← Back to CoursesStemExpert
StemExpert
Fundamental · Werkboek · 19. Spanning, stroom en weerstand
StemExpert · Brecht Corbeel · schoolium.me
StemExpert
F19. Spanning, stroom en weerstand — werkboek
FFundamental · deel F5 · Elektriciteit

Werkboek · hoofdstuk 19Spanning, stroom en weerstand

Wat een multimeter meet, en waarom één eenvoudige regel zoveel verklaart

Je begint met omzetten en aflezen, gaat dan meten en rekenen in echte situaties, en eindigt met problemen waarin je de wet van Ohm moet combineren met wat je weet over materialen, veiligheid en onderzoeken. Opdracht 19.13 is een bouwsteen voor de meetkas van Habitat: bewaar ze in je portfolio.

5× oefenen5× toepassen4× uitdagen± 255 min0/14 gedaan
LElektriciteit en elektronicaWWiskundig modellerenOOnderzoeken en meten
Meten is weten: de spanning over de ledstrip van de meetkas.
Meten is weten: de spanning over de ledstrip van de meetkas.
Hoe lees je een opdracht?
Drie tredenOefenen Toepassen Uitdagen

Elk hoofdstuk bouwt op: eerst oefenen (één stap, direct toepassen), dan toepassen (meerdere stappen, in een context), dan uitdagen (transfer, open problemen, andere leerlijnen erbij).

De StemExpert-schaal5

Eén moeilijkheidsschaal van 1 tot 9 over de drie niveaus heen: Fundamental loopt van 1 tot 4, Intermediate van 3 tot 7, Expert van 6 tot 9. Zo zie je dat de uitdaging van het ene niveau de oefening van het volgende is.

Oefenen

Oefenen

één stap, direct toepassen
19.1

Omzetten

Oefenen1Rekenen8 min
Stromen en weerstanden schrijf je in de eenheid die het handigst leest. Zet om.
  1. a
    mA
  2. b
    A
  3. c
    Ω
  4. d
    kΩ
  5. e
    kΩ
19.2

Welke meter staat waar?

Oefenen1Begrijpen8 min
In deze kring staan twee meters, M1 en M2. Hun letters zijn weggelaten.
M1R9 VM2
Een batterij van 9 V, een weerstand en twee meters.
  1. a
    Welke meter is een ampèremeter?
    • AM1
    • BM2
    • Callebei
    • Dgeen van beide
  2. b
    Leg uit hoe je dat aan het schema ziet.
  3. c
    Wat meet M2?
19.3

Ohm in een tabel

Oefenen2Rekenen12 min
Vul de ontbrekende waarden in. Schrijf je berekening eronder, met eenheden.
  1. a
    Bereken de ontbrekende waarden.
    UIRberekening
    (a)9 V450 Ω
    (b)0,25 A48 Ω
    (c)5 V20 mA
    (d)230 V10 A
Hint
Omvormen: , , . Zet mA eerst om naar A.
19.4

Het scherm aflezen

Oefenen2Begrijpen10 min
Een leerling meet met een multimeter. Wat betekent het scherm telkens?
  1. a
    De knop staat op mA⎓ (bereik 200 mA), het scherm toont 47.3. Hoe groot is de stroom in ampère?
  2. b
    De knop staat op V⎓ (bereik 2 V), het scherm toont OL. Wat is er aan de hand en wat doe je?
  3. c
    De knop staat op Ω (bereik 2 kΩ), het scherm toont 0.220. Welke weerstand meet je, in ohm?
  4. d
    De knop staat op V⎓, het scherm toont -8.97. Wat betekent het minteken?
19.5

Kleurcode

Oefenen2Rekenen8 min
Gebruik de tabel met de kleurcode uit het handboek.
  1. a
    rood - rood - bruin - goud
  2. b
    geel - violet - rood - goud
  3. c
    bruin - zwart - oranje - zilver
  4. d
    Welke ringen heeft een weerstand van 330 Ω met een tolerantie van 5 %?
Toepassen

Toepassen

meerdere stappen, in een context
19.6

Labo: de weerstand van een onbekende weerstand

Toepassen3Labo45 min
Je krijgt een weerstand waarvan de kleurringen afgeplakt zijn. Bepaal zijn waarde met metingen, niet met de ohmmeter. Bouw de kring met een ampèremeter in serie en een voltmeter parallel.
  1. a
    Teken het schakelschema van je opstelling.
  2. b
    Meet bij minstens vijf verschillende spanningen tussen 0 en 9 V.
    U (V)I (mA)I (A)U / I (Ω)
  3. c
    Zet je metingen in een grafiek met horizontaal en verticaal. Teken de best passende rechte.
  4. d
    Gedraagt dit onderdeel zich als een ohmse weerstand? Waaraan zie je dat?
  5. e
    Bepaal de weerstand. Vergelijk daarna met de ohmmeter en met de kleurcode (haal de tape eraf).
Zo wordt dit beoordeeld
SchemaCorrecte symbolen; ampèremeter in serie, voltmeter parallel over de weerstand.
MetingenMinstens vijf metingen, eenheden in de kop van de tabel, stroom omgezet naar A.
GrafiekAssen met grootheid en eenheid, passende schaal, punten nauwkeurig, rechte door de oorsprong.
BesluitWaarde van R met eenheid; vergelijking met ohmmeter en kleurcode; verschil verklaard (meetfout, tolerantie).
19.7

Ledstrip en zekering

Toepassen3Rekenen15 min
In de meetkas hangt een ledstrip op 12 V. Een leerling meet een stroom van 0,42 A. De ledstrip wordt beveiligd met een zekering. In de schuif liggen zekeringen van 0,25 A, 0,5 A, 1 A en 5 A.
  1. a
    Bereken de weerstand van de ledstrip (in bedrijf).
  2. b
    Welke zekering kies je? Leg uit waarom de andere drie niet goed zijn.
  3. c
    Een tweede, identieke ledstrip wordt er parallel naast gezet. Welke stroom levert de bron nu? Welke zekering kies je dan?
Hint
Een zekering moet de normale stroom doorlaten, maar zo snel mogelijk doorbranden als er (veel) meer stroom loopt.
19.8

Twee onderdelen in één grafiek

Toepassen3Analyseren12 min
Een leerling meet de stroom door twee onbekende onderdelen bij verschillende spanningen.
0123456789100255075100125150175200U (V)I (mA)onderdeel Aonderdeel B
Gemeten stroom door twee onderdelen A en B.
  1. a
    Welk onderdeel heeft de grootste weerstand? Leg uit met de grafiek, zonder te rekenen.
  2. b
    Bepaal de weerstand van A en van B. Kies een punt dat je nauwkeurig kan aflezen.
  3. c
    Teken in dezelfde grafiek de lijn van een weerstand van 100 Ω.
19.9

Foutenjacht

Toepassen3Begrijpen12 min
Bekijk de drie opstellingen. In elk schema staat een meter; soms twee.
Opstelling 1VAOpstelling 2VOpstelling 3AV
Drie leerlingen willen de stroom door de lamp en de spanning over de lamp meten.
  1. a
    Wat gaat er mis in opstelling 1? Wat zie je gebeuren als je de kring sluit?
  2. b
    Wat gaat er mis in opstelling 2? Brandt de lamp?
  3. c
    Opstelling 3 is correct. Wat meet elke meter?
19.10

Waar loopt het watermodel mank?

Toepassen2Begrijpen10 min
Het watermodel vergelijkt een stroomkring met een gesloten waterleiding met een pomp.
  1. a
    Vul de vergelijking aan: bron ↔ ; spanning ↔ ; stroomsterkte ↔ ; weerstand ↔ .
  2. b
    Geef één situatie waarin het watermodel een fout antwoord zou voorspellen.
Uitdagen

Uitdagen

transfer, open problemen, leerlijnen combineren
19.11

Hoe lang moet de draad zijn?

Uitdagen4Rekenen20 min
Voor een verwarmingselement in de meetkas gebruik je nichroomdraad. Een stuk van 1,00 m heeft een weerstand van 4,0 Ω. Het element komt op een 12 V-voeding en mag hoogstens 1,2 A trekken.
  1. a
    Welke weerstand moet het element minstens hebben?
  2. b
    Hoe lang moet de draad dan minstens zijn? Leg uit welk verband je gebruikt.
  3. c
    Een klasgenoot stelt voor een even lange draad te nemen die twee keer zo dik is (twee keer zoveel doorsnede). Wat gebeurt er met de stroom? Is dat een goed idee?
Hint
De weerstand van een draad is recht evenredig met zijn lengte (twee keer zo lang = twee keer zoveel weerstand).
19.12

Waarom 230 V gevaarlijk is en 12 V niet

Uitdagen4Rekenen20 min
De weerstand van het menselijk lichaam hangt af van de huid én van de spanning. Bij lage spanning beschermt droge huid goed: van hand tot hand, als orde van grootte, 100 kΩ; natte huid ongeveer 1 kΩ. Bij 230 V slaat de huid door en valt die bescherming weg: dan is de weerstand van hand tot hand ook met droge handen maar ongeveer 1 à 2 kΩ (reken met 1,5 kΩ), en met natte handen ongeveer 1 kΩ. Een stroom vanaf ongeveer 30 mA door het lichaam kan het hart verstoren. In Belgische badkamers schakelt een differentieelschakelaar af bij een lekstroom van 30 mA.
  1. a
    Bereken de stroom door het lichaam in de vier situaties.
    situatieweerstandstroom
    12 V, droge handen100 kΩ
    12 V, natte handen1 kΩ
    230 V, droge handen1,5 kΩ
    230 V, natte handen1 kΩ
  2. b
    Welke situaties zijn gevaarlijk? Waarom maakt droge huid bij 230 V bijna geen verschil, en bij 12 V wel?
  3. c
    Waarom werken we in de meetkas met 12 V en niet met 230 V, ook al is er water in de buurt?
19.13

Habitat: het stroombudget van de meetkas

Uitdagen3Habitat30 min
In de meetkas komen drie verbruikers op één 12 V-voeding van 2 A: de ledstrip (weerstand in bedrijf 30 Ω), een waterpompje (gemeten: 0,65 A bij 12 V) en een 5 V-omvormer voor de microcontroller (trekt 0,15 A aan de 12 V-kant). Alle verbruikers staan parallel op de voeding.
  1. a
    Bereken de stroom door de ledstrip en de weerstand van het pompje.
  2. b
    Hoeveel stroom levert de voeding als alles tegelijk aanstaat? Is de voeding groot genoeg?
  3. c
    Teken waar je de ampèremeter plaatst om alleen de stroom van het pompje te meten.
  4. d
    Noteer in je portfolio: welke zekering komt er per verbruiker? Motiveer.
Zo wordt dit beoordeeld
BerekeningenWet van Ohm correct omgevormd; eenheden overal; stromen parallel opgeteld.
MeetplanAmpèremeter in serie in de tak van het pompje, niet in de hoofdleiding.
Keuze zekeringenTelkens net boven de normale stroom, met uitleg.
19.14

Onderzoek: een weerstand met een potlood

Uitdagen4Onderzoeken45 min
Grafiet (de 'mine' van een potlood) geleidt stroom. Met een zacht potlood (6B) teken je een dikke streep op papier. Hangt de weerstand van die streep af van haar lengte, zoals bij een metalen draad?
  1. a
    Formuleer een onderzoeksvraag en een hypothese.
  2. b
    Welke variabele verander je, welke meet je, en welke hou je gelijk? Noem er minstens drie die je gelijk houdt.
  3. c
    Voer het onderzoek uit en noteer je metingen.
    lengte (cm)R (kΩ)
  4. d
    Zet je resultaten in een grafiek en formuleer een besluit.
ZelfevaluatieKleur per doel: lukt al / bijna / nog niet