Proefles {PE3}

(Dit is een proefles, Experience 7 uit het totaal van 20 Experiences)

7. Wat zijn weerstanden 

Doel van deze Experience:

Na deze Experience zul je begrijpen wat een weerstand is, wat voor soorten weerstanden er zijn en hoe je ze kunt herkennen.

Wat heb je deze Experience nodig:

  • Multimeter met meetsnoeren
  • Diverse weerstanden
  • LDR
  • Potentiometer

De Experience;

In Experience 4 heb je geleerd wat spanning is en in Experience 5 wat stroom is. De wet van Ohm U = I x R geeft de verhouding aan tussen de spanning, de stroom en de weerstand. De weerstand is een component dat je in de Basis set vindt in een aantal verschillende vormen. De grootte van de weerstand wordt weergegeven in Ohm met als symbool Ω. Een weerstand ziet er  als volgt uit;

weerstand grblbr

Je kunt weerstand vergelijken met een waterslang waar je in knijpt. Als je niet knijpt (weinig weerstand) gaat er veel water door de slang, als je hard knijpt (meer weerstand voor het water) dan komt er minder water door de slang.

Hetzelfde geldt voor elektriciteit, hoe hoger de weerstand hoe lager de stroom. Dit volgt ook uit de formule:

iur(spreek uit als I = U gedeeld door R)

Stel, er is een spanning van 10 V en een weerstand van 1 Ω, dan krijgen we een stroom van 10 A.

Verhogen we de weerstand van 1 Ω naar 10 Ω, dan wordt de stroom minder en is nog maar 1 A want 10 V / 10 Ω = 1 A.

Weerstanden herkennen

Je ziet op de verschillende weerstanden allemaal gekleurde ringen, hiermee kun je aflezen wat de waarde is van een bepaalde weerstand. Daarnaast staat er op elke weerstand een gekleurde band aan de rechterzijde die de tolerantie aangeeft. De tolerantie is de nauwkeurigheid van een weerstand. In dit voorbeeld is deze goudkleurig.

Onderstaand plaatje legt de verschillende ringen en kleuren uit;

kleurcodes

Deze weerstand heeft dus de waarde:
weerstand grblbr
Groen -> 5
Blauw -> 6
Bruin -> x 10

Is 56 x 10 = 560 Ω

De rechtse ring is goudkleurig, dit betekent dat de tolerantie 5% is. De tolerantie geeft eigenlijk de nauwkeurigheid of afwijking aan. Deze weerstand van 560 Ω kan dus ook 5% minder of 5% meer zijn. 5% minder is 532 Ω en 5% meer is 588 Ω. Als we deze weerstand gaan meten met de multimeter dan zal de waarde dus tussen de 532 Ω en 588 Ω zijn.

Vaak is deze nauwkeurigheid niet zo belangrijk en gebruik je een weerstand met een gouden of zilveren ring omdat deze goedkoper zijn om te maken. Voor zeer dure en nauwkeurige apparatuur gebruik je weerstanden met weinig tolerantie, bijvoorbeeld met een bruine ring voor 1%. Deze zijn echter wel duurder.

Net als bij de Experience over spanningen gebruiken we ook bij weerstanden een afkorting voor de duizendtallen (k) en miljoenen (M) met een hoofdletter M!

10.000 Ω kun je dus beter schrijven als 10kΩ
470.000 Ω kun je dus beter schrijven als 470kΩ
1000.000 Ω kun je dus beter schrijven als 1MΩ

De weerstanden die in de basiskist zitten zijn metaalfilm weerstanden, dit is een andere technologie, maar het resultaat blijft hetzelfde. Het enige verschil zit in het aantal ringen die de waarde aangeven hier zijn dit er 4 i.p.v. 3. Aan de onderzijde van het volgende plaatje zie je de codes staan. Hier zijn dus drie ringen voor de waarde en 1 vermenigvuldiger.

vierringennew

 

220 Ω is dus Rood, Rood, Zwart, Zwart

10k Ω is dus Bruin, Zwart, Zwart, Rood
In de kist zitten ook weerstanden van 100kΩ en 470kΩ, probeer zelf te beredeneren welke kleuren deze weerstanden hebben en check of het klopt.

 

 

 

 

In de volgende video herkennen we de weerstanden en meten we de waardes;

Potentiometer

De weerstanden die we nu hebben behandeld hebben allemaal een vaste waarde. Het is echter ook mogelijk om een variabele weerstand te hebben; we noemen dit een potentiometer of potmeter. De potentiometer heeft deze naam omdat je, wanneer je hier aan draait, ook het potentiaal (de spanning) wijzigt.

In de Basis kist vind je ook een potentiometer, deze ziet er als volgt uit:

potentiometer

Zoals je ziet heeft deze drie aansluitingen.

Het symbool voor een potentiometer in een schakeling is een weerstand met een pijl. Deze pijl is dan ook de middelste poot. Een potentiometer heeft een waarde van bijvoorbeeld 10 kΩ, dus 10.000 Ω, dit is de waarde tussen de linker en rechter aansluiting.

Als je de potentiometer helemaal naar links draait heb je 0 Ω weerstand, draai je hem helemaal naar rechts, dan heb je 10.000 Ω weerstand.

potentiometersymbool

Als je aan de weerstand draait verandert ook de stroom, deze wordt hoger of lager. Hiermee kun je dus een radio harder of zachter zetten of een lampje harder of zachter laten branden.

Licht gevoelige weerstand (LDR)

LDR
Er zit ook een LDR in de basis kist, een Engelse afkorting voor Light Depending Resistor. Het bijzondere van een LDR is dat de weerstand afhankelijk is van de hoeveelheid licht die op de bovenzijde valt. Je kunt dit bijvoorbeeld gebruiken om het licht aan te doen wanneer het donker wordt. Op het moment dat het donker wordt, wordt de weerstand hoger. Wanneer er meer licht op valt, wordt de weerstand weer kleiner. Een LDR heeft het volgende symbool:

LDR symbool

De volgende video laat zien dat de stroom in een circuit veranderd als de weerstandswaarde wordt aangepast;

Opdrachten;

Het komt wel eens voor dat je een bepaalde weerstandswaarde nodig hebt maar dat je die niet hebt. Door weerstanden in serie of parallel te schakelen kun je een andere weerstandswaarde krijgen.

  1. Weerstanden in serie

Plaats op het experimenteer bord 3 weerstanden van 220Ω in serie en meet de totale weerstand. Je zult zien dat de totale waarde van de weerstanden het totaal is geworden van deze 3 weerstanden.

3weerstandeninserie

De formule voor weerstanden in serie is; R totaal = R1 + R2 + Retc.

Dit kunnen we uitleggen als; de totale weerstand (R totaal is gelijk aan de som van weerstand 1 en weerstand 2 en alle overige weerstanden die in serie staan.

In de kist heb je weerstanden van 10k, 100k en 470k.

Opdracht 

– herken aan de hand van de kleuren tabel de weerstanden met bovenstaande waardes;
– meet met de multimeter de exacte waarde van deze weerstanden en schrijf deze op;
bereken de totale waarde van deze weerstanden als je ze in serie zet;
– zet de weerstanden op het experimenteer bord in serie en meet de totale waarde.

2. Weerstanden parallel

Plaats op het experimenteer bord 3 weerstanden van 220Ω parallel en meet de totale weerstand.

3weerstandenparallel

Je zult zien dat de totale waarde van deze weerstanden kleiner is geworden, in dit geval ongeveer 1/3 van 220Ω, je zul een waarde meten tussen de 65 en 75 Ω

De formule voor weerstanden die parallel staan is wat moeilijker;

formule weerstande parallel

Als we deze formule gebruiken in dit voorbeeld dan krijgen we;

formule weerstande parallel220

Je kunt nu met de rekenmachine uitrekenen wat 1/220 is;

formule weerstande parallel220_2

Je kunt de 3 antwoorden nu bij elkaar optellen;

formule weerstande parallel220_3

Je kunt Rtotaal nu uitrekenen door beide zijdes door het gevonden getal onder de 1 te zetten en verder uit te rekenen.

formule weerstande parallel220_4

Als je dit intypt op de rekenmachine dan komt er de volgende waarde uit.

formule weerstande parallel220_5

Opdracht 

– gebruik 2 weerstanden van 10kΩ
– meet met de multimeter de exacte waarde van deze weerstanden en schrijf deze op;
bereken de totale waarde van deze weerstanden als je ze parallel zet;
– zet de weerstanden op het experimenteer bord in parallel en meet de totale waarde.

Wat heb je deze Experience geleerd;

  • Je weet nu hoe je een weerstand kunt herkennen, wat de gekleurde ringen betekenen;
  • Je weet wat een potentiometer is;
  • Je weet wat een LDR is;
  • Je kunt weerstand meten met de multimeter;
  • Je weet dat je weerstanden in serie en parallel kunt zetten om hogere en lager waardes te krijgen.

(Na afloop van elke Experience volgen er een aantal meerkeuze vragen om te testen of je alles voldoende hebt begrepen, waarna je door kunt naar de volgende Experience)

Nu de volledige cursus bestellen