Havo 4 Hoofdstuk 6 Uitwerkingen
6.1 Lading, stroom en spanning
Opgave 1
Het aantal elektronen per seconde bereken je uit de lading per seconde en de lading van een
elektron.
De lading per seconde is gelijk aan de stroomsterkte.
De stroomsterkte is 1,0 A. Er beweegt dus per seconde 1 C aan lading door de draad.
De lading van 1 elektron is 1,602·10–19 C.
1,0
19
6, 24 1018
Er bewegen dus per seconde 1,602 10 elektronen door de draad.
Afgerond: 6,2·1018
Opgave 2
a Elektronen.
b De staaf heeft een positieve lading gekregen. Dat betekent dat de staaf een tekort aan
elektronen heeft. Raak je met de staaf de kop van de elektroscoop aan, dan wordt het tekort
aan elektronen in de staaf aangevuld door de elektronen in de staaf en de blaadjes. De
blaadjes verliezen daardoor een aantal elektronen en krijgen een lading.
c De blaadjes verliezen elektronen en worden daardoor positief geladen.
Opgave 3
Zie tabel 6.1
UAB (V) UAC (V) UAD (V) UAE (V) UAF (V)
figuur 6.12a 1,5 1,5 3,0 3,0 4,5
figuur 6.12b 1,5 1,5 0,0 0,0 1,5
figuur 6.12c 1,5 1,5 3,0 3,0 (−)1,5
figuur 6.12d 1,5 1,5 0,0 0,0 1,5
Tabel 6.1
Opmerking
In figuur 6.1 staan de figuren 6.12a t/m d van het basisboek.
Figuur 6.1
Er gelden drie regels:
1 Verbind je de +kant van de ene batterij met de –kant van de andere batterij, dan tel je de
spanningen bij elkaar op. Zie bijvoorbeeld figuur 6.12a voor UAD.
2 Verbind je de +kant van de ene batterij met de +kant van de andere batterij, dan trek je
spanningen van elkaar af. Zie bijvoorbeeld figuur 6.12b voor UAD.
3 Verbind je zowel de +kanten als de –kanten van de batterijen met elkaar, dan blijven de
spanningen gelijk. Zie bijvoorbeeld figuur 6.12d voor UAD.
In figuren 6.12b en 6.12c pas zowel regel 1 als regel 2 toe.
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 1 van 24
,Havo 4 Hoofdstuk 6 Uitwerkingen
Opgave 4
a Zie figuur 6.2.
Figuur 6.2
Opmerking
Staat de knop van de multimeter in het V-bereik dan moet het bereik minstens 9 V zijn.
Zet je de knop in het A-bereik dan probeer je eerst of je een stroomsterkte kunt meten bij een
bereik van 10 A.
b De lamp is niet goed in de fitting gedraaid.
Opgave 5
a Zie figuur 6.3
Opmerking
De twee batterijen moeten in serie zijn geschakeld om
samen 3,0 V te kunnen leveren.
De motor en de versterker zijn beide parallel
aangesloten op de batterijen.
b De lading bereken je met de stroomsterkte en de tijd. Figuur 6.3
Q
I
t
I = 57 mA = 57·10-3 mA (Afstemmen eenheden)
t = 2 min 30 s = 150 s (Afstemmen eenheden)
Q = 8,55 C
Afgerond: Q = 8,6 C
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 2 van 24
, Havo 4 Hoofdstuk 6 Uitwerkingen
6.2 Elektrische energie en vermogen; rendement
Opgave 6
a Het vermogen bereken je met spanning en de stroomsterkte.
P U I
U = 100 MV = 100·106 V (Afstemmen eenheden)
I = 60 kA = 60·103 A (Afstemmen eenheden)
P 100 106 60 103 6000 109
Afgerond: P = 6,0·1012 W
b Het gemiddeld vermogen van een bliksemstaal bereken je met de energie van een
gemiddelde bliksemstraal en de tijd.
Egem
Pgem
t
Egem = 100 kWh = 100 × 1000 × 3600 = 3,6·108 J (Afstemmen eenheden)
t = 1 ms = 1·10-3 s (Afstemmen eenheden)
3,6 108
Pgem 3,6 1011
1 10 3
Afgerond: Pgem = 4·1011 W
c Het aantal gezinnen bereken je met het verbruik van een gezin in een jaar en de totale
bliksemenergie per jaar.
De totale bliksemenergie per jaar bereken je met de energie in een gemiddelde bliksemstraal
en het aantal ontladingen in een jaar.
Etotaal Egem aantal ontladingen
Egem = 100 kWh
aantal ontladingen = 2,5·105
Etotaal 100 2,5 105 2,5 107 kWh
Etotaal
aantal gezinnen =
Egezin
Egezin 4,0 103 kWh
2,5 107
3
6250
Aantal gezinnen 4 10
3
Afgerond: 6,3·10 gezinnen.
d Bij de berekening ga je ervan uit dat alle energie in de bliksem ‘opgevangen’ kan worden. Dit
is nooit het geval.
Bovendien kost het ook veel energie en geld om een geschikte installatie te bouwen om deze
energie ‘op te vangen’.
Opgave 7
a De hoeveelheid stralingsenergie per seconde is het nuttig vermogen van de lamp.
Het nuttig vermogen van de lamp bereken je met het rendement en het vermogen.
Pnuttig
100%
Pin
η = 5,0%
Pin = 60 W
Pnuttig = 3,0 W
De gloeilamp levert 3,0 J aan stralingsenergie per seconde.
Pnuttig
100%
b Voor het rendement geldt: Pin
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 3 van 24
6.1 Lading, stroom en spanning
Opgave 1
Het aantal elektronen per seconde bereken je uit de lading per seconde en de lading van een
elektron.
De lading per seconde is gelijk aan de stroomsterkte.
De stroomsterkte is 1,0 A. Er beweegt dus per seconde 1 C aan lading door de draad.
De lading van 1 elektron is 1,602·10–19 C.
1,0
19
6, 24 1018
Er bewegen dus per seconde 1,602 10 elektronen door de draad.
Afgerond: 6,2·1018
Opgave 2
a Elektronen.
b De staaf heeft een positieve lading gekregen. Dat betekent dat de staaf een tekort aan
elektronen heeft. Raak je met de staaf de kop van de elektroscoop aan, dan wordt het tekort
aan elektronen in de staaf aangevuld door de elektronen in de staaf en de blaadjes. De
blaadjes verliezen daardoor een aantal elektronen en krijgen een lading.
c De blaadjes verliezen elektronen en worden daardoor positief geladen.
Opgave 3
Zie tabel 6.1
UAB (V) UAC (V) UAD (V) UAE (V) UAF (V)
figuur 6.12a 1,5 1,5 3,0 3,0 4,5
figuur 6.12b 1,5 1,5 0,0 0,0 1,5
figuur 6.12c 1,5 1,5 3,0 3,0 (−)1,5
figuur 6.12d 1,5 1,5 0,0 0,0 1,5
Tabel 6.1
Opmerking
In figuur 6.1 staan de figuren 6.12a t/m d van het basisboek.
Figuur 6.1
Er gelden drie regels:
1 Verbind je de +kant van de ene batterij met de –kant van de andere batterij, dan tel je de
spanningen bij elkaar op. Zie bijvoorbeeld figuur 6.12a voor UAD.
2 Verbind je de +kant van de ene batterij met de +kant van de andere batterij, dan trek je
spanningen van elkaar af. Zie bijvoorbeeld figuur 6.12b voor UAD.
3 Verbind je zowel de +kanten als de –kanten van de batterijen met elkaar, dan blijven de
spanningen gelijk. Zie bijvoorbeeld figuur 6.12d voor UAD.
In figuren 6.12b en 6.12c pas zowel regel 1 als regel 2 toe.
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 1 van 24
,Havo 4 Hoofdstuk 6 Uitwerkingen
Opgave 4
a Zie figuur 6.2.
Figuur 6.2
Opmerking
Staat de knop van de multimeter in het V-bereik dan moet het bereik minstens 9 V zijn.
Zet je de knop in het A-bereik dan probeer je eerst of je een stroomsterkte kunt meten bij een
bereik van 10 A.
b De lamp is niet goed in de fitting gedraaid.
Opgave 5
a Zie figuur 6.3
Opmerking
De twee batterijen moeten in serie zijn geschakeld om
samen 3,0 V te kunnen leveren.
De motor en de versterker zijn beide parallel
aangesloten op de batterijen.
b De lading bereken je met de stroomsterkte en de tijd. Figuur 6.3
Q
I
t
I = 57 mA = 57·10-3 mA (Afstemmen eenheden)
t = 2 min 30 s = 150 s (Afstemmen eenheden)
Q = 8,55 C
Afgerond: Q = 8,6 C
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 2 van 24
, Havo 4 Hoofdstuk 6 Uitwerkingen
6.2 Elektrische energie en vermogen; rendement
Opgave 6
a Het vermogen bereken je met spanning en de stroomsterkte.
P U I
U = 100 MV = 100·106 V (Afstemmen eenheden)
I = 60 kA = 60·103 A (Afstemmen eenheden)
P 100 106 60 103 6000 109
Afgerond: P = 6,0·1012 W
b Het gemiddeld vermogen van een bliksemstaal bereken je met de energie van een
gemiddelde bliksemstraal en de tijd.
Egem
Pgem
t
Egem = 100 kWh = 100 × 1000 × 3600 = 3,6·108 J (Afstemmen eenheden)
t = 1 ms = 1·10-3 s (Afstemmen eenheden)
3,6 108
Pgem 3,6 1011
1 10 3
Afgerond: Pgem = 4·1011 W
c Het aantal gezinnen bereken je met het verbruik van een gezin in een jaar en de totale
bliksemenergie per jaar.
De totale bliksemenergie per jaar bereken je met de energie in een gemiddelde bliksemstraal
en het aantal ontladingen in een jaar.
Etotaal Egem aantal ontladingen
Egem = 100 kWh
aantal ontladingen = 2,5·105
Etotaal 100 2,5 105 2,5 107 kWh
Etotaal
aantal gezinnen =
Egezin
Egezin 4,0 103 kWh
2,5 107
3
6250
Aantal gezinnen 4 10
3
Afgerond: 6,3·10 gezinnen.
d Bij de berekening ga je ervan uit dat alle energie in de bliksem ‘opgevangen’ kan worden. Dit
is nooit het geval.
Bovendien kost het ook veel energie en geld om een geschikte installatie te bouwen om deze
energie ‘op te vangen’.
Opgave 7
a De hoeveelheid stralingsenergie per seconde is het nuttig vermogen van de lamp.
Het nuttig vermogen van de lamp bereken je met het rendement en het vermogen.
Pnuttig
100%
Pin
η = 5,0%
Pin = 60 W
Pnuttig = 3,0 W
De gloeilamp levert 3,0 J aan stralingsenergie per seconde.
Pnuttig
100%
b Voor het rendement geldt: Pin
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 3 van 24
