Leerdoelen
•Je kunt uitleggen wat weerstand (R) is
•Je kunt
Elektrische weerstand (R)
Weerstand (R), gemeten in ohm (Ω), vertelt hoe moeilijk elektronen (de elektrische stroom) door een apparaat of een draad kunnen. Je kunt het vergelijken met fietsen door modder (hoge weerstand) of over asfalt (lage weerstand).
Geleiders (zoals koperdraad) bieden weinig weerstand aan elektrische stroom; de weerstand is klein.
Isolatoren (zoals kunststof of lucht) hebben geen vrije ladingsdragers en bieden een zeer grote weerstand, waardoor er nauwelijks stroom doorheen kan.
Weerstand kan zowel een eigenschap van een specifiek materiaal of draad zijn, als de totale weerstand in een stroomschakeling.
Weerstand in serie- en parallelschakelingen
Serieschakeling
In een serieschakeling zijn elektrische apparaten achter elkaar geschakeld.
Stroomsterkte (I): De stroomsterkte is overal gelijk:
Spanning (U): De spanning verdeelt zich over de componenten:
Totale weerstand (
In een serieschakeling is de totale weerstand altijd groter dan de grootste individuele weerstand.
Parallelschakeling
In een parallelschakeling zijn elektrische apparaten naast elkaar geschakeld, waardoor de stroom zich kan vertakken.
Stroomsterkte (I): De stroom verdeelt zich over de parallelle takken:
Spanning (U): De spanning over elk parallel geschakeld onderdeel is gelijk aan de bronspanning:
Totale weerstand (
Uitleg: Stel je voor dat je een stroom leerlingen hebt die door deuren moeten. Als er één deur open is, ondervinden ze weerstand. Als je parallel aan deze deur nog een deur opent, hebben ze meer paden om doorheen te gaan. De totale weerstand neemt dan af, omdat er meer mogelijkheden zijn voor de stroom om te passeren. Daarom is de totale weerstand in een parallelschakeling altijd kleiner dan de kleinste individuele weerstand.
Rekenvoorbeeld: Vervangingsweerstand in een gemengde schakeling
We zien hier een gemengde schakeling met vijf identieke lampjes. De weerstand van elk lampje is 5 Ω. Wat is de totale vervangingsweerstand (
Oplossing: We berekenen stapsgewijs de vervangingsweerstand van de verschillende onderdelen.
Vervangingsweerstand van lampje 1 en 2 (
Vervangingsweerstand van lampje 3 en 4 (R₃₄): Lampjes 3 en 4 staan parallel.
Noot: Let op dat 2,5 Ω kleiner is dan de individuele weerstanden van 5 Ω, wat logisch is voor een parallelschakeling.
Totale vervangingsweerstand van de hele schakeling (
Noot: 1,43 Ω is kleiner dan de kleinste van de drie parallel geschakelde weerstanden (2,5 Ω), wat correct is voor een parallelschakeling.
De totale vervangingsweerstand van de schakeling is ongeveer
Meten van spanning, stroomsterkte en weerstand
Spanning (U): Wordt gemeten met een voltmeter. Deze wordt parallel aangesloten en heeft een zeer grote weerstand.
Stroomsterkte (I): Wordt gemeten met een ampèremeter. Deze wordt in serie aangesloten en heeft een zeer kleine weerstand.
Weerstand (R): Kan direct worden gemeten met een multimeter (die vaak een weerstandmeetfunctie heeft). Als alternatief kan de weerstand worden berekend met de wet van Ohm:
