serieschakeling
Mo stelde deze vraag op 09 augustus 2007 om 14:03.Ik zit met een vraag die ik na lang denken zelf niet heb kunnen beantwoorden. Hoe komt het dat als je in een serieschakeling de stroomsterkte wil meten je altijd de vervaningsweerstand moet nemen en niet de grootste weerstand. Je zou denken dat die zou bepalen wat de grootte is van de stroomsterkte die erdoorheen loopt. Ik zal het met de veelgebruikte watervoorbeeld toelichten. Stel je hebt een cilinder met water die aan een kant afgesloten is met een zuiger. In deze cilinder bevinden zich 2 afsluitingen met ieder een gat. De muurtje die het dichts bij de cilinder is heeft een grotere gat dan die erna komt. Je moet 20 J kracht gebruiken om 1 liter per seconde door de eerste gat te persen en 40 J om 1 liter door het 2e gat te persen. Stel je gebruikt 20 J kracht door op de zuiger te duwen, dan stroomt er toch maar 0,5 liter door de cilinder omdat de 2e gat maar maximaal 0,5 liter doorlaat voor deze hoeveelheid kracht?
Ik heb nog een vraag. Klopt het dat als je 2 lampjes in serieschakeling hebt, een van 4v en een van 8v, en je een potentiaalverschil van 20 v in de stroomkring creert, dat de lampje die het dichts bij de positief geladen kant (de - kant) van de spanningsbron als eerste doorbrand?
Alvast bedankt.
Reacties
Beste Mo,
Het watervoorbeeld is een analogie en net zoals alle andere analogien gaat hij niet altijd op. In dit geval gaat hij in zekere zin wel op, en er zou maar 1/3 liter door de cilinder stromen. Dit kost 1/3*20 = 6,7 J aan energie om het water door het eerste gat te laten gaan en 1/3*40 = 13,3 J voor het tweede gat. Samen is dit de 20 J die je aan energie had.
Weerstand is de maat voor hoeveel de elektronen worden tegengehouden als ze door het materiaal willen stromen. Als de ene weerstand ze een beetje tegenhoudt en de andere weerstand ze veel tegenhoudt, dan worden ze in totaal, als ze door de hele kring willen stromen, veel+een beetje tegengehouden. Daarom gebruik je de vervangingsweerstand.
Sterker nog, je kan de grote weerstand opgebouwd zien uit veel kleine weerstandjes (meestal is een weerstand een dunne draad en ieder stukje van die draad draagt bij aan de weerstand, dus eigenlijk zijn het heel veel kleine stukjes weerstand achter elkaar). Je zou dus ook nooit kunnen zeggen hoe groot de grootste weerstand van de kring is. Hierbij gaat deze wateranalogie bijvoorbeeld niet op, want je kan altijd het kleinste gat aanwijzen.
Je tweede vraag begrijp ik niet helemaal, maar het antwoord is denk ik "nee".
Afhankelijk van de weerstand van de lampjes (het voltage zegt daar niets over tenzij je ook de stroomsterkte of het vermogen weet), zal de 20 V verdeelt worden over de twee lampjes, aangezien het een serieschakeling is.
Stel voor dat het eerste lampje een weerstand R1 heeft en het tweede weerstand R2, dan is de totale weerstand Rt = R1+R2. Over lampje 1 staat nu een spanning V1 = 20*R1/Rt en over lampje 2 staat V2 = 20*R2/Rt. Waarschijnlijk zal het lampje waarbij de spanning een grote factor groter is dan zijn optimale spanning (4V en 8V), het eerst doorbranden, maar welke van de twee dat is, hangt van hun weerstand af. Als getallenvoorbeeld:
Stel lampje 1 heeft weerstand 1 Ohm en lampje 2 heeft weerstand 4 Ohm, dan staat er over lampje 1 een spanning van V1 = 20*1/5 = 4V en over lampje 2 staat V2 = 20*4/5 = 16V. Het tweede lampje krijgt veel meer dan hij normaliter kan hebben (2x zoveel) en zal sneller doorbranden dan lampje 1 die precies op zijn optimale spanning zit.
Verder maakt het niet uit aan welke kan van de spanningsbron ze zitten. De elektronen stromen overal even hard (niet bij de pluskant harder dan de minkant of andersom).
Ook wil ik nog even zeggen dat J (Joule) de eenheid voor energie is, wat iets anders is dan kracht, wat de eenheid N (Newton) heeft.
Als er iets onduidelijk was in mijn antwoord(en), aarzel dan niet erop door te vragen.
Groet,
Melvin
