Lesdoelen
- De leerling kan uitleggen welke gaatjes van een breadboard intern verbonden zijn en een schema correct overzetten naar het bord. LPD 17
- De leerling kan een LED correct aansluiten: lang pootje = anode = +, altijd met een voorschakelweerstand. LPD 17
- De leerling kan met de wet van Ohm (U = I × R) de waarde van een voorschakelweerstand berekenen. LPD 13
- De leerling kan spanningen in de kring meten en vergelijken met de berekening. LPD 3
- De leerling kan met een meting en observatie het verschil tussen een serie- en een parallelschakeling aantonen. LPD 17
Lesverloop (5 lesuren)
| Blok | Duur | Fase | Wat gebeurt er |
|---|---|---|---|
| 1 | 10 min | Instap | De offer-LED: de leerkracht sluit één LED rechtstreeks aan op 5 V. Flits — dood. "Vorige week zag je dit in de simulatie, dit is hoe het er in het echt uitziet. Vandaag leer je waaróm, en hoe je het voorkomt." |
| 1 | 40 min | Instructie | Breadboard-anatomie op groot scherm: rijen van 5 gaatjes horizontaal verbonden, middengeul onderbreekt, lange +/− rails in de lengte. LED-anatomie: lang pootje = anode = +. Dan de wet van Ohm met de standaardsom (zie instructie). |
| 2 | 50 min | Begeleid | Eerst simuleren in Tinkercad (5 V + 220 Ω + rode LED), dan echt bouwen op het breadboard. Meten met de multimeter: spanning over de LED (±2 V) en over de weerstand (±3 V) — samen precies de 5 V van de voeding! |
| 3 | 50 min | Zelfstandig | Rekenblad wet van Ohm: drie sommen van oplopend niveau (weerstand berekenen, stroom berekenen, andere LED-kleur). Daarna bouwen: twee LED's in serie op één weerstand — wat valt op aan de helderheid? |
| 4 | 50 min | Zelfstandig | Onderzoek serie vs. parallel: twee LED's in beide opstellingen bouwen, helderheid vergelijken, spanningen meten en alles in de vergelijkingstabel gieten. Conclusie formuleren: wanneer kies je wat? |
| 5 | 35 min | Verdieping | Uitbreidingen: derde LED erbij, blauwe LED (andere spanning — herbereken!), of de klasrecord-poging "snelste foutloze kring". Wie vastzit: debug-hoek bij de leerkracht met de drie standaardchecks. |
| 5 | 15 min | Afsluiting | Logboek: foto van de kring, de metingen naast de berekening, conclusie serie/parallel. Opruimen (weerstanden terug in het juiste vakje!). XP-moment. |
Instructie: de LED-kring en de wet van Ohm
1 · Het schema van de week
Eén LED, één weerstand, één voeding van 5 V. Dit kringetje bouw je dit jaar nog tientallen keren — in week 7 drie keer tegelijk voor het verkeerslicht.
De weerstand mag ook ná de LED staan — voor de stroom maakt dat niets uit. Wij spreken af: weerstand vóór de LED, dan ziet elk schema er in de klas hetzelfde uit.
2 · De standaardsom: welke weerstand heeft je LED nodig?
De wet van Ohm zegt: U = I × R (spanning = stroom × weerstand). Omgekeerd geldt dus R = U ÷ I. En zo reken je de voorschakelweerstand uit:
- De voeding duwt met 5 V.
- Een rode LED "eet" daarvan zelf ongeveer 2 V.
- De weerstand moet dus de rest opvangen: 5 V − 2 V = 3 V.
- De LED wil maximaal 0,02 A (= 20 mA) stroom.
- R = U ÷ I = 3 V ÷ 0,02 A = 150 Ω.
In de kast liggen geen weerstanden van exact 150 Ω — we nemen de dichtstbijzijnde standaardwaarde naar boven: 220 Ω. De LED krijgt dan iets minder dan 20 mA: hij brandt een tikkeltje minder fel, maar leeft véél langer. Te weinig weerstand = te veel stroom = de flits van de instap.
Ezelsbruggetje: de Ohm-driehoek. U bovenaan, I en R onderaan. Bedek wat je zoekt en je ziet de formule: R = U ÷ I, I = U ÷ R, U = I × R.
Serie of parallel — wat ga je zien?
Serie (achter elkaar): de 5 V wordt verdeeld over de twee LED's; ze branden allebei zwakker,
en als er één losgetrokken wordt, doven ze allebei. Parallel (naast elkaar): elke LED krijgt
de volle spanning (elk mét eigen weerstand!), beide fel, en de rest blijft branden als je er één
wegneemt. Daarom hangen de lampen bij je thuis parallel — en de score-lampjes van je flipperkast
straks ook.
Opdrachten
Kernopdracht (iedereen)
- Simuleer de kring in Tinkercad: 5 V → 220 Ω → rode LED → GND.
- Bouw ze op het breadboard (rood = +, zwart = −; lang pootje naar de weerstand).
- Meet de spanning over de LED én over de weerstand. Is de som ±5 V?
- Reken na: R = (5 V − 2 V) ÷ 0,02 A = 150 Ω. Leg uit waarom we tóch 220 Ω gebruiken.
- Bouw twee LED's in serie en daarna parallel; noteer helderheid + metingen in de tabel.
- Formuleer je conclusie en zet alles (foto, metingen, som) in het logboek.
Basis-pad
Bouwen met de foto-instructiekaart naast het breadboard, één LED-kring + één meting volstaat. De serie/parallel-proef doe je mee aan de demonstratietafel van de leerkracht en je noteert de resultaten over.
Uitbreidingen
- Blauwe LED: die eet ±3 V. Herbereken: (5 − 3) ÷ 0,02 = 100 Ω. Welke standaardwaarde kies je?
- Drie LED's parallel: bouw en meet — waarom heeft élke tak zijn eigen weerstand nodig?
- Dimmer: vervang de weerstand door een potentiometer en draai de LED feller/zwakker.
Materiaal deze week
- Per duo: breadboard, jumperdraden, batterijhouder of USB-voeding van 5 V
- LED's (rood/geel/groen + enkele blauwe voor de uitbreiding) — ruim voorraad
- Weerstanden 100 / 150 / 220 / 330 Ω gesorteerd in gelabelde vakjes
- Multimeters (iedereen heeft nu een rijbewijs!)
- Rekenblad wet van Ohm + Ohm-driehoek-poster aan de muur
- Eén offer-LED voor de instapdemo (bewust zonder weerstand)
Leerkracht-hoek
- Verwachte struikelblokken: de LED omgekeerd (lang pootje = anode = +) en het breadboard verkeerd begrepen (componenten in dezelfde rij van 5 = kortgesloten). Leer de reflex aan: bij twijfel doorgangsstand tussen twee gaatjes — piept het, dan zijn ze verbonden. Derde klassieker: rekenen met 20 in plaats van 0,02 (mA vs. A).
- Rekenangst opvangen: de standaardsom is altijd hetzelfde stramien (voeding − LED-spanning, dan delen door 0,02). Laat zwakkere rekenaars het stramien invullen in een sjabloon; begrip van de stappen telt zwaarder dan hoofdrekenen.
- Timing: het serie/parallel-onderzoek in blok 4 is de kern van LPD 17 — niet schrappen bij uitloop; snoei liever in de verdieping van blok 5.
- Kleurdiscipline vanaf nu: rood = +, zwart = −, consequent. In week 30 (bekabeling van de flipperkast) is dit goud waard.
- Vooruitblik: week 5 = schakelaars + fruitbatterij. Bestel/koop citroenen en controleer de koper- en zinkstrips. De 220 Ω-gewoonte van deze week komt terug op toets 1 (week 8).
Side quests die hier mooi bij passen
Speedrun (de LED-kring foutloos in recordtijd — pas ná de
kernopdracht) · Debug-Detective (leerkracht saboteert een kring:
LED omgekeerd of rij verschoven) · Helper (breadboard-buddy voor
een klasgenoot).