Icon up Overzicht

Spanningzoeker (VWO1, 2008-I, opg6)

Onderwerp: Elektrische stroom, Licht, Optica (licht en lenzen) (havo)

Examenopgave VWO, natuurkunde 1 , 2008 tijdvak 1, opgave 6: Spanningzoeker

De netspanning in huis is 230 V. Het is gevaarlijk om met je vingers een ongeïsoleerde draad aan te raken. Er gaat dan een stroom lopen van de draad via je lichaam naar aarde. Een stroom van enkele milliampère door je lichaam kan al grote gevolgen hebben.
Een monteur raakt per ongeluk een ongeïsoleerde draad aan. Hij draagt speciale veiligheidsschoenen met zolen van rubber van 4,0 mm dikte.
De totale oppervlakte van de zolen is 2,0 dm2.

Opgaven

a) Leg uit dat de rubberzolen voldoende bescherming bieden. Bereken daartoe eerst de weerstand van de rubberzolen.

Om te onderzoeken of er spanning op een draad staat wordt een spanningzoeker gebruikt. Zie figuur 1.
Als er spanning op de draad staat en je houdt je duim op de achterkant van de spanningzoeker, dan gaat een lampje in de spanningzoeker branden.

figuur 1

In de spanningzoeker zit een serieschakeling van een weerstand van 1,0 MΩ en een lampje. Zie figuur 2.

figuur 2

De spanningzoeker is via een persoon met een weerstand van 300 kΩ met de aarde verbonden. Zie figuur 3. In deze situatie verdeelt de spanning van 230 V zich over de weerstand van 1,0 MΩ, het lampje en de weerstand van 300 kΩ.

figuur 3

Het lampje gaat branden als er een spanning van meer dan 80 V over staat.

b) Bereken hoe groot de weerstand van het lampje dan minimaal moet zijn.

Het handvat van de spanningzoeker is gemaakt van doorzichtig materiaal. In dit handvat zit vóór het (buis)lampje een bolvormige verdikking die werkt als een lens. Deze lens maakt een virtueel beeld van het buislampje.
Figuur 4 is een tekening (niet op schaal) van het lampje en de lens.

figuur 4

c) Construeer in figuur 4 het beeld dat de lens van het buislampje LL' maakt.

De afstand van het buislampje tot de lens is 8,0 mm. Het virtuele beeld is 4,0 keer zo groot als het lampje zelf.

d) Bereken de brandpuntsafstand van de lens.

Uitwerkingen

Open het antwoord op de vraag van jouw keuze.