet waar? R
a Een elektromagneet heeft een noordpool en een zuidpool.
b Een elektromagneet kun je aan- en uitzetten.
c De sterkte van een elektromagneet is recht evenredig met de stroomsterkte.
8 Noteer drie manieren waarop je een elektromagneet sterker kunt maken. R
9 Afbeelding C
Je maakt een elektromagneet met een batterij, een stroomdraad en een spijker. Je doet er twee proeven mee. Bij proef 1 maak je het aantal windingen drie keer zo groot. Bij proef 2 maak je de stroomsterkte drie keer zo klein.
a Leg uit of bij proef 1 de sterkte van de elektromagneet groter of kleiner wordt. T1
b Leg uit of bij proef 2 de sterkte van de elektromagneet groter of kleiner wordt. T1
c Leg uit met welke factor de sterkte van de elektromagneet in proef 1 verandert. T2
d Leg uit met welke factor de sterkte van de elektromagneet in proef 2 verandert. T2
10 Afbeelding D
Voordat restafval verbrand wordt, moet het zo goed mogelijk gescheiden worden. Metalen kun je scheiden van ander afval met een elektromagneet.
a Welk metalen voorwerp kan van ander afval gescheiden worden met een elektromagneet? T2
a Een aluminium pannendeksel
B Een ijzeren spijker C Een zilveren ring
b Leg uit waarom een elektromagneet handiger is om metalen te scheiden van ander afval dan een permanente magneet. T2
c Het materiaal in de spoel van de elektromagneet kan weekijzer of lucht zijn. Noteer het juiste woord. I Wanneer de kern van de spoel bestaat uit lucht, moet de stroomsterkte in de spoel groter / kleiner zijn dan wanneer de kern bestaat uit weekijzer.
Paragraafopgaven
11 Noem twee verschillen tussen een permanente magneet en een elektromagneet. T1
12 Afbeelding E
a Bekijk afbeelding E en noteer de ontbrekende woorden. T1
Een magneettrein zweeft boven de rails door krachten. Bij een bepaald type magneettrein bevinden zich onder de baan stukken
In het deel van de trein onder de baan zorgen …… ervoor dat de trein gaat zweven.
b Leg uit waardoor de trein kan zweven. T2
13 Afbeelding F
Binnendeuren in gebouwen worden vaak opengehouden met een magneet. Als het brandalarm afgaat, gaan alle openstaande deuren automatisch dicht.
a Leg uit welk soort magneten hiervoor worden gebruikt. T1
stukken ijzer onder tegen de baan
elektromagneten in de trein
b Op de magneet zit een rood knopje. Welk effect heeft dit knopje op de magneet? T2
Heb je het leerdoel bereikt?
R Ik ken de betekenis van de volgende begrippen:
Permanente magneet
Noordpool en zuidpool
Veldlijn
Kompas
Elektromagneet
Spoel en windingen
Weekijzeren kern
T1 Ik kan de onderdelen van een permanente magneet en van een elektromagneet beschrijven.
T2 Ik kan het verschil in werking uitleggen tussen een permanente magneet en een elektromagneet.
I Ik kan uitleggen hoe je de werking van een elektromagneet kunt beïnvloeden.
Examentraining
14 Afbeelding G en H
Jasper gaat na of tuinaarde een geleider kan zijn voor elektrische stroom (afbeelding G). In de pot met droge tuinaarde zijn twee koperen plaatjes verbonden met de bedrading en de spoel. De schakelaar staat open.
a Jasper geeft de kompasnaald een zetje. De naald draait een paar keer rond en blijft dan in een stand stilstaan. Als Jasper de naald weer een zetje geeft, dan komt deze weer in dezelfde stand tot stilstand.
Waarom gaat de kompasnaald in deze stand staan? T1 b Jasper drukt de schakelaar in. De stand van de kompasnaald verandert niet. Jasper giet een beetje kraanwater op de droge tuinaarde. Op een gegeven moment draait een punt van de kompasnaald naar het uiteinde van de spoel (afbeelding H). Leg uit waarom de kompasnaald in deze stand gaat staan. T2 c Het uiteinde van de kompasnaald (1 uit afbeelding H) is een noordpool. Noteer het juiste woord. T2
Uiteinde 2 van de kern is een noordpool / zuidpool.
Uiteinde 3 van de kern is een noordpool / zuidpool.
Naar examen vmbo-GL en TL 2021 – II
schakelaar pot met tuinaarde spoel met kern kompasnaald
9.2 Dynamo, microfoon en luidspreker
DO el Je leert hoe je met een magneet elektrische spanning kunt opwekken en hoe dit wordt toegepast.
Opwekken van elektrische energie Er wordt steeds meer elektrische energie opgewekt met windmolens. In de kop van de molen zitten een magneet en een spoel. De magneet zit vast aan een grote as (figuur 9.6). Aan die as zitten wieken. Als de wieken draaien, dan draait de magneet in de spoel. Staat er veel wind, dan draaien de wieken snel en dus de magneet ook. Er wordt dan veel energie opgewekt. Staat er weinig wind, dan bewegen de wieken langzaam en wordt er minder energie opgewekt.
Wisselspanning en gelijkspanning Als een magneet ten opzichte van een spoel beweegt, ontstaat er een elektrische spanning over de spoel. De spoel wordt dan een spanningsbron met een pluspool en een minpool. Als de magneet steeds heen en weer beweegt of ronddraait, draaien de pluspool en de minpool steeds om. Dat zie je aan de spanningsmeter in figuur 9.7. Een spanning waarbij de polen steeds wisselen, is een wisselspanning. Een spanning waarbij de polen niet wisselen, is een gelijkspanning.
Hoeveel spanning er met een magneet en spoel wordt opgewekt, hangt af van:
hoeveel windingen de spoel heeft;
hoe sterk de magneet is;
hoe snel de magneet beweegt ten opzichte van de spoel.
Wisselstroom en gelijkstroom Als je met de spoel en een apparaat een gesloten stroomkring maakt, gaat er een stroom lopen. Door de wisselspanning van de spoel wisselt de stroom steeds van richting.
Deze stroom noem je een wisselstroom. Een stroom die niet van richting wisselt, heet een gelijkstroom
De wisselspanning en de wisselstroom zorgen voor de elektrische energie waarop het apparaat werkt.
9.6 In een windmolen wekken een magneet en een spoel energie op.
9.7 Het ontstaan van wisselspanning
Oefenen
15 Waar of niet waar? R
a Als een magneet stil in een spoel ligt, ontstaat er een spanning over de spoel.
b Bij wisselstroom verandert de stroom steeds van richting.
c Als de wieken van een windmolen langzaam draaien, wordt er veel elektrische energie opgewekt.
d Om een stroom te laten lopen zijn een spanningsbron en een gesloten stroomkring nodig.
16 Noteer de juiste woorden. R
Als een magneet heen en weer beweegt in een spoel, dan wordt er in de spoel een gelijkspanning / wisselspanning opgewekt.
Hoe sneller de magneet heen en weer beweegt, hoe groter / kleiner deze spanning is.
Er gaat pas een stroom lopen als de spoel is opgenomen in een open / gesloten stroomkring.
17 Afbeelding A
Een leerling maakt een zaklamp door een stroomdraad te wikkelen om een plastic buis met daarin een magneet. Aan de uiteinden van de stroomdraad bevestigt ze een ledlampje. De buis maakt ze aan de boven- en onderkant dicht. Als de leerling de buis snel op en neer beweegt, gaat de lamp branden.
a Noteer de namen van de onderdelen 1, 2 en 3. T1
b Waardoor ontstaat er een wisselspanning over de spoel? T1
c Bedenk een manier om de lamp feller te laten branden. T2
18 Afbeelding B
In een auto wordt ook elektrische energie opgewekt met een spoel en een magneet. De magneet is via een riem verbonden met de krukas van de motor. De energie kan opgeslagen worden in de accu van de auto.
Noteer de juiste woorden. T1
Als de auto snel rijdt, wordt er veel / weinig elektrische energie opgewekt. De accu laadt dus het snelst op als de auto snel / langzaam rijdt.
Dynamo De combinatie van een spoel en een magneet in de kop van een windmolen heet een generator. Ook in een elektriciteitscentrale zetten generatoren beweging om in elektrische energie. Een generator is eigenlijk een grote dynamo. Dynamo’s kom je tegen in de motor van een auto, in een zaklamp die zonder batterijen werkt en op een fiets.
Figuur 9.8 is een tekening van een ouderwetse fietsdynamo. In de fietsdynamo is een permanente magneet verbonden met een as. De beweging van de fietsband zorgt ervoor dat de as ronddraait. Daardoor draait de magneet ten opzichte van de spoel in de dynamo. Er ontstaat dan een wisselspanning over de spoel. Deze wisselspanning laat de lampen van de fiets branden. De dynamo zet de beweging van de fietsband dus om in elektrische energie.
Microfoon Een microfoon gebruik je om geluid op te nemen of te versterken. In een dynamische microfoon zit een membraan dat vastzit aan een spoel (figuur 9.9). Geluidstrillingen laten het membraan bewegen. De spoel beweegt hierdoor om een permanente magneet. Door deze beweging ontstaat er een wisselspanning over de spoel. Dit elektrische signaal kun je versterken met een versterker of opslaan.
Luidspreker Je kunt een magneet en een spoel ook gebruiken om elektrische energie om te zetten in beweging. Dit gebeurt bijvoorbeeld in een luidspreker. In een luidspreker zit een spoel met daaromheen een permanente magneet (figuur 9.10). Deze spoel zit vast aan de conus. Als je een wisselspanning over de spoel zet, gaat er door de spoel een wisselstroom lopen. De spoel wordt dan een elektromagneet waarvan de polen steeds omwisselen. Daardoor wordt de spoel afwisselend afgestoten en aangetrokken door de permanente magneet. De spoel en de conus gaan hierdoor trillen. De conus brengt de trilling over op de lucht eromheen. Deze trilling hoor je als geluid.
spoel met koperdraad 9.8 Fietsdynamo
magneet
spoel membraan permanente magneet elektrisch signaal geluid
9.9 Dynamische microfoon
conus
spoel
magneet draden met wisselstroom
9.10 Luidspreker
Oefenen
19 Noteer de ontbrekende woorden. R
a Een dynamo zet om in
b Een grote dynamo in een elektriciteitscentrale heet een
c In een microfoon ontstaat door geluidstrillingen een
d Een luidspreker zet om in
20 Afbeelding C
In afbeelding C zie je een fietsdynamo.
Het rad komt tegen de band van de fiets.
a Leg uit hoe de magneet gaat draaien. T1
b Leg uit hoe de draaiende magneet een elektrische stroom in de spoel opwekt. T1
c Wat is de functie van de ijzeren staaf? T2
draden naar de lamp rad magneet ijzeren staaf spoel C
N Z
21 Een luidspreker zet een elektrisch signaal om in geluid. Dat gaat in een aantal stappen.
Noteer de nummers van de stappen hieronder in de juiste volgorde. T1
1 De spoel en de conus gaan trillen.
2 Er loopt een wisselstroom door de spoel.
3 De spoel wordt afwisselend afgestoten en aangetrokken door de permanente magneet.
4 De spoel wordt een elektromagneet met wisselende polen.
5 Er staat een wisselspanning over de spoel.
6 De conus brengt de trilling over op de lucht eromheen.
22 Bij een popconcert zie je veel luidsprekers aan en op het podium. De zangers zingen in een microfoon.
a Noteer twee onderdelen die zowel in een luidspreker als in een microfoon zitten. T1
b Noteer de juiste woorden. T1
De microfoons worden gebruikt om het geluid op te nemen / te versterken. Over de spoel in een microfoon ontstaat een gelijkspanning / wisselspanning.
c Leg uit waarom een luidspreker alleen met wisselspanning werkt. T2
23 In een waterkrachtcentrale wordt in een generator met stromend water elektrische energie opgewekt. Noteer de twee onderdelen in de generator die hiervoor nodig zijn. T1
Paragraafopgaven
24 Afbeelding D
Een knijpkat is een zaklantaarn zonder batterijen. Aan de buitenkant van een knijpkat zit een knop, die je afwisselend indrukt en loslaat. Door de beweging van de knop gaat er binnen in de knijpkat een magneet ronddraaien.
a Welk onderdeel moet, naast de magneet, ook in de knijpkat aanwezig zijn? T1
b Leg uit waardoor de lamp van de knijpkat gaat branden. T2
c Noteer het juiste woord. T1
Door de lamp van de knijpkat loopt een gelijkstroom / wisselstroom.
25 Een luidspreker kun je ook gebruiken als een microfoon. De conus vervang je dan door een klein trilplaatje waar je tegen praat.
Het trilplaatje is bevestigd aan de spoel in de luidspreker. Leg uit hoe een elektrisch signaal ontstaat als je tegen de aangepaste luidspreker praat. I
26 Afbeelding E
In afbeelding E zie je een elektrische tandenborstel op een oplader staan. In de oplader zit een spoel. Deze is aangesloten op de wisselspanning van het stopcontact. In de tandenborstel zit een accu.
a Leg uit dat de spoel in de oplader werkt als een elektromagneet. T2
b In de tandenborstel zit een onderdeel dat de spanning levert voor de accu. Welk onderdeel is dit? T2
c Leg uit hoe de spanning over dit onderdeel ontstaat. I
Heb je het leerdoel bereikt?
R Ik ken de betekenis van de volgende begrippen:
Wisselspanning en gelijkspanning
Wisselstroom en gelijkstroom
Generator en dynamo
Microfoon en luidspreker
T1 Ik kan uitleggen hoe wisselspanning ontstaat en hoe je deze in sterkte kunt variëren.
T2 Ik kan de werking van een dynamo, een microfoon en een luidspreker uitleggen.
I Ik kan in de praktijk het verschil in werking van een microfoon en een luidspreker herkennen.
Examentraining
27 Afbeelding F
Britt heeft een Mini Kin gekocht. Deze heeft ze op haar fiets gemonteerd. In de Mini Kin zit een windmolen die verbonden is met een ingebouwde dynamo. Zo wordt de bewegingsenergie van de molen omgezet in elektrische energie. Met deze elektrische energie wordt een accu opgeladen.
a Welke twee onderdelen in de dynamo zijn van belang voor het opwekken van elektrische energie? R
b Je kunt de opgewekte spanning van de dynamo niet direct gebruiken voor het opladen van de accu. Noteer de juiste woorden. T1
De dynamo geeft gelijkspanning / wisselspanning.
De accu wordt opgeladen met gelijkspanning / wisselspanning.
Naar examen vmbo-GL en TL 2014 – II
28 Afbeelding G
Een naafdynamo is een fietsdynamo die in de naaf van het voorwiel is ingebouwd. Door de naaf zit een as. Die draait rond tijdens het fietsen. Leg uit of het uitmaakt of de magneet of de spoel verbonden is met de as. I
Naar examen vmbo-GL en TL 2017 – II
9.3
Transformator
DO el Je leert hoe een transformator werkt en waar je hem voor gebruikt.
Transformator Een laptop laad je niet rechtstreeks via het stopcontact op. De spanning van het stopcontact is te groot voor de laptop. Daarom gebruik je een adapter (figuur 9.11). In een adapter zit een transformator. Een transformator verandert de elektrische spanning. De transformator in een laptopadapter brengt de spanning van 230 V omlaag naar bijvoorbeeld 19 V. Ook bij halogeenverlichting verandert een transformator de spanning. Een transformator (figuur 9.12) bestaat uit:
Twee spoelen. De eerste spoel noem je de primaire spoel, de tweede de secundaire spoel. De spoelen raken elkaar niet.
Een weekijzeren kern waar de spoelen omheen zijn gewonden.
Werking van een transformator Een transformator werkt zo:
Je sluit de primaire spoel aan op een wisselspanningsbron, bijvoorbeeld het stopcontact. Deze levert de primaire spanning. De stroomkring van het stopcontact en de primaire spoel noem je de primaire kring.
Door de primaire spoel gaat een wisselstroom lopen. De spoel wordt dan een elektromagneet. Door de wisselstroom wisselen de magneetpolen van de spoel steeds om.
Het weekijzer versterkt het wisselende magnetische veld van de primaire spoel en geeft dit door aan de secundaire spoel. In de secundaire spoel ontstaat een spanning: de secundaire spanning.
De secundaire spoel is een spanningsbron geworden. Als er een gesloten secundaire kring is, gaat er een secundaire wisselstroom lopen (figuur 9.13).
Een transformator transformeert de spanning omhoog als de secundaire spoel meer windingen heeft dan de primaire spoel.
Heeft de secundaire spoel minder windingen dan de primaire spoel, dan wordt de spanning omlaaggetransformeerd.
Het symbool van een transformator (figuur 9.13) vind je ook in Binas tabel 14.
primaire spoel secundaire spoel
9.12 Onderdelen van een transformator
9.13 Het symbool van een transformator in een schakeling
9.11 Adapter van een laptop
29 Waar of niet waar? R
a Een transformator werkt alleen op wisselspanning.
b Een transformator kan de spanning alleen omlaagtransformeren.
c De primaire spoel is aangesloten op de spanningsbron die de primaire spanning levert.
30 Afbeelding A
Noteer bij elk getal de juiste naam. Kies uit: secundaire spoel / weekijzer / veldlijnen / primaire spoel. R
31 Het aantal windingen van de secundaire spoel is groter dan die van de primaire spoel. Noteer de juiste woorden. R
De secundaire spanning is dan kleiner dan / gelijk aan / groter dan de primaire spanning.
32 Afbeelding B
Op een adapter staat ‘Input 230 V/0,5 A’ en ‘Output 5 V/2,4 A’.
a Leg uit dat deze adapter een transformator bevat. T2
b Heeft de primaire spoel van de transformator (input) in de adapter meer of minder windingen dan de secundaire spoel (output)? T1
c Bereken het vermogen dat deze adapter afgeeft. Gebruik zo nodig Theorie 3GT – 2.4. T2
12 W USB power adapter
Input: 230 V / 0,5 A
Output: 5 V / 2,4 A B
Oefenen
Rekenen aan een transformator Of een transformator de spanning omhoog- of omlaagtransformeert, hangt af van het aantal windingen van de primaire en de secundaire spoel. Het verband tussen de primaire en secundaire spanning en het aantal windingen van de primaire en de secundaire spoel is:
n p n s = U p U s
n p aantal windingen van de primaire spoel
n s aantal windingen van de secundaire spoel
U p spanning over de primaire spoel in V
U s spanning over de secundaire spoel in V
Je kunt ook zonder de formule rekenen met verhoudingen. Hoe je dat doet, zie je in Naslag C5 – Rekenen met verhoudingen.
Ideale transformator In een energiecentrale wordt elektrische energie opgewekt. Hoogspanningsleidingen brengen die energie naar de huizen. Over deze hoogspanningsleidingen staat een zeer hoge wisselspanning van 380 kV. Bij de huizen transformeren transformatoren deze spanning in een aantal stappen omlaag naar 230 V. Zie figuur 9.14.
Bij het transformeren moet zo weinig mogelijk vermogen verloren gaan. Je spreekt van een ideale transformator als er bij het omhoogof omlaagtransformeren van de spanning geen vermogen verloren gaat. In figuur 9.15 zie je hoe je het elektrisch vermogen berekent. Bij een ideale transformator geldt dus:
P p = P s → U p · I p = U s · I s
Voorbeeld [1] De primaire spoel van een transformator sluit je aan op een stopcontact. De secundaire spoel heeft 20 windingen en levert een spanning van 4,6 V. Bereken het aantal windingen van de primaire spoel.
Gegeven: U p = 230 V
U s = 4,6 V
n s = 20
Gevraagd: n p
Berekening: U p U s = n p n s → 230 4,6 = n p 20 → 50 = n p 20
Vermenigvuldig links en rechts met 20:
n p = 20 × 50 = 1000
Antwoord: Het aantal windingen van de primaire spoel is 1000.
elektriciteitscentrale hoogspanningsstation transformatorstation transformatorhuisje woonhuis
hoogspanningslijn
lokale hoogspanningslijn ondergrondse kabel ondergrondse middenspanningskabel
9.14 Bij transport van elektriciteit worden transformatoren gebruikt.
P = U · I
P elektrisch vermogen in W
U spanning in V I stroomsterkte in A
9.15 Vermogen berekenen
Oefenen
33 Noteer de ontbrekende woorden. R
a Het aantal van een spoel geef je aan met de letter n
b Het symbool voor de spanning over de secundaire spoel is
c Met de formule P = U · I bereken je
34 Waar of niet waar? T1
a De primaire spoel van een transformator heeft 500 windingen. De secundaire spoel heeft 20 windingen. De spanning wordt omhooggetransformeerd.
b Stel dat U p U s = 5. Dit betekent dat de secundaire spoel vijf keer zoveel windingen heeft als de primaire spoel.
35 Noteer de juiste woorden. R
Een energiecentrale transformeert de spanning omhoog / omlaag voor het transport naar de huizen. Bij de huizen wordt de spanning omhoog / omlaag getransformeerd. De primaire spoel van de transformator bij de huizen heeft meer / minder windingen dan de secundaire spoel.
36 Met een transformator wordt een spanning van 230 V omlaaggetransformeerd naar 12 V.
De primaire spoel heeft 460 windingen. Bereken het aantal windingen van de secundaire spoel. T1
37 Je sluit een transformator aan op 230 V.
De primaire spoel heeft 330 windingen, de secundaire spoel heeft 44 windingen. Bereken de secundaire spanning. T1
38 Op een adapter voor een laptop staat ‘input 230 V/1,5 A’ en ‘output 16,5 V/3,65 A’.
a Bereken het primaire vermogen van de transformator in deze adapter. T1
b Ga met een berekening na of de transformator in de adapter ideaal is. T2
39 Afbeelding C
Op een website staan de gegevens van een adapter.
a Bereken de verhouding tussen de windingen van de primaire en de secundaire spoel. T1
b De transformator in de adapter is ideaal. Bereken de primaire stroomsterkte. T2
Aantal pluggen 1
Kabellengte 180 cm
Kleur Wit
Plugmaat 5,5 × 2,1 mm
Spanning in 230 V
Spanning uit 12 V
Stroomsterkte 1000 mA
Verbruik 12 W
40 Met een hoogspanningskabel wordt een vermogen van 250 MW getransporteerd bij een spanning van 380 kV.
Bereken de stroomsterkte in de hoogspanningskabel. Gebruik zo nodig Naslag C1 –Voorvoegsels T1
Paragraafopgaven
41 Afbeelding D
Een ouderwetse deurbel werkt op een lage spanning van ongeveer 8 V. Je kunt zo’n deurbel dus niet zomaar aansluiten op 230 V. Je hebt een transformator nodig. Deze wordt ook wel een beltrafo genoemd.
a Hoeveel keer wordt de netspanning omlaaggetransformeerd? T1
b In de beltrafo bevindt zich een secundaire spoel van 32 windingen. Bereken het aantal windingen van de primaire spoel. T1
c Er zijn ook moderne draadloze deurbellen te koop. Wat is de spanningsbron van een draadloze deurbel? T2
230 V
42
Een ideale transformator heeft een rendement van 100%. Je verwacht dat het rendement in de praktijk lager is. Dat wil je nagaan bij de transformator in een oplader. Hoe kun je dat doen? I
a De transformator openmaken en het aantal windingen van beide spoelen tellen.
B De spanning over beide spoelen meten.
C De stroomsterkte in beide spoelen meten.
D De stroomsterkte in en de spanning over beide spoelen meten.
43 Twee leerlingen willen een wisselspanning van 15 V omhoogtransformeren naar 75 V. Ze kunnen kiezen uit drie spoelen:
spoel A met 100 windingen;
spoel B met 500 windingen;
spoel C met 2500 windingen.
Laat met een berekening zien welke twee combinaties van spoelen ze hiervoor kunnen gebruiken. T2
Heb je het leerdoel bereikt?
R Ik ken de betekenis van de volgende begrippen:
Adapter
Transformator
Halogeenverlichting
Primaire kring
Secundaire kring
Ideale transformator
T1 Ik kan de spanning en het aantal windingen van een spoel in een transformator berekenen.
T2 Ik kan rekenen met de formule voor een ideale transformator.
I Ik kan beredeneren hoe je kunt nagaan of een transformator ideaal is.
8 V
Examentraining
44 Afbeelding E / Werkblad 9.44 / Binas tabel 14
René en Jeroen onderzoeken een transformator. De primaire spoel van de transformator is via een energiemeter aangesloten op netspanning. Op de secundaire spoel is een autolampje aangesloten. René en Jeroen meten de spanning over en de stroom door het lampje.
a Op het werkblad staat een afbeelding van het vereenvoudigde schakelschema. Maak op het werkblad dit schema compleet met het lampje, de spanningsmeter en de stroommeter. T2
b Jeroen sluit het autolampje (45 W/12 V) aan op een spanning van 12 V. Bereken de stroomsterkte die Jeroen op de stroommeter afleest. T1
c René leest op de primaire spoel (U p = 230 V) af dat deze 500 windingen heeft. De secundaire spanning is 12 V. Bereken het aantal windingen van de secundaire spoel. Neem aan dat de transformator ideaal is. T1
d René leest op de energiemeter het opgenomen vermogen van de transformator af. Wat is waar over het opgenomen vermogen, als de transformator niet ideaal is? I
a Het opgenomen vermogen is groter dan het afgestane vermogen.
B Het opgenomen vermogen is kleiner dan het afgestane vermogen.
C Het opgenomen vermogen is gelijk aan het afgestane vermogen.
Naar examen vmbo-GL en TL 2017 – I
9.4 Bijzondere componenten
DO el Je leert wat de functie is van een aantal bijzondere componenten in automatische schakelingen.
Componenten in schakelingen De deur van een koelkast gaat vaak open en dicht. Daardoor verandert de temperatuur in de koelkast steeds. Een automatische schakeling in de koelkast zorgt ervoor dat een pomp met koelvloeistof de lucht in de koelkast koelt als dat nodig is. In automatische schakelingen komen vaak bijzondere componenten voor.
NTC In de automatische schakeling van een koelkast zit een NTC (negatieve temperatuur-coëfficiënt). Zie figuur 9.16. Als de temperatuur stijgt, wordt de weerstand van een NTC kleiner. De stroomsterkte in de schakeling wordt dan groter. De stroomsterkte zegt dus iets over de temperatuur. Een NTC wordt daarom als elektronische temperatuursensor gebruikt om de temperatuur te meten.
LDR Er zijn buitenlampen die automatisch aangaan als het donker is. In zo’n lamp zit een schemerschakeling. Een belangrijk onderdeel daarvan is de LDR (light dependent resistor). Zie figuur 9.17. Als er minder licht op een LDR valt, neemt de weerstand van de LDR toe. Er loopt dan een kleinere stroom door de schakeling. De stroomsterkte zegt dus iets over de hoeveelheid licht. Een LDR wordt daarom ook gebruikt in een belichtingsmeter van een camera.
Diode Een laptop sluit je met een oplader aan op een stopcontact. Op het stopcontact staat een wisselspanning, maar de laptop werkt op gelijkspanning. Daarom zitten er in de oplader diodes. Een diode laat een elektrische stroom maar in één richting door. In figuur 9.18 zie je in het symbool van de diode een driehoekige pijl. De richting van de pijl geeft aan in welke richting de diode stroom doorlaat. Diodes in een oplader zorgen voor een gelijkstroom in de laptop.
Led Een led (light emitting diode) is een diode die licht geeft als er stroom door loopt (figuur 9.19). Je komt deze diodes tegen in ledlampen en als signaallampjes in elektrische apparaten, zoals een modem en een televisie. Leds bestaan in verschillende kleuren. Ze zijn klein en energiezuinig en gaan lang mee.
In Binas tabel 14 vind je de symbolen van allerlei elektrische componenten.
Oefenen
45 Welke beschrijving hoort bij welke component? R
Beschrijving
a Laat elektrische stroom maar in één richting door.
B Hoe hoger de temperatuur, hoe kleiner de weerstand.
C Hoe minder licht, hoe groter de weerstand.
Component
1 NTC
2 LDR
3 Diode
46 Componenten worden in allerlei apparaten gebruikt. Noteer voor de volgende apparaten welke component erin gebruikt wordt. T1
a Een digitale thermometer
b Een zonnescherm dat bij te veel zonlicht automatisch omlaaggaat
c Een gelijkrichter die van een wisselstroom een gelijkstroom maakt
47 Afbeelding A / Werkblad 9.47
In afbeelding A zie je het schakelschema van een schakeling met een lampje, een diode en een spanningsbron.
a Geef op het werkblad met pijlen de richting van de stroom in de schakeling aan. T1
b Leg uit of het lampje licht geeft. T2
48 Binas tabel 14
a Teken het schakelschema van een serieschakeling van een lampje, een LDR en een batterij. T1
b Je schijnt plotseling met een zaklamp op de LDR. Het lampje in de schakeling geeft nu: T2
a meer licht.
B minder licht. C evenveel licht.
49 Een led is aangesloten op een batterij van 1,2 V. De weerstand van de led is 75 Ω.
a Bereken de stroomsterkte door de led. Gebruik zo nodig Theorie 3GT – 2.1. T2
b Je vervangt de batterij van 1,2 V door een batterij van 1,3 V. Wat gebeurt er dan met de stroomsterkte door de led? T2 a
Automatisch schakelen Een lamp kun je met een schakelaar zelf aan- en uitzetten. Er zijn ook schakelingen waarin een schakelaar automatisch open- of dichtgaat. Twee voorbeelden van zulke automatische schakelaars zijn het reedcontact en het relais
Reedcontact Een reedcontact bestaat uit een glazen buisje met daarin twee smalle strookjes metaal (figuur 9.20). Deze raken elkaar niet. Een reedcontact is een onderdeel van een stroomkring. Normaal gesproken is de stroomkring onderbroken, omdat de strookjes metaal elkaar niet raken. Houd je een magneet bij het reedcontact, dan trekken de strookjes elkaar aan en wordt de stroomkring gesloten. Zie figuur 9.21.
Een reedcontact wordt veel gebruikt in een eenvoudig inbraakalarm, bijvoorbeeld bij een raam. Aan het raam zit dan een magneet, in het raamkozijn een reedcontact. Als het raam dicht is, zit de magneet dicht bij het reedcontact. De strookjes metaal raken elkaar dan en de schakelaar is dicht. Zodra het raam opengaat, wordt het contact tussen de strookjes verbroken en gaat een alarm af. Ook een fietscomputer werkt met een reedcontact en een magneet. De magneet zit op een spaak van het wiel. Het reedcontact zit op de voorvork. Elke keer als de magneet langs het reedcontact gaat, geeft het reedcontact een signaal aan de computer. Die berekent daarmee de snelheid.
Relais Een relais bestaat uit een spoel met een weekijzeren kern en een ijzeren strip met een veer. De spoel zit in de stroomkring links in figuur 9.22. In de stroomkring rechts zitten de strip en het apparaat dat je aan of uit wilt zetten, hier een lamp. De stroomkring met de spoel wordt door een schakelaar (S1) gesloten. Er loopt dan een kleine stroom door de spoel. Hierdoor wordt de spoel een elektromagneet. Deze trekt het ijzer van de strip aan. Hierdoor wordt bij S2 de stroomkring met de lamp gesloten en gaat de lamp branden. Bij het schakelen met een relais hoor je een klik. In figuur 9.23 zie je het symbool van een relais.
Een relais wordt bijvoorbeeld gebruikt bij apparaten die een grote stroomsterkte of spanning nodig hebben. Bijvoorbeeld de startmotor van een auto en buitenlampen met een bewegingsdetector. Met de kleine stroom in de eerste stroomkring kun je dan veilig de stroomkring met het apparaat sluiten.
9.20 Reedcontact
9.21 Werking van een reedcontact
9.22 Werking van een relais
1 = weekijzeren kern
2 = spoel
3 = ijzeren strip
V relais
9.23 Schakelschema bij figuur 9.22
Oefenen
50 Waar of niet waar? R
a Een reedcontact werkt met een magneet.
b Met een elektromagneet kun je op afstand schakelen.
c Bij een relais heb je twee verschillende stroomkringen.
51 Noteer van elke eigenschap of het een eigenschap is van een reedcontact, van een relais of van beide. R
a Werkt met magnetisme
b Bevat twee metalen strookjes
c Bevat een elektromagneet
52 Afbeelding B
a In de afbeelding zie je een schakeling met een relais. Hoeveel stroomkringen zijn er? T1
b In welke stroomkring zit de elektromagneet? Noteer het juiste nummer. T1
c In welke schakeling zit de verbruiker? Noteer het juiste nummer. T1
53 Een fietscomputer werkt met een magneet en een reedcontact.
a Leg uit dat het reedcontact heel even sluit als de magneet langs het reedcontact komt. T1
b Het sluiten zorgt voor een korte spanningspuls. Leg uit hoe dit gebeurt. T2
54 Als je in een auto de richtingaanwijzers gebruikt, hoor je steeds als de lamp aangaat een klik. Tegenwoordig komt dit geluid uit een luidsprekertje, maar in oudere auto’s wordt het veroorzaakt door een elektrisch onderdeel in de schakeling. Welk onderdeel is dit? T1
55 Afbeelding C
Een installatieautomaat schakelt alle stroom in een groep uit als de stroomsterkte te groot is. Er gaat in dat geval een stroom door een spoel. De weekijzeren kern trekt een schakelaar aan en zo wordt de stroomkring verbroken. Door de zwarte hendel om te zetten kun je de stroomkring weer herstellen. Met welke elektrische schakelaar is een installatieautomaat te vergelijken? T2
Paragraafopgaven
56 Afbeelding D
Een relais heeft een maakcontact (M) en een breekcontact (B).
Als de deur van een stal niet goed dichtzit, moet er een lamp bij die stal gaan branden. Noteer het juiste woord. T2 De lamp is aangesloten op het maakcontact / breekcontact
57 Afbeelding E / Binas tabel 14
Een NTC wordt gebruikt om de temperatuur te meten. Daarvoor is de NTC opgenomen in een serieschakeling met een spanningsbron en een gewone weerstand.
a Teken het schakelschema van deze schakeling. T1
b Afbeelding E is een diagram van de weerstand van de NTC en de temperatuur. Door de NTC loopt een stroom van 25 mA. De spanning over de NTC is 2,0 V. Bepaal de temperatuur die hierbij hoort. Bereken hiervoor eerst de weerstand van de NTC. Gebruik zo nodig Theorie 3GT – 2.1. T2
c Als er stroom door de NTC loopt, wordt de NTC warm. De gewone weerstand zorgt ervoor dat de stroom niet te groot wordt.
Leg uit waarom de weerstand nodig is voor een betrouwbare temperatuurmeting met de NTC. I
Heb je het leerdoel bereikt?
R Ik ken de betekenis van de volgende begrippen:
Automatische schakeling
NTC
Elektronische temperatuursensor
Schemerschakeling
LDR
Diode en led
Reedcontact en relais
Inbraakalarm
T1 Ik kan de werking van de elektrische componenten NTC, LDR, diode, led, reedcontact en relais omschrijven.
T2 Ik kan de functie van elektrische componenten in een schakeling uitleggen.
I Ik kan verschillende elektrische componenten combineren in een schakeling en uitleggen wat dat betekent voor de werking van de schakeling.
Examentraining
58 Afbeelding F
Jurian heeft een bouwpakket voor een schemerschakelaar. Met deze schakeling gaat een lamp branden als het donker wordt. Voor het onderdeel dat maar in één richting stroom doorlaat, staat in de handleiding een waarschuwing:
Let op de plus- en de minpool!
a Bij welk elektronica-onderdeel hoort deze waarschuwing? T1
a diode
B LDR
C relais
b Jurian heeft de schakeling gebouwd en het wordt donker. Noteer het juiste woord. R
Als het donker is, is de weerstand van de LDR klein / groot.
Naar examen vmbo-GL en TL 2017 – II
59 Werkblad 9.59
Je hebt een zaklampje met twee leds. Elke led werkt op een spanning van 3,6 V. Maak het schakelschema op het werkblad compleet met de twee leds. I
Naar examen vmbo-GL en TL 2018 – I
9.5 Automatische schakelingen
DO el Je leert hoe je met elektrische componenten automatische schakelingen kunt maken.
Transistor In een computer zitten veel elektrische componenten, bijvoorbeeld schakelaars. Een reedcontact en een relais zijn niet geschikt als schakelaar, want deze zijn te groot. Een transistor is een kleinere elektronische schakelaar die wel gebruikt kan worden in computers.
Een transistor heeft drie aansluitingen (figuur 9.24): de basis (b), de collector (c) en de emitter (e). In figuur 9.25 zie je een schakeling met een transistor. De schakelaar aan de linkerkant is open en er loopt geen stroom door de basis van de transistor. De verbinding tussen de collector en de emitter geleidt dan niet. Daardoor loopt er ook geen stroom door de zoemer. Als je de schakelaar sluit, loopt er een kleine stroom door de basis van de transistor. Deze stroom schakelt een grote stroom van de collector naar de emitter in. Daardoor gaat de zoemer aan. Net als een relais schakelt een transistor dus met een kleine stroom een grotere stroom in.
Transistoren worden ook gebruikt in schakelingen voor een automatische deurbediening, bijvoorbeeld in winkels met schuifdeuren die automatisch open- en dichtgaan.
Condensator Als je een autodeur opendoet, gaat er een lampje in de auto aan. Doe je deur daarna weer dicht, dan blijft het lampje nog even aan. Daarvoor zorgt een condensator in de schakeling van het lampje. Zie figuur 9.26. Een condensator kan elektrische energie opslaan en later weer afgeven. Een condensator bestaat uit twee metalen platen, van elkaar gescheiden door een isolator.
In figuur 9.27 zie je een schakeling met een condensator. Als je de schakelaar sluit, gaat er een stroom door de schakeling lopen. De lamp gaat aan en de condensator wordt opgeladen. Als je de schakelaar opent, wordt de condensator de spanningsbron voor de lamp. De lamp blijft aan tot de condensator zo ver ontladen is dat de lamp niet genoeg energie meer krijgt.
9.24 Transistor met basis b, collector c en emitter e e b c
9.25 Transistorschakeling
9.26 Condensator condensator lamp batterij +
9.27 Condensatorschakeling
Oefenen
60 Waar of niet waar? R
a Een transistor werkt als schakelaar.
b Een transistor geleidt altijd stroom.
c Een condensator kan elektrische energie opslaan.
61 Binas tabel 14
a Noteer de namen van de drie aansluitingen van een transistor. R
b Noteer de juiste woorden. R
Een transistor schakelt als er wel / niet een stroompje door de basis gaat. Er gaat dan wel / niet een grote stroom van de collector naar de emitter.
c Teken het symbool van een transistor. T1
62 Binas tabel 14
a Noteer de ontbrekende woorden. R
Een condensator bestaat uit twee …… platen. De platen zijn gescheiden door een …… .
b Een condensator kan in een schakeling wel / niet een elektrische stroom laten lopen. T1
c Teken het symbool van een condensator. T1
63 Afbeelding A
In afbeelding A zie je een wafer. Op deze wafer zitten duizenden transistoren. In een fabriek wordt de wafer in stukken gezaagd en worden de transistoren op een microchip gezet. Leg uit waarom een transistor beter geschikt is als schakelaar op een microchip dan een relais of een reedcontact. T2
64 Noteer voor de volgende situaties welke component gebruikt wordt. Kies uit: transistor / condensator. T1
a De afzuiging in het toilet blijft nog even werken als je het toilet verlaat.
b Een straatlantaarn gaat automatisch aan als het donker wordt.
65 Afbeelding B
In afbeelding B wordt de werking van een transistor uitgelegd met water. Als er water door 1 stroomt, gaat het klepje (2) open en stroomt er water van 3 naar 4.
Noteer van onderdelen 1, 3 en 4 welke aansluitingen van een transistor ze voorstellen. T2
1
Automatische schakelingen In deze en in de vorige paragraaf ben je een aantal automatische schakelingen tegengekomen:
een temperatuurregeling in een koelkast;
een schemerschakeling met een lamp die aangaat als het donker is;
een inbraakalarm dat een alarm laat afgaan als een raam opengaat;
een automatische deurbediening.
Automatische schakelingen hebben drie onderdelen: een sensor, verwerkers en een actuator. Zie figuur 9.28.
Sensoren Er zijn bijzondere weerstanden die reageren op veranderingen in de omgeving. Bijvoorbeeld op temperatuur (NTC), licht (LDR), warmte of druk. Die weerstanden kun je gebruiken als sensoren. Sensoren geven een elektrisch signaal af.
In figuur 9.29 zie je het hele schakelschema van een schemerschakeling. Het signaal van de LDR zegt iets over de hoeveelheid licht in de omgeving. Een LDR is daarom de sensor in de schemerschakeling.
Verwerkers Andere componenten in een automatische schakeling verwerken het signaal van de sensor. Daarom noem je deze componenten verwerkers. Voorbeelden van verwerkers zijn een relais, een transistor en een condensator.
In figuur 9.29 zie je dat in een schemerschakeling een transistor als verwerker zit. Als het donker wordt, valt er steeds minder licht op de LDR. De weerstand van de LDR wordt dan groter. Hierdoor wordt de stroom door de LDR kleiner. Er loopt dan een grotere stroom door weerstand 2 en de basis van de transistor. Als deze stroom groot genoeg is, gaat de transistor geleiden. Er gaat dan een grote stroom van de collector naar de emitter en door de lamp.
Actuator Een automatische schakeling is ontworpen om iets te laten gebeuren zonder dat je daar zelf iets voor hoeft te doen. Het onderdeel dat in actie komt, noem je de actuator. Een actuator krijgt een signaal van de verwerkers. In de schemerschakeling van figuur 9.29 is de lamp de actuator. De lamp gaat branden als de transistor geleidt en er daardoor een stroom door de lamp loopt.
9.28 De onderdelen van een automatische schakeling e b 2 1 c +
9.29 Schakelschema van een schemerschakeling
Oefenen
66 Noteer van elke component of het een sensor, een verwerker of een actuator is. R
a Een motor
b Een relais
c Een NTC
d Een condensator
e Een lamp
f Een LDR
67 a Noteer drie grootheden waarop een bijzondere weerstand kan reageren. R
b Noteer bij elke grootheid uit vraag a een automatische schakeling waarin die grootheid gemeten wordt. T1
68 Afbeelding C / Binas tabel 14
In afbeelding C zie je het schakelschema van een automatisch zonnescherm.
a Noteer de naam van de sensor in deze schakeling. T1
b Noteer de naam van de verwerker in deze schakeling. T1
c Noteer de naam van de actuator in deze schakeling. T1 M
69 Soms zie je een verkeerslicht op rood staan als je aan komt rijden en springt het ineens op groen als je vlakbij bent.
a Leg uit of dit een voorbeeld van een automatische schakeling is. T1
b Wat kan de sensor in de schakeling zijn? T1
c Wat is de actuator in deze schakeling? T1
70 Sommige autoruiten zijn ‘geblindeerd’. Die zijn donkerder gemaakt. Je kunt dan wel makkelijk van binnen naar buiten kijken, maar andersom is moeilijker. In Nederland gelden hier strenge regels voor. Om te testen of de ruit niet te donker is, heeft de politie een testapparaat.
a Wat is de sensor in dit apparaat? T1
b Een apparaat is zo gemaakt dat er een piepje gaat als de ruit te donker is. Wat is in dit geval de actuator? T2
71 Werkblad 9.71 / Binas tabel 14
Een ventilator gaat automatisch aan als het te warm is. De motor van de ventilator is opgenomen in een schakeling met een batterij, een weerstand, een transistor en een NTC.
a Wat is de sensor in deze schakeling? T1
b Wat is de verwerker in deze schakeling? T1
c Wat is de actuator in deze schakeling? T1
d Teken op het werkblad de ontbrekende onderdelen in het schakelschema. T2
Paragraafopgaven
72 Een stil inbraakalarm werkt met een magneet op een raam en in het raamkozijn een schakeling met een batterij, een reedcontact, een transistor, een weerstand en een led.
a Noteer de juiste woorden. T1
Als het raam opengaat, dan opent / sluit het reedcontact.
Er loopt dan een stroom door de basis / collector / emitter van de transistor.
Daardoor gaat er een stroom lopen van de collector naar de emitter / emitter naar de collector van de transistor en brandt de led.
b Teken het schakelschema van deze schakeling. Let goed op hoe je de led aansluit.
Zet een weerstand in serie met de led. I
c Je wilt het alarm laten werken met een luidspreker die op een hoge spanning werkt.
Je moet dan: T2
a het reedcontact vervangen door een relais.
B de transistor vervangen door een relais.
C de led vervangen door een relais.
d Noteer het juiste woord. T2
Als je de polen van de batterij andersom aansluit, werkt de schakeling wel / niet
Heb je het leerdoel bereikt?
R Ik ken de betekenis van de volgende begrippen:
Transistor
Basis, collector en emitter
Automatische deurbediening
Condensator
Sensor, verwerker en actuator
T1 Ik kan beschrijven hoe een transistor en een condensator werken en uit welke onderdelen een automatische schakeling bestaat.
T2 Ik kan uitleggen hoe automatische schakelingen werken.
I Ik kan een automatische schakeling ontwerpen.
Examentraining
73 Afbeelding D
Als je de deur van een auto opent, gaat er in de auto een lampje branden. Bij het sluiten van de deur gaat na enige tijd het licht vanzelf uit. De schakeling die daarvoor zorgt, zie je in afbeelding D. Is de deur open, dan is de schakelaar gesloten. Als je de deur sluit, gaat de schakelaar open.
a Noteer de juiste woorden. T1
Als de deur opengaat, loopt er een stroom naar de basis / collector / emitter, waardoor de transistor schakelt.
Tegelijkertijd wordt de condensator opgeladen / ontladen
Als de deur dichtgaat, loopt er een stroom van de condensator naar de transistor / het lampje.
Het lampje brandt totdat de accu / condensator / transistor leeg is.
b Als de deur gesloten wordt, brandt het lampje nog ongeveer 10 seconden. Het is mogelijk een lichtere of een zwaardere condensator in de schakeling te plaatsen. In een zwaardere condensator kun je meer energie opslaan.
Wat zal er met het lampje gebeuren als in deze schakeling een zwaardere condensator wordt gebruikt? T2
a Het lampje gaat kapot.
B Het lampje gaat feller branden.
C Het duurt korter voor het lampje uitgaat.
D Het duurt langer voor het lampje uitgaat.
schakelaar van de deur
Naar examen vmbo-GL en TL 2012 – II
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 Afbeelding A / Werkblad T1
a Noteer de juiste woorden. R
De noord- en zuidpool van een magneet stoten elkaar af / trekken elkaar aan
Twee noordpolen of twee zuidpolen van een magneet stoten elkaar af / trekken elkaar aan
b Teken op het werkblad de magnetische veldlijnen rond de magneet. T1
2 Een elektromagneet bestaat uit een spoel waar stroom door loopt.
a Noteer twee manieren waarop je een elektromagneet sterker kunt maken. R
b Een elektromagneet wordt gebruikt om metaal uit afval te scheiden. Welke metalen kun je met een elektromagneet uit het afval halen? R
3 Afbeelding B
Een windmolen gebruikt de energie uit de wind om elektrische energie op te wekken. In de windmolen zitten een magneet en een spoel.
a Hoe heet het onderdeel van de windmolen waarin de magneet en de spoel zitten? R
b Leg uit hoe in dat onderdeel elektrische energie wordt opwekt. T2
4 Afbeelding C
In opladers van mobiele apparaten zit een transformator.
a Wat is de functie van een transformator in een oplader? T1
b Op een telefoonoplader staat: ‘Output 6 V/1,2 A’. De secundaire spoel van de transformator heeft 40 windingen. Bereken het aantal windingen van de primaire spoel. T1
c Stel dat de transformator ideaal is. Bereken de stroomsterkte in de primaire spoel. T2
B
C
Z N
5 Elektrische apparaten uit de Verenigde Staten kun je niet zomaar in Europa gebruiken. In de Verenigde Staten is de spanning op het stopcontact namelijk 110 V. Mike maakt een omvormer voor een espressomachine uit de VS.
Noteer de juiste woorden. T1
De spanning moet omhoog / omlaag getransformeerd worden.
De primaire spoel van de transformator moet daarom meer / minder windingen hebben dan de secundaire spoel.
In de omvormer moet gelijkspanning / wisselspanning worden omgezet in gelijkspanning / wisselspanning. Daarvoor is in de omvormer een transistor / diode nodig.
6 In een koelcel wordt de temperatuur constant op 4 °C gehouden. Als het warmer wordt in de koelcel, moet er gekoeld worden. Daarvoor is een automatische schakeling met een koelmotor nodig.
a Welke component kan in deze schakeling als sensor gebruikt worden? T1
a LDR
B Led
C NTC
b Teken het symbool van deze component. T1
c Wat is de actuator in deze schakeling? T1
7 Afbeelding D / Werkblad T7
In sommige auto’s hoor je een zoemer als de lichten nog aan zijn als je de auto hebt uitgezet en uitstapt. In de schakeling zitten een reedcontact en een transistor. Afbeelding D is een deel van het schakelschema.
a Teken op het werkblad de symbolen van de transistor en van het reedcontact op de juiste plaats in de schakeling. T2
b Geef op het werkblad aan wat de basis, de collector en de emitter van de transistor zijn. T1
c Noteer de juiste woorden. T1
Als het reedcontact sluit, loopt er een stroom door de basis / collector / emitter Hierdoor kan er een grote stroom gaan lopen van de basis / collector / emitter naar de basis / collector / emitter. Je hoort dan het geluid van de zoemer.
8 Jonge kinderen zijn soms bang in het donker. In dat geval kan een nachtlampje heel handig zijn. Een nachtlampje gaat aan als het donker wordt.
a Welke sensor zit er in de schakeling van een nachtlampje? T1
b Welke verwerker zit er in de schakeling? T2
c Teken het schakelschema van de schakeling van het nachtlampje. I
© 2022 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 elektronisch, 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 6442 021 0 www.boomvoortgezetonderwijs.nl
Polaris is een RTTIgecertificeerde methode en onderscheidt vier soorten vragen:
r Reproductievragen
t1 Trainingsgerichte toepassingsvragen
t2 Transfergerichte toepassingsvragen
i Inzichtvragen
Voor meer informatie over de RTTIsystematiek, zie www.docentplus.nl.
Boekontwerp & omslag
René van der Vooren, Amsterdam
Tekstredactie
Charlotte Journée tekstredactie, Nijmegen
Opmaak & technische tekeningen PPMP, Wolvega