kirchhoff
Mirthe stelde deze vraag op 05 mei 2022 om 13:56.Ik snap de schakeling van opgaven over zonnepanelen bij kirchoff niet. Zou iemand deze schakeling kunnen verduidelijken? het gaat om de hele opgave van het vwo eindexamen 2018 zonnepanelen. Ik snap de schakeling totaal niet en ik weet nog niet eens hoe serie en parallel hier werkt. Ik denk dat kirchoff wel in t vwo examen gaat zitten dus ik wil m echt begrijpen. Kan iemand me aub helpen? Bedankt!
Mirthe
Reacties
Jan van de Velde
op
05 mei 2022 om 14:26
https://www.natuurkunde.nl/opdrachten/3383/energievoorziening-voor-een-weerstation-vwo-examen-2018-1-opg-5
Mirthe
Ik snap de schakeling totaal niet
dan moet je hem vereenvoudigen:
alle poespas eruit, ik zie twee parallelle spanningsbronnen en een verbruiker
Mirthe
op
05 mei 2022 om 14:27
Dankjewel, maar hoe zitten de regels voor serie en parallel hierr?
mirthe
mirthe
Jan van de Velde
op
05 mei 2022 om 14:33
Goed beschouwd heb je hier weinig kirchhoff nodig: De naam alleen al wordt nogal eens geassocieerd met "au, schrik, moeilijk" en dan vervolgens "kan ik vast niet" .
Kijk eens naar dit probleem met derdeklas wet-van-ohm ogen?
Jaap
op
05 mei 2022 om 15:16
Dag Mirthe,
In vraag 24 van het centraal examen vwo 2018 tijdvak 1 staat 'Gebruik hierbij de spanningswet van Kirchhoff.' Laten we dat dan maar doen.
De spanningwet pas je toe op een stroomkring die je zelf kiest. Om de gevraagde spanning Uzp van het zonnepaneel te berekenen, kiezen we een kring waar het zonnepaneel in zit: kring ABEF (je mag ook ACDF kiezen). Je gaat de kring rond met je vinger en bij elk onderdeel voeg je een term toe aan de vergelijking. Werkwijze:
a. kies een richting waarin je met je vinger de kring rondgaat
b. als je met je vinger door een spanningsbron van de minpool naar de pluspool gaat, krijgt de spanning Ubr van de spanningsbron een plusteken in de vergelijking en anders een minteken.
c. als je met je vinger met de richting van de stroom I mee door een weerstand gaat, krijgt de spanning U=I·R over de weerstand een minteken in de vergelijking (want de lading heeft dan minder energie over) en anders een plusteken
d. de vergelijking komt rechts van het = teken uit op nul
Laten we de kring ABEF rondgaan met de wijzers van de klok mee en beginnen bij het zonnepaneel. We gaan naar van de minpool naar de pluspool door het zonnepaneel, dus we beginnen de vergelijking met +Uzp.
We gaan met de stroom I mee door weerstand R1, dus we voegen –I·R1=–0,71·2,6=–1,846 volt aan de vergelijking toe. Nu hebben we +Uzp–1,846
We gaan tegen de stroom door weerstand R2, dus we voegen +I·R2=+0,25·1,8=+0,45 volt aan de vergelijking toe. Nu hebben we +Uzp–1,846+0,45
We gaan van de pluspool naar de minpool door de accu, dus we voegen –12,0 volt aan de vergelijking toe. Nu hebben we +Uzp–1,846+0,45–12,0
Opgeteld moet dit uitkomen op nul volt → +Uzp–1,846+0,45–12,0=0 →
Uzp=13,396=13,4 volt.
Vraag 24 kun je ook eenvoudiger beantwoorden zonder de spanningswet van Kirchhoff: over elke parallelle tak (die met het zonnepaneel en die met de accu) staat even veel spanning.
De bovengenoemde werkwijze helpt ook in meer ingewikkelde schakelingen waarbij zo'n eenvoudige manier niet lukt. Wees gerust: dat wordt al snel te ingewikkeld voor het centraal examen.
De spanningswet komt neer op behoud van energie. De lading verliest in de weerstanden even veel energie als zij in de spanningsbronnen meekrijgt.
Zo duidelijk? Is er nog een probleem met andere vragen van deze opgave 'Energievoorziening voor een weerstation'?
Groet, Jaap
In vraag 24 van het centraal examen vwo 2018 tijdvak 1 staat 'Gebruik hierbij de spanningswet van Kirchhoff.' Laten we dat dan maar doen.
De spanningwet pas je toe op een stroomkring die je zelf kiest. Om de gevraagde spanning Uzp van het zonnepaneel te berekenen, kiezen we een kring waar het zonnepaneel in zit: kring ABEF (je mag ook ACDF kiezen). Je gaat de kring rond met je vinger en bij elk onderdeel voeg je een term toe aan de vergelijking. Werkwijze:
a. kies een richting waarin je met je vinger de kring rondgaat
b. als je met je vinger door een spanningsbron van de minpool naar de pluspool gaat, krijgt de spanning Ubr van de spanningsbron een plusteken in de vergelijking en anders een minteken.
c. als je met je vinger met de richting van de stroom I mee door een weerstand gaat, krijgt de spanning U=I·R over de weerstand een minteken in de vergelijking (want de lading heeft dan minder energie over) en anders een plusteken
d. de vergelijking komt rechts van het = teken uit op nul
Laten we de kring ABEF rondgaan met de wijzers van de klok mee en beginnen bij het zonnepaneel. We gaan naar van de minpool naar de pluspool door het zonnepaneel, dus we beginnen de vergelijking met +Uzp.
We gaan met de stroom I mee door weerstand R1, dus we voegen –I·R1=–0,71·2,6=–1,846 volt aan de vergelijking toe. Nu hebben we +Uzp–1,846
We gaan tegen de stroom door weerstand R2, dus we voegen +I·R2=+0,25·1,8=+0,45 volt aan de vergelijking toe. Nu hebben we +Uzp–1,846+0,45
We gaan van de pluspool naar de minpool door de accu, dus we voegen –12,0 volt aan de vergelijking toe. Nu hebben we +Uzp–1,846+0,45–12,0
Opgeteld moet dit uitkomen op nul volt → +Uzp–1,846+0,45–12,0=0 →
Uzp=13,396=13,4 volt.
Vraag 24 kun je ook eenvoudiger beantwoorden zonder de spanningswet van Kirchhoff: over elke parallelle tak (die met het zonnepaneel en die met de accu) staat even veel spanning.
De bovengenoemde werkwijze helpt ook in meer ingewikkelde schakelingen waarbij zo'n eenvoudige manier niet lukt. Wees gerust: dat wordt al snel te ingewikkeld voor het centraal examen.
De spanningswet komt neer op behoud van energie. De lading verliest in de weerstanden even veel energie als zij in de spanningsbronnen meekrijgt.
Zo duidelijk? Is er nog een probleem met andere vragen van deze opgave 'Energievoorziening voor een weerstation'?
Groet, Jaap
Jaap
op
05 mei 2022 om 22:31
Dag Mirthe,
Je vraagt verduidelijking van de schakeling, met name over parallel en in serie.
Bij vraag 23 en 24 leveren het zonnepaneel en de accu samen stroom aan weerstand R3. Het zonnepaneel stuurt nu een stroom omhoog naar weerstand R3, via A en B en C. De accu stuurt ook een stroom omhoog naar weerstand R3, via B en C.
In de tak FA zijn het zonnepaneel, weerstand R1 en de linker ampèremeter in serie geschakeld.
Regels voor serieschakeling:
• de spanning over de hele tak FA is de som van de (positieve) spanning over het zonnepaneel en de (negatieve) spanning over weerstand R1 (de spanning over de ampèremeter is verwaarloosbaar)
• de stroomsterkte is in het zonnepaneel, weerstand R1 en de linker ampèremeter even groot.
Deze beide regels gelden ook in tak EB.
Bij vraag 23 en 24: de takken FA en EB zijn parallel geschakeld.
Regels voor parallelschakeling:
• de spanning over tak FA is even groot als over EB
• de totale stroomsterkte in FA en EB samen is even groot als in CD.
Korter:
• tel de spanningen over de in serie geschakelde onderdelen op
• de stroomsterkte is in alle in serie geschakelde onderdelen even groot
• de spanning over elke parallelle tak is even groot
• tel de stroomsterkten van parallelle takken bij elkaar op
In vraag 23 en 24 leveren het zonnepaneel en de accu samen stroom aan weerstand R3.
Maar pas op: in vraag 25 wordt de accu opgeladen door het zonnepaneel, en daarna levert de accu stroom aan het zonnepaneel. Dan zijn FA en EB niet langer te zien als parallelle takken en verliezen enkele onderdelen van de bovenstaande beschrijving hun geldigheid.
Groet, Jaap
Je vraagt verduidelijking van de schakeling, met name over parallel en in serie.
Bij vraag 23 en 24 leveren het zonnepaneel en de accu samen stroom aan weerstand R3. Het zonnepaneel stuurt nu een stroom omhoog naar weerstand R3, via A en B en C. De accu stuurt ook een stroom omhoog naar weerstand R3, via B en C.
In de tak FA zijn het zonnepaneel, weerstand R1 en de linker ampèremeter in serie geschakeld.
Regels voor serieschakeling:
• de spanning over de hele tak FA is de som van de (positieve) spanning over het zonnepaneel en de (negatieve) spanning over weerstand R1 (de spanning over de ampèremeter is verwaarloosbaar)
• de stroomsterkte is in het zonnepaneel, weerstand R1 en de linker ampèremeter even groot.
Deze beide regels gelden ook in tak EB.
Bij vraag 23 en 24: de takken FA en EB zijn parallel geschakeld.
Regels voor parallelschakeling:
• de spanning over tak FA is even groot als over EB
• de totale stroomsterkte in FA en EB samen is even groot als in CD.
Korter:
• tel de spanningen over de in serie geschakelde onderdelen op
• de stroomsterkte is in alle in serie geschakelde onderdelen even groot
• de spanning over elke parallelle tak is even groot
• tel de stroomsterkten van parallelle takken bij elkaar op
In vraag 23 en 24 leveren het zonnepaneel en de accu samen stroom aan weerstand R3.
Maar pas op: in vraag 25 wordt de accu opgeladen door het zonnepaneel, en daarna levert de accu stroom aan het zonnepaneel. Dan zijn FA en EB niet langer te zien als parallelle takken en verliezen enkele onderdelen van de bovenstaande beschrijving hun geldigheid.
Groet, Jaap
