spanning open en gesloten stroomkring

Noran stelde deze vraag op 29 februari 2020 om 17:09.

Beste, 

Voor een vraag van fysica over een open en een gesloten stroomkring zit ik vast. 

Ik weet dat bij een open stroomkring de spanning over een open schakelaar gelijk is het potentiaalverschil van het punt vóór en na de schakelaar. Dat is dan gelijk aan de spanningsbron.

Maar wat ik niet begrijp is dat bij het sluiten van de kring door een weerstand op te nemen, moet de oorspronkelijke spanning gesplitst worden over het aantal spanningen die je in je kring hebt. 

de vraag:

In een open stroomkring is een ideale bron geschakeld aan een onbekende weerstand Rx. Tussen de punten A en B wordt een spanning gemeten van 4V. 

De stroomkring wordt nu gesloten door een weerstand R van 2 ohm in de kring te nemen. Tussen de punten A en B meet men nu een spanning van 2V. 

Hoeveel bedraagt de weerstand Rx?


Reacties

Noran op 29 februari 2020 om 17:11
Sorry, ik bedoelde dat het gesplitst moest worden over het aantal weerstanden die er zijn.
Jan van de Velde op 29 februari 2020 om 17:31

Noran plaatste:

In een open stroomkring is een ideale bron geschakeld aan een onbekende weerstand Rx. Tussen de punten A en B wordt een spanning gemeten van 4V. 

 

dag Noran,

Dan is de bronspanning dus 4V:




Maar sluiten we dan de kring dan blijft die bronspanning 4 V, maar valt er tussen A en B maar 2V:



Die andere 2 V valt dan over de onbekende Rx .

Er is een korte redenering om dit op te lossen, of een iets minder korte berekening. Zie het het al?

Groet, Jan
Theo de Klerk op 29 februari 2020 om 18:24
Als ergens geen stroom kan lopen (I=0 A) dan is in die tak ook de spanningsval 0 V:  U = IR = 0R = 0 V
Dus een open schakeling met een batterij als spanningsbron van 4V geeft op de open uiteinden, ongeacht hoeveel weerstanden ertussen zitten, ook 4 V. Want de afname van de spanning in de draad is  4 V - IR1 - IR2 - ...  maar met I=0 A blijft dit dus 4V.

Eenmaal aangesloten gaat er een stroom lopen, en dan zorgen I(R1+R2+...) ervoor dat de 4V bronspanning wordt afgenomen in de weerstanden want I is niet meer nul.
Noran op 29 februari 2020 om 22:52

Beste Jan, 

Dus als ik het goed begrijp, moet ik de stroom die door de weerstand van 2 ohm gaat berekenen. Dat is ook dan de totale stroom omdat het in serie is geschakeld. De spanning over R is dan 2 V. 

dus:
 I = Itot = U / R = 2V / 2Ω = 1 A

Uis dan ook 2V.  En I= Itot

Zo is R= U/ Itot = 2V / 1 A = 2 Ω

Heb ik het goed gedaan?

Noran op 29 februari 2020 om 22:55

Theo de Klerk plaatste:

Als ergens geen stroom kan lopen (I=0 A) dan is in die tak ook de spanningsval 0 V:  U = IR = 0R = 0 V
Dus een open schakeling met een batterij als spanningsbron van 4V geeft op de open uiteinden, ongeacht hoeveel weerstanden ertussen zitten, ook 4 V. Want de afname van de spanning in de draad is  4 V - IR1 - IR2 - ...  maar met I=0 A blijft dit dus 4V.

Eenmaal aangesloten gaat er een stroom lopen, en dan zorgen I(R1+R2+...) ervoor dat de 4V bronspanning wordt afgenomen in de weerstanden want I is niet meer nul.

Beste Theo,

Uw uitleg is heel overzichtelijk. Nu kan ik me voorstellen wat er effectief gebeurt wanneer spanning over weerstanden loopt. 

Bedankt!

Noran op 29 februari 2020 om 23:11

Theo de Klerk plaatste:

Als ergens geen stroom kan lopen (I=0 A) dan is in die tak ook de spanningsval 0 V:  U = IR = 0R = 0 V
Dus een open schakeling met een batterij als spanningsbron van 4V geeft op de open uiteinden, ongeacht hoeveel weerstanden ertussen zitten, ook 4 V. 

Ik heb nog een klein vraagje over het verminderen van de spanning bij een gesloten kring over de weerstanden. 

In mijn voorbeeld is er nog een weerstand Rx dat vóór de open schakeling komt. Dus hierdoor loopt er nog stroom. Gaat dat niet ervoor zorgen dat de spanning vermindert?

Vriendelijke groeten,
Noran

Theo de Klerk op 29 februari 2020 om 23:29
Nee - Rx zit in een draad die eindigt in een open verbinding. Dan is loopt er geen stroom en valt er ook geen spanning over.
Als de kring gesloten wordt, dan geldt voor Rx hetzelfde als voor alle andere weerstanden: I(Rx +R1 + ...) = Ubatterij
Noran op 29 februari 2020 om 23:41

Oh, ja. Eén van de voorwaarden voor het lopen van stroom is een gesloten stroomkring. Dat heb ik totaal over het hoofd gezien. Nu is het helemaal duidelijk. 

Heel erg bedankt!

Wetenschappen123 op 10 januari 2022 om 20:34
Beste 
Ik snap niet waarom als de spanning tussen de punten A en B 4 V is dit ook de bronspanning is?
Theo de Klerk op 10 januari 2022 om 20:42
Tussen A en B staat geen 4V omdat er na de batterij eerst een weerstand komt waarover 2 V valt. Dan blijft voor AB ook nog maar 2 V over.
Wetenschappen123 op 11 januari 2022 om 16:42

In de vraag staat er dat er tussen A en B een spanning van 4 Volt staat. En er loop geen stroom ( want de kring is open) door de kring dus er is geen spanning over de weerstand Rx, maar ik snap niet waarom die spanning van 4 Volt tussen de punten A en B ook de spanning van de bronspanning is.
Jan van de Velde op 11 januari 2022 om 16:54
dat komt omdat er onderweg naar die punten A en B geen "verliezen" optreden omdat er geen stroom loopt. (in de open stroomkring)

Vergelijking: neem een goedkope (=slappe) lange tuinslang, sluit die af met zo'n sproeier,


maar zet de kraan wel open. De slang blaast op, en vlak bij de kraan meet je een even grote druk als bij het gesloten uiteinde. Waar je ook tussen duim en wijsvinger de slang probeert dicht te knijpen, dat valt nog niet mee.

zet dan ook de sproeier open zodat er water gaat stromen. Onderweg ondervindt dat stromende water weerstand, en hoe verder van de kraan hoe lager de druk. Dat is goed te voelen als je op verschillende plekken tussen duim en wijsvinger de slang probeert dicht te knijpen, Vlakbij de sproeier gaat dat nu ineens vrij makkelijk. 

Is de sproeier dicht, dan loopt er geen stroom, en dan weet je dat de druk die je meet overal in de slang gelijk is, en wat je meet aan de sproeier meet je dus ook bij de kraan (de bron) .

Als het toch een goedkope slang is: snij er eens een meter af, en sluit je sproeier aan op 1 meter van de kraan: dan komt er veel meer water uit dan met 20 m slang. 

"Speel" ook eens met de PhET constructiedoos:
https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuit-construction-kit-dc_nl.html

meet over elk van de 4 onderdelen (batterij, lampjes, schakelaar) de spanning bij zowel open als gesloten schakelaar.

NB: in dit programma zijn draden, batterij en schakelaar "ideaal" dwz weerstandsloos. 
Echte draden zijn dat niet, vandaar dat een apparaat met groot vermogen aan het eind van een 50 m lange verlengkabel merkbaar minder presteert dan direct aangesloten op het stopcontact. 

groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft eenentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)