Vermogen & overbelasting schakeling

Tijs stelde deze vraag op 05 februari 2021 om 21:09.

Beste,

Ik heb een schakeling waarvan bekend is dat de Pbron = 6,0 W en Ubron = 3,0 V.
Ook zijn er twee lampjes die in serie met elkaar en met de batterij/bron staan.
Beide lampjes zijn P = 3,0 W, ook is er een LDR in serie geschakeld met de lampjes waarvan bekend is dat P = 6,0 W. De vraag is nu: als alles volgens de aangegeven vermogens draait wordt deze schakeling dan overbelast?

Alvast bedankt,
groet Tijs

Reacties

Theo de Klerk op 05 februari 2021 om 21:17
En wat heb je zelf al bedacht?
Tijs op 05 februari 2021 om 21:28
niks daarom vraag ik het hier
Jaap op 05 februari 2021 om 21:29
Dag Tijs,
Het gegeven vermogen van de bron, de lampen en de LDR laat zich niet rijmen met de opmerking dat 'alles volgens de aangegeven vermogens draait', lijkt me.
De lampen en de LDR zetten 3,0+3,0+6,0=12,0J energie om per seconde,
terwijl de bron slechts 6,0J per seconde afgeeft…?
Als op de fitting van een gloeilamp bij voorbeeld staat '2,0 V 3,0W', wil dat zeggen dat de lamp 3,0W omzet indien  er een spanning van 2,0V over staat. Als we twee van deze lampen in serie aansluiten op de bron van 3,0V, staat er slechts 1,5V over een lamp, zet een lamp minder dan 3,0W om en levert de bron minder dan 6,0W vermogen. Het vermogen dat een gloeilamp omzet, is afhankelijk van de spanning over de lamp.
Theo de Klerk op 05 februari 2021 om 21:32
>niks daarom vraag ik het hier

Je hebt vast wel iets bedacht, goed of fout. Nu heeft het alle schijn van "ik vraag, jullie draaien" maar dit forum is geen antwoordmachine, al moet Jaaps opmerking je alvast aan het denken zetten.
Tijs op 05 februari 2021 om 21:36
Sorry daarvoor Theo,

In mijn natuurkunde boek staat niks over vermogens en wanneer een stroomkring overbelast wordt. Ik vind de informatie die gegeven is ook vrij karig maar de vraag luidt wel "aan de hand van de gegeven vermogens". Ik dacht dus zelf iets van bron = 6 W en de rest is in totaal 12 W dus het wordt overschreven. Maar ik weet die niet of dit zo werkt. Het kan ook dat je steeds naar de individuele vermogens moet kijken of die onder 6 W blijven. Dat is wat ik zelf had bedacht.
Jan van de Velde op 05 februari 2021 om 21:47
Als (NB: als) dit de nominale vermogens zijn:

Pbron = 6,0 W 
Beide lampjes zijn P = 3,0 W,  LDR in serie  P = 6,0 W. 

 dan kan de conclusie niet anders zijn dan dat de bron dat niet aan kan en dus de bron overbelast genoemd zou kunnen worden. 

De verbruikers (lampjes, LDR)  wordt niet overbelast, integendeel, die lampjes gaan niet fatsoenlijk branden.

En daarmee lijkt heel deze vraag mij vooral een semantische kwestie: bron en verbruikers passen niet bij elkaar. Betekent dat dan dat de schakeling (en dat is voor mij het geheel van bron en verbruikers) overbelast is? Ik kan niet veel met dat soort terminologie :( 

Groet, Jan

Thijs op 05 februari 2021 om 21:49
Ik snap wat u bedoelt inderdaad, dan is het denk ik gewoon een slechte vraag in mijn boek. Bedankt voor de reactie! 
Theo de Klerk op 05 februari 2021 om 21:50
Kijk, dat is al beter - 12 W is nodig en 6W kan de bron leveren. De bron is 3V 6W en met P=UI kun je afleiden dat bij 3V dan max 2A stroomsterkte geleverd kan worden.
De vraag is welke spanning de lampen en LDR nodig hebben. Dat kan met elkaar 3V zijn en dan werkt alles als verwacht. Alleen...dan is er 12W vermogen nodig waarbij een stroomsterkte hoort van  I= P/U = 12/3=4A en dat is meer dan de bron kan leveren.
Als ze samen meer dan 3V zijn, dan is dat meer dan de bron kan leveren en werken de lampen/LDR onder de bedoelde spanning en werken misschien helemaal niet...
Thijs op 05 februari 2021 om 21:55
Stel I = 3,0 A van de lampjes en LDR is 2,0 A. Dan is U = 6/2 = 3,0 V van de LDR en de lampjes beide 1,0 Volt. Hoe zit het dan? Dan is het overbelast toch?
Theo de Klerk op 05 februari 2021 om 22:05
Alles valt en staat met de bron die bepaalt wat het spanningsverschil is. Dat is blijkbaar 3V. De lampjes en  LDR kunnen dus tezamen hooguit 3V laten "vervallen" (zoals de Wet v Kirchhoff stelt: in een gesloten kring is het totale spanningsverval 0V).
Ze staan in serie, dus elke stroom gaat door alle onderdelen (vergelijk het als een lange weg: alle ladingsdragers moeten overal doorheen). (De andere wet van Kirchhoff: er komt geen stroom bij of af: hooguit een tijdelijke splitsing over meerdere paden of optelling bij samenkomen van paden).
Er kan dus geen 2A door de LDR en 3A door de lampjes.

Jaap op 05 februari 2021 om 22:10
Dag Tijs,

Stroomsterkte 3,0A in de lampen en 2,0A in de LDR: dat kan niet zoals u heeft beschreven. Als de twee lampen in serie zijn geschakeld met de LDR, moet de stroomsterkte overal even groot zijn. Bijkomend verschijnsel: als de lampen branden, zal de weerstand van de LDR als er lamplicht op valt.

Als vervangende opgave stel ik het volgende voor. Een stroomkring bestaat uit een batterij en twee in serie geschakede gloeilampen. De spanning over de batterij is 54,0V. Bepaal het vermogen dat de batterij levert.

Tijs op 05 februari 2021 om 22:11
De LDR is parallel over de lampen dus dan kan het wel verschillen in stroomsterkte toch?
Jaap op 05 februari 2021 om 22:12
Correctie: 'zal de weerstand van de LDR afnemen  als er lamplicht op valt.'
Jaap op 05 februari 2021 om 22:13
Dag Tijs,
Om 21:09 uur schreef u: 'ook is er een LDR in serie geschakeld met de lampjes '
tijs op 05 februari 2021 om 22:14
Ja ik zie het nu ook, dat is toch een fout geweest. Hij is wel degelijk parallel geschakeld. Veranderdt dat veel?
Jan van de Velde op 05 februari 2021 om 23:30
Dat verandert veel aan de werking van de schakeling, maar nog geen spat aan die nominale vermogens.  6 W in en 12 W uit kan niet, in wat voor configuratie ook, dus een en ander past niet bij elkaar. Als wat je presenteerde in het begin de letterlijke vraag is, zonder meer context, is op zijn best de vraag niet goed te beantwoorden bij gebrek aan definitie (want de vraag blijft: "Wat noemen we hier "schakeling"? ) en is het anders minstens een bijzonder ongelukkig gestelde vraag, eigenljk een beeetje zonde van jouw en onze tijd. 

Groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Roos heeft zeven appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)