Elektronica/Passieve componenten/Weerstand: verschil tussen versies
Verwijderde inhoud Toegevoegde inhoud
k Wijzigingen door 83.84.140.247 hersteld tot de versie na de laatste wijziging door Mattias.Campe |
aanpassingen, correcties, etc. |
||
Regel 3:
[[Afbeelding:Resistors-photo.JPG|thumb|Verschillende soorten weerstanden]]
Een weerstand is een passieve component die de stroom in een elektrische kring beperkt. Een gesloten elektrische kring met een bron zonder enige (noemenswaardige) vorm van weerstand is een kortsluiting. In zo'n kring kan de stroom theoretisch oneindig groot worden. In de praktijk wordt de stroom begrensd door de interne weerstand van de bron en de weerstand van de geleiders, die echter vaak te verwaarlozen zijn ten opzichte van de inwendige weerstand van de bron. Meestal wordt bij een kortsluiting de stroom zo groot, dat een of meer componenten in de schakeling door verhitting defect zullen raken. De elektrische energie wordt door de weerstand omgezet in warmte.
Een weerstand laat dus wel
In een schematische voorstelling wordt een weerstand getekend als een niet-gevulde rechthoek met twee aansluitingen:
Regel 12:
== De wet van Ohm ==
Weerstand is een grootheid die meestal met het symbool ''R'' aangeduid wordt. De eenheid waarin weerstand wordt uitgedrukt is de ohm, met als symbool
▲Weerstand is een grootheid die meestal met het symbool ''R'' aangeduid wordt. De eenheid waarin weerstand wordt uitgedrukt is de ohm, met als symbool Ω (de Griekse hoofdletter Omega). Weerstand staat rechtstreeks in verband met de spanning en de stroom doorheen een circuit volgens "de wet van Ohm", genoemd naar Georg Ohm. Die wet zegt dat de stroom door een circuit recht evenredig is met de aangelegde spanning. de constante verhouding tussen spanning en stroom is de weerstand:
{{Formule|
Regel 20 ⟶ 19:
* '''I''': De stroom doorheen het circuit (A)
* '''U''': De bronspanning (de spanning over het volledige circuit) (V)
* '''R''': De weerstand van het circuit (
}}
Regel 31 ⟶ 30:
(plaats hier het archetypische elektronisch schema "bron + weerstand")
Men zegt dat een spanning "over" een weerstand staat. Het is in feite die spanning die in de wet van Ohm gebruikt wordt. Bij een circuit met slechts één weerstand staat de bronspanning volledig over die ene weerstand. Net zoals een lamp die rechtstreeks aan een bron gekoppeld is, kan genieten van de volledige spanning van die bron. De spanning over een weerstand wordt schematisch aangegeven door een pijl
Stel dat in bovenstaand schema de bron een spanning levert van 12V en de weerstand 10.
Regel 41 ⟶ 40:
* '''I''': De stroom doorheen het circuit (A)
* '''U''': De bronspanning (de spanning over het volledige circuit) (V)
* '''R1''': De hoeveelheid weerstand geboden door de weerstand genaamd ''R1'' (
}}
Regel 47 ⟶ 46:
== Serieschakelingen ==
Indien twee weerstanden na elkaar worden geschakeld, zal de stroom door beide
▲Indien twee weerstanden na elkaar worden geschakeld, zal de stroom door beide moet vloeien, en zal niet de volledige bronspanning over elke weerstand terug te vinden zijn. De spanning zal opgedeeld worden tussen de twee weerstanden volgens de verhouding van hun weerstandswaarden. De weerstanden worden gezegd in serie te staan en de schakeling wordt wel spanningsdeler genoemd.
Op analoge wijze kunnen ook meer dan twee weerstanden in serie geschakeld worden.
Regel 54 ⟶ 52:
::[[Afbeelding:Weerstand-serie.svg|300px]]
Met de wet van Ohm kan de spanning over elk van beide weerstanden berekend worden. De stroom ''I'' die door een circuit met twee in serie geschakelde weerstanden ''R1'' en ''R2'' loopt, zal van deze twee weerstanden de gezamenlijke weerstand ''R1+R2'' ondervinden. Als de bronspanning ''U'' is volgt:
:<math> I = \frac{U}{R1+R2}</math>
Regel 69 ⟶ 67:
Bij pure serieschakelingen is het zo dat de volledige weerstand van het circuit ('''Rt''') gelijk is aan de som van alle weerstanden. In dit geval: '''R1''' + '''R2''' = '''Rt'''. Waarbij we '''Rt''' de totale weerstand noemen, of de
De som van '''U1''' en '''U2''' is de bronspanning.
De laatste formule hierboven kan
We kunnen de eigenschappen van serieschakelingen met de volgende formuletjes
{{Formule|
Regel 95 ⟶ 93:
===Oefeningen===
Om hier wat meer voeling mee te krijgen, is het
{{Vragen|
|vragen=
* Hoe groot is de stroom door een schakeling met bronspanning '''U''' van 5V geschakeld met een weerstand '''R''' van
* Twee weerstanden van elk
* Drie weerstanden zijn in serie geschakeld aan een bron die 5V spanning levert. De weerstanden hebben de volgende waarden:
** '''R1''' =
** '''R2''' =
** '''R3''' =
Geef de spanning over '''R1''', '''R2''' en '''R3'''.
}}
== Parallelschakelingen ==
Twee weerstanden die in serie geschakeld wordt een ''spanningsdeler'' genoemd. Dit omdat het de spanning die over de twee weerstanden wordt aangelegd opdeelt. De spanning tussen de geleider die de twee weerstanden met elkaar verbindt en de 0V referentie (aarding), is hetzelfde als de spanning over de tweede weerstand. Het is echter niet zonder meer mogelijk om bijvoorbeeld de bronspanning in
▲Twee weerstanden die in serie geschakeld wordt een ''spanningsdeler'' genoemd. Dit omdat het de spanning die over de twee weerstanden wordt aangelegd opdeelt. De spanning tussen de geleider die de twee weerstanden met elkaar verbindt en de 0V referentie (aarding), is hetzelfde als de spanning over de tweede weerstand. Het is echter niet zonder meer mogelijk om bijvoorbeeld de bronspanning in tweeen te delen en dan een verbruiker te schakelen over '''R2''' met de gedachte dat die verbruiker dan aangesloten is op de helft van de bronspanning. Dit kan niet, omdat je dan een parallelschakeling hebt met de verbruiker en '''R2'''. Hier zullen we de eigenschappen van zo'n parallelschakeling bekijken.
(schema van parallel geschakelde weerstanden in een kringetje hier)
Als je nu zelf even stroompje speelt, komm je in bovenstaande schakeling
Een andere manier om het te bekijken is de volgende:
Regel 122 ⟶ 119:
Dus hoe meer weerstanden parallel, hoe beter de totale schakeling zal geleiden. Om uit te vinden hoe we de vervangingsweerstand van meerdere parallel geschakelde weerstanden berekenen, beschouwen we eerst de geleidbaarheid.
Het is het omgekeerde van weerstand is geleidbaarheid. Hoie minder weerstand, hoe beter de geleiding. ''Geleidbaarheid'' heeft als symbool Y en de eenheid S (siemens).
{{Formule|
Regel 128 ⟶ 125:
|grootheden=
* '''Yt''': De totale geleidbaarheid van alle parallel geschakelde weerstanden (S)
* '''Rt''': De totale vervangweerstand van alle parallel geschakelde weerstanden (
* '''Yx''': De geleidbaarheid van weerstand Rx (S)
* '''Rx''': De weerstand van weerstand Rx (
}}
Als we in een formule
Stel dat we drie weerstanden hebben: '''R1''', '''R2''' en '''R3'''
(Figuur van een parallelschakeling)
Regel 146 ⟶ 143:
Rt &=& 3925\Omega\end{matrix}</math>
We zien hier dat de gezamelijke weerstand van de drie ver onder de
:''Bij parallelschakelingen zal de vervangingsweerstand steeds kleiner zijn dan de kleinste weerstand in de schakeling.'''
Regel 157 ⟶ 154:
|formule=<math>Rt = \frac{R}{n}</math>
|grootheden=
* '''R''': De waarde van elke weerstand (
* '''n''': Hoeveel weerstanden met R weerstand er parallel over elkaar zijn geschakeld
* '''Rt''': De totale weerstand van de n weerstanden parallel (
}}
Voor
{{Formule|
|formule=<math>Rt = \frac{R1 \cdot R2}{R1 + R2}</math>
|grootheden=
* '''R1''': Waarde van de eerste weerstand (
* '''R2''': Waarde van de tweede weerstand (
* '''Rt''': De totale weerstand van de
}}
Regel 210 ⟶ 207:
# Verklaar waarom de vier lampjes parallel aangesloten op een bron even fel branden (indien de bron dit aankan) als één lampje aangesloten op die bron. Waarom is dat bij een serieschakeling niet het geval?
# Je hebt een kleine 5V spanningsbron die maximum 22mA stroom kan aanbieden, indien de stroom hoger is zal de bron kapot gaan. Toen er een elektrisch apparaatje op aangesloten was vloeide er 15 mA doorheen de schakeling. Een roekeloze gebruiker sluit parallel op de ene verbruiker een tweede belasting aan met een weerstand van 1kΩ. Zal de bron blijven werken?
# Een geleider heeft een weerstand van 0,6Ω. Door een onoplettendheid wordt deze
}}
== Gemengde schakelingen ==
In bovenstaand onderdeel hadden we het over een schakeling waarbij een verbruiker parallel met één van de twee weerstanden van een spanningsdeler werd geplaatst.
Dit is een gemengde schakeling. Dat wil zeggen dat we er zowel een serieschakeling als een parallelschakeling in terug vinden. De serieschakeling bestaat uit
We kunnen van deze schakeling de
Uiteraard kan zo'n gemengde schakeling op
Het makkelijkste is om parallel geschakelde weerstanden als één weerstand te bekijken. Zo kan je elke weerstandschakeling
== Bouw van de weerstand ==
|