← Back to CoursesStemExpert
StemExpert
Fundamental · Werkboek · 20. Serie- en parallelschakeling
StemExpert · Brecht Corbeel · schoolium.me
StemExpert
F20. Serie- en parallelschakeling — werkboek
FFundamental · deel F5 · Elektriciteit

Werkboek · hoofdstuk 20Serie- en parallelschakeling

Eén weg of meerdere wegen: wat er gebeurt met stroom en spanning

Je begint met serie en parallel herkennen en met meters aflezen. Daarna meet je zelf, reken je aan kerstslingers, batterijen en stekkerdozen, en lees je een meetgrafiek. In de uitdagingen sluit je de meetkas aan (opdracht 20.12, voor je Habitat-portfolio), ontwerp je verlichting voor een maquette, onderzoek je hoeveel lampjes een bron aankan en reken je aan een zonnepaneel in de schaduw.

5× oefenen6× toepassen5× uitdagen± 333 min0/16 gedaan
LElektriciteit en elektronicaWWiskundig modelleren
Links valt de hele slinger uit door één lampje, rechts branden de andere gewoon verder.
Links valt de hele slinger uit door één lampje, rechts branden de andere gewoon verder.
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
20.1

Serie of parallel?

Oefenen1Begrijpen10 min
Bekijk de vier schakelingen. Zoek de knooppunten.
ABCMD
Vier schakelingen A tot D.
  1. a
    Staan de verbruikers in serie, parallel, of gemengd? Leg telkens kort uit.
    serie, parallel of gemengdwaarom?
    A
    B
    C
    D
20.2

Wat meten de ampèremeters?

Oefenen1Rekenen10 min
Een bron voedt twee lampjes en een motor, elk in een eigen tak. A meet in de hoofdleiding.
AAAA1AA2AA3M
Vier ampèremeters: A in de hoofdleiding, A1 tot A3 in de takken.
  1. a
    A1 = 0,30 A, A2 = 0,30 A en A3 = 0,60 A. Wat wijst A aan?
  2. b
    Later wijst A 1,00 A aan, A1 0,30 A en A2 0,30 A. Hoeveel stroom neemt de motor nu?
  3. c
    Wat wijst A aan als lampje 2 doorbrandt (terug met de motor op 0,60 A)?
20.3

Wat meten de voltmeters?

Oefenen2Rekenen10 min
Drie lampen staan in serie op 12 V. Over elke lamp hangt een voltmeter.
12 VL1VV1L2VV2L3VV3
Drie lampen in serie met een voltmeter over elke lamp.
  1. a
    V1 wijst 3,0 V aan en V2 4,5 V. Wat wijst V3 aan?
  2. b
    Welke twee lampen zijn waarschijnlijk dezelfde? Leg uit.
  3. c
    Welke lamp heeft de grootste weerstand? En welke brandt het felst?
  4. d
    Je zet de drie lampen parallel op dezelfde bron. Wat wijst elke voltmeter nu aan?
20.4

Vervangingsweerstand

Oefenen2Rekenen12 min
Bereken de vervangingsweerstand.
  1. a
    Vul in.
    schakelingberekening
    (a) 100 Ω en 220 Ω in serie
    (b) drie keer 47 Ω in serie
    (c) twee keer 100 Ω parallel
    (d) vier keer 60 Ω parallel
    (e) 1 kΩ en 2,2 kΩ in serie
  2. b
    Zonder te rekenen: is 100 Ω parallel met 220 Ω groter of kleiner dan 100 Ω? Waarom?
20.5

Wat als er één uitvalt?

Oefenen2Begrijpen10 min
L1 staat in serie met L2 en L3, die onderling parallel staan.
L1L2L3
Een gemengde schakeling met drie lampen.
  1. a
    Welke lampen branden als L2 doorbrandt?
  2. b
    Welke lampen branden als L1 doorbrandt?
  3. c
    Door welke lamp loopt de grootste stroom als alles werkt (drie gelijke lampen)? Leg uit.
Toepassen

Toepassen

meerdere stappen, in een context
20.6

Labo: serie en parallel meten

Toepassen3Labo45 min
Herhaal de proef uit het handboek met twee weerstanden die je van je docent krijgt (bv. 220 Ω en 470 Ω) op een voeding van 6 V of 9 V.
  1. a
    Teken de twee meetschema's (serie en parallel), met de meters op de juiste plaats.
  2. b
    Noteer je metingen voor de serieschakeling.
    I vóór R₁ (mA)I na R₂ (mA)U₁ (V)U₂ (V)U bron (V)
  3. c
    Noteer je metingen voor de parallelschakeling.
    I₁ (mA)I₂ (mA)I hoofdleiding (mA)U₁ (V)U₂ (V)
  4. d
    Kloppen de vier regels? Bereken de verschillen en verklaar ze.
  5. e
    Bereken met je metingen de vervangingsweerstand van de serieschakeling (deel de bronspanning door de stroom). Vergelijk met .
Zo wordt dit beoordeeld
Schema'sAmpèremeter in serie, voltmeter parallel over het juiste onderdeel; correcte symbolen.
MetingenVolledige tabellen met eenheden; mA en V correct afgelezen.
RegelsStroom gelijk in serie, spanningen tellen op; spanning gelijk in parallel, stromen tellen op; verschillen klein en verklaard.
VervangingsweerstandBerekend uit de metingen, vergeleken met de som, verschil verklaard (tolerantie).
20.7

De kerstslinger

Toepassen3Rekenen15 min
Een oude kerstslinger heeft 20 gelijke gloeilampjes in serie en wordt in een stopcontact van 230 V gestoken. Werk er nooit zelf aan terwijl de stekker in het stopcontact zit.
  1. a
    Welke spanning staat over elk lampje?
  2. b
    Eén lampje brandt door. Wat zie je? Leg uit.
  3. c
    Een elektricien meet (veilig, met de juiste meter) de spanning over elk lampje van de uitgevallen slinger. Over één lampje meet hij 230 V, over alle andere 0 V. Welk lampje is kapot? Verklaar de metingen.
  4. d
    Iemand vervangt het kapotte lampje door een draadje. Wat gebeurt er met de andere lampjes? Is dat verstandig?
20.8

Batterijen combineren

Toepassen3Rekenen12 min
Je hebt vier AA-batterijen van 1,5 V.
1,5 V1,5 V1,5 V1,5 V?
Vier cellen in serie; de derde zit omgekeerd in de houder.
  1. a
    Welke spanning geven de vier in serie, als ze allemaal juist zitten?
  2. b
    Welke spanning meet je in de figuur, met de derde cel omgekeerd?
  3. c
    Welke spanning geven ze als je ze alle vier parallel zet? Wat is dan het voordeel?
  4. d
    Een blokbatterij van 9 V: hoeveel cellen van 1,5 V zitten erin, en hoe staan ze geschakeld?
20.9

Een meetgrafiek lezen

Toepassen3Analyseren12 min
Gebruik de grafiek van de proef met 100 Ω en 220 Ω in serie.
01234567891011120123456789101112U bron (V)spanning (V)U₁ + U₂U₂ over 220 ΩU₁ over 100 Ω
Spanning over R₁ = 100 Ω en R₂ = 220 Ω in serie, bij verschillende bronspanningen.
  1. a
    Lees af: en bij een bronspanning van 6 V. Tel ze op.
  2. b
    Waarom is de lijn van steiler dan die van ?
  3. c
    Welk deel van de bronspanning komt over R₁? Blijft dat deel hetzelfde bij elke bronspanning?
  4. d
    Je vervangt R₂ door een tweede weerstand van 100 Ω. Teken in de grafiek de nieuwe lijn voor .
20.10

Hoeveel mag er op de stekkerdoos?

Toepassen3Rekenen15 min
Een stekkerdoos verdraagt hoogstens 16 A. Ze hangt aan een kring met een automaat van 20 A. De stroom van enkele toestellen op 230 V: stofzuiger 3,5 A, strijkijzer 10,0 A, laptoplader 0,3 A, tv 0,4 A, elektrisch vuurtje 8,7 A, haardroger 7,8 A.
  1. a
    Strijkijzer en elektrisch vuurtje samen op de stekkerdoos: hoeveel stroom? Mag dat?
  2. b
    Geef een combinatie van drie toestellen die wel mag, en een van twee toestellen die niet mag.
  3. c
    Alle zes tegelijk, verdeeld over twee stekkerdozen op dezelfde kring. Wat doet de automaat?
  4. d
    Waarom mag je stekkerdozen niet in elkaar steken?
20.11

Waarom branden ze zo zwak?

Toepassen3Begrijpen12 min
Lotte wil twee lampjes van 6 V laten branden op een batterij van 6 V. Ze zet ze achter elkaar in één lus. Beide lampjes gloeien maar zwak oranje.
  1. a
    Hoe heeft Lotte de lampjes geschakeld? Welke spanning krijgt elk lampje?
  2. b
    Teken hoe het beter kan.
  3. c
    Na de verbetering is de batterij sneller leeg. Leg uit waarom.
  4. d
    Wanneer zou je twee lampjes toch in serie zetten? Geef een voorbeeld met getallen.
Uitdagen

Uitdagen

transfer, open problemen, leerlijnen combineren
20.12

Habitat: de 12 V-verdeling van de meetkas

Uitdagen4Habitat40 min
Je werkt het schema van de meetkas af (zie het voorbeeld in het handboek). Nieuw: er komt een kleine ventilator bij (12 V, 0,20 A) die het dakraam ondersteunt op warme dagen. De voeding levert hoogstens 2 A.
  1. a
    Teken het volledige schema: voeding, hoofdzekering, ledstrip, pompje, ventilator, omvormer, en op de 5 V-kant de microcontroller met drie sensoren.
  2. b
    Bereken de stroom van de voeding als alles tegelijk werkt. Is de voeding nog groot genoeg?
  3. c
    Kies voor elke tak een zekering uit 0,25 A, 0,5 A, 1 A en 2 A, en een hoofdzekering. Motiveer.
    taknormale stroomzekeringwaarom
  4. d
    De bodemvochtsensor krijgt een kortsluiting in zijn kabel. Wat merken de ledstrip en het pompje? Wat de microcontroller?
Zo wordt dit beoordeeld
SchemaAlle verbruikers parallel, elk in een eigen tak met zekering; schakelaars in de juiste tak; sensoren parallel op 5 V.
StroomTakstromen correct opgeteld; vergeleken met 2 A.
ZekeringenTelkens net boven de normale stroom; hoofdzekering boven de som en niet groter dan de voeding verdraagt.
FoutanalyseKortsluiting op de 5 V-kant treft alleen die tak (zekering F4 of de omvormer beveiligt); de andere takken werken verder.
20.13

Ontwerp: verlichting voor een maquette

Uitdagen4Ontwerpen45 min
Je bouwt een maquette van het onderzoeksstation met drie kamers: een labo, een slaapkamer en een gang met twee deuren. Je hebt een houder met 4 AA-batterijen (6 V), lampjes van 6 V / 0,10 A, gewone schakelaars en twee wisselschakelaars. Eisen: elke kamer apart aan en uit; het licht in de gang van aan beide deuren; één hoofdschakelaar die alles uitzet.
  1. a
    Teken het schema.
  2. b
    Waar staat de hoofdschakelaar, en waarom daar?
  3. c
    Hoeveel stroom levert de batterij als alle kamers verlicht zijn? En als alleen de gang brandt?
  4. d
    Bouw je ontwerp en test elke eis. Wat zou je verbeteren?
Zo wordt dit beoordeeld
ParallelElke kamer in een eigen tak, zodat de lampjes 6 V krijgen en apart schakelen.
GangTrappenhuisschakeling met twee wisselschakelaars in de tak van de gang (hoofdstuk 18).
HoofdschakelaarIn serie in de hoofdleiding, vóór de eerste splitsing.
Berekening en testStromen correct opgeteld; alle eisen getest.
20.14

Onderzoek: hoeveel lampjes kan een batterij aan?

Uitdagen4Onderzoeken45 min
Volgens de regels zou elk extra lampje parallel even fel moeten branden, en de stroom van de bron zou telkens met dezelfde stap moeten stijgen. Klopt dat ook met een echte batterij (4,5 V) en lampjes van 3,5 V?
  1. a
    Formuleer een onderzoeksvraag en een voorspelling (met een getal).
  2. b
    Meet de stroom van de batterij en de spanning over de batterij met 1, 2, 3, 4 en 5 lampjes parallel.
    aantal lampjesI (mA)U batterij (V)helderheid
  3. c
    Zet de stroom uit in functie van het aantal lampjes.
  4. d
    Wat valt op aan de spanning van de batterij? Formuleer een besluit en een mogelijke verklaring.
20.15

Een zonnepaneel in de schaduw

Uitdagen4Rekenen20 min
Het zonnepaneel van de meetkas heeft 36 cellen in serie. In volle zon geeft elke cel ongeveer 0,5 V en laat het paneel 2,8 A door.
de lichte cel ligt in de schaduw
36 cellen in serie (de gele lijn volgt de stroom); één cel ligt in de schaduw van een tak.
  1. a
    Welke spanning geeft het paneel in volle zon?
  2. b
    Eén cel ligt in de schaduw en laat nog maar 0,3 A door. Welke stroom levert het hele paneel ongeveer, als het geen bypassdiodes heeft? Leg uit.
  3. c
    Twee zulke panelen in serie en twee in parallel: welke spanning en welke stroom geven ze samen in volle zon?
    spanningstroom
    in serie
    parallel
  4. d
    Hoe helpt een bypassdiode? Waarom is ze bij de meetkas toch geen reden om schaduw te aanvaarden?
20.16

Puzzel: weerstanden van 1 kΩ

Uitdagen4Rekenen20 min
Je hebt alleen weerstanden van 1 kΩ, zoveel als je wil. Maak de gevraagde vervangingsweerstanden met zo weinig mogelijk weerstanden.
  1. a
    Teken en verklaar: (a) 2 kΩ; (b) 500 Ω; (c) 250 Ω; (d) 1,5 kΩ.
  2. b
    Maak ongeveer 333 Ω. Hoeveel weerstanden gebruik je?
  3. c
    Uitdaging: maak 2,5 kΩ. Hoeveel weerstanden heb je minstens nodig?
ZelfevaluatieKleur per doel: lukt al / bijna / nog niet