Stroomsterkte, spanning, weerstand en vermogen

Lespagina: echoesof.science/school/nl/electricity/ages-15-16/ · Werkblad voor leerlingen: echoesof.science/school/nl/electricity/ages-15-16/print/

Leerdoelen

I = ΔQ/Δt gebruiken en het verschil kennen tussen conventionele stroomzin en elektronenstroom.
U = I·R en de regels voor weerstanden in serie en parallel toepassen.
Vermogen (P = UI, I²R, U²/R) en energie in J en kWh berekenen.
De weerstand van een draad onderzoeken en de methode evalueren.

Lesverloop

Tijd	Activiteit
5 min	Starter: waarom staat er op een gsm-lader 5 V, 2 A? Wat is het vermogen?
10 min	Lees de tekst; één voorbeeld met de wet van Ohm en één met parallel.
25 min	Practicum weerstand van een draad per twee.
5 min	Zet R uit tegen L; bespreek opwarming en contactweerstand.
5 min	Quiz, of Kringrekenaar als huiswerk.

Materiaal voor de proef

Ongeveer 1,2 m dun weerstandsdraad van constantaan of nichroom, langs een meterlat geplakt
Een gelijkspanningsbron met lage spanning of een batterijpakket (max. 3 V) en een schakelaar
Een ampèremeter en een voltmeter (of twee multimeters)
Snoeren met krokodillenklemmen
Extra: een vaste weerstand om de kring te beschermen

Veiligheid: Alleen lage spanning (max. 3 V). Het weerstandsdraad kan bij korte lengtes heet worden: schakel uit tussen de metingen en raak de draad niet aan terwijl er stroom loopt. Sluit de draad nooit rechtstreeks over de spanningsbron aan zonder de ampèremeter en de schakelaar.

Veelvoorkomende misvattingen

Leerlingen denken misschien…	In werkelijkheid…
Stroom raakt op terwijl hij rond een kring loopt.	De stroom is overal in een serielus dezelfde; energie wordt overgedragen aan de onderdelen.
Weerstanden parallel toevoegen verhoogt de totale weerstand.	Het verlaagt ze: er zijn meer wegen voor de stroom.
Een kWh is een eenheid van vermogen.	Het is een eenheid van energie: 3,6 × 10⁶ J.

Antwoorden werkblad

U = I·R. I = 9 / 47 ≈ 0,19 A.
Serie: 50 Ω. Parallel: 1/Rp = 1/20 + 1/30 = 5/60, dus Rp = 12 Ω.
E = 0,06 kW × 150 h = 9 kWh; 9 × € 0,30 = € 2,70.
Een rechte door (ongeveer) de oorsprong: R ∝ L. Fouten: opwarming van de draad (uitschakelen tussen metingen), contactweerstand aan de klemmen, de lengte aflezen tot aan de rand van de klem.

Antwoorden quiz

Een lading van 30 C passeert een punt in 10 s. De stroomsterkte is… 3 A. I = ΔQ/Δt = 30/10 = 3 A.[1]
Een batterij van 6 V stuurt 0,5 A door een weerstand. De weerstand is… 12 Ω. R = U/I = 6/0,5 = 12 Ω.[2]
Twee weerstanden van 10 Ω in parallel hebben samen een weerstand van… 5 Ω. 1/Rp = 1/10 + 1/10 = 1/5.[3]
Een waterkoker trekt 10 A uit een net van 230 V. Het vermogen is… 2300 W. P = I·U = 10 × 230 = 2300 W.[4]
Een verwarming van 2 kW werkt 3 uur. De verbruikte energie is… 6 kWh. E = P·t = 2 kW × 3 h = 6 kWh.[4]
In een metaaldraad bewegen de elektronen… tegen de conventionele stroomzin in. De conventionele stroomzin is de richting waarin positieve lading zou bewegen.[1]

Verder gaan

Herhaal met een dikkere draad van hetzelfde materiaal. Voorspel en test daarna hoe de doorsnede R beïnvloedt.

Bronnen in deze les

[1] College Physics 2e AP, 20.1 Current (OpenStax, Rice University): betrouwbaarheid Hoog
[2] College Physics 2e, 20.2 Ohm's Law: Resistance and Simple Circuits (OpenStax, Rice University): betrouwbaarheid Hoog
[3] College Physics 2e, 21.1 Resistors in Series and Parallel (OpenStax, Rice University): betrouwbaarheid Hoog
[4] College Physics, 20.4 Electric Power and Energy (OpenStax, Rice University): betrouwbaarheid Hoog
[5] College Physics 2e AP, 18.2 Conductors and Insulators (OpenStax, Rice University): betrouwbaarheid Hoog

Volledige lijst met links en een opmerking over de betrouwbaarheid van elke bron: echoesof.science/school/nl/electricity/sources/

Privacy: de lespagina's hebben geen advertenties, geen tracking en geen cookies. Quizantwoorden en spelscores blijven in de browser van de leerling. Voor elke leeftijd komt er een korte video.

← terug naar de les