Uitwerkingen van de opgaven - Roel Hendriks

Uitwerkingen § 1
Opgave 1
U 5,5 V
R = = = 25 Ω
I 0,22 A
Opgave 2
U 9,0 V
I = = = 0,27 mA
R 33 kΩ
De letter k (= kilo = 1000) in de noemer wordt automatisch de letter m (= milli = 0,001) in de
uitkomst. Als je dit toepast, hoef je niet door 33000 te delen, maar slechts door 33.
Opgave 3
U = I ⋅ R = 1,3 mA ⋅ 4,7 kΩ = 6,1V
Als je de letters m en k met elkaar vermenigvuldigt, komt er 1 uit. Je hoeft dus alleen maar 1,3 met
4,7 te vermenigvuldigen.
Opgave 4
Blauw, grijs, oranje, goud
Opgave 5
Oranje, wit, bruin, goud
Opgave 6
22x10 2 Ω = 2200 Ω = 2,2 kΩ met een tolerantie van 5%.
Opgave 7
47x10 1 Ω = 470 Ω met een tolerantie van 5%.
Opgave 8
R = 82x10 3 Ω = 82 kΩ
U 1,5 V
I = = = 0,018 mA = 18 μA
R 82 kΩ
Dit spreek je uit als 18 microampère. Hierbij is de Griekse letter μ (mu) gelijk aan een miljoenste.
Opgave 9
De weerstanden 270 Ω en 330 Ω.
Uitwerkingen Elektronica, De kleurcode van weerstanden, www.roelhendriks.eu
1

Uitwerkingen § 2
Opgave 1
Ongeveer 0,5 V
Opgave 2
Doorlaatrichting
Sperrichting
Opgave 3
Opgave 4
a.
PTC-weerstand (of kortweg PTC)
b.
Minder fel. Als de PTC wordt verwarmd, stijgt zijn weerstand. De stroom zal daardoor afnemen en
zal de lamp minder fel gaan branden.
Opgave 5
S wordt geopend → L1 gaat uit → de LDR wordt niet meer beschenen → de weerstand van de
LDR neemt toe → de stroom in de rechter schakeling neemt af → L2 schijnt zwakker (of gaat uit).
Opgave 6
a.
Als je de potmeter als variabele weerstand gebruikt, wordt de stroom in de stroomkring niet
helemaal nul en gaat de lamp niet helemaal uit.
b.
Opgave 7
a.
Vlak na het aandoen wordt de NTC-weerstand warmer waardoor zijn weerstand afneemt. De
stroom door de lamp wordt daardoor groter.
b.
Om de toename van de stroomsterkte tegen te gaan, moet de spanning lager worden. De schuif
moet dus naar beneden geschoven worden.
Uitwerkingen Elektronica, Diode en andere bijzondere weerstanden, www.roelhendriks.eu
2

Opgave 8
a.
ACEGHDFB
b.
BFEGHDCA
c.
I
U
=
R
6,0 − 0,7 − 0,7
=
=
1,00 k
4,6 mA
Uitwerkingen Elektronica, Diode en andere bijzondere weerstanden, www.roelhendriks.eu
3

Uitwerkingen § 3
Opgave 1
Een ideale spanningsbron levert bij elke stroomsterkte dezelfde spanning.
Opgave 2
Een spanningsbron wordt belast als er een apparaat op is aangesloten en dus een stroom moet
leveren.
Opgave 3
Een gestabiliseerde voeding levert bij elke stroomsterkte dezelfde spanning zolang deze
stroomsterkte niet te groot is.
Opgave 4
Als de batterij geen stroom levert (dus onbelast is).
Opgave 5
De microfoon hoeft geen stroom te leveren (hij levert alleen spanning).
De luidspreker van 600 Ω
Opgave 6
a.
15 V
b.
0,40 A
c.
U 15 V
RI = = = 37,5 Ω
I 0,40 A
d.
De klemspanning is de helft van de bronspanning.
De belastingsweerstand RL is dan even groot als de inwendige weerstand: 37,5 Ω dus.
Opgave 7
a.
Zie hiernaast.
b.
Zie hiernaast.
c.
4,8 V
Uitwerkingen Elektronica, Spanningsbronnen, www.roelhendriks.eu
4

Opgave 8
a.
10 kΩ
U B =
⋅16
V = 8,0 V
10 kΩ + 10 kΩ
Twee parallelle weerstanden van 10 kΩ hebben een vervangingsweerstand van 5 kΩ.
Dus RI = 5 kΩ.
Als een spanningsbron met UB = 8,0 V en RI = 5 kΩ wordt belast met RL = 5 kΩ, is de
klemspanning de helft van de bronspanning. Deze is dus 4,0 V.
Uitwerkingen Elektronica, Spanningsbronnen, www.roelhendriks.eu
5

Uitwerkingen § 4
Opgave 1
Q
I =
t
Opgave 2
Ampère
Opgave 3
Q 12 C
I = = = 4 A
t 3s
Opgave 4
Q 10 C
t = = = 25 s
I 0,4 A
Opgave 5
Q = I ⋅t
= 9,0 mA ⋅ 60 s = 540 mC = 0,54 C
Opgave 6
Q
C =
U
Opgave 7
Farad
Opgave 8
De ene plaat van de condensator is positief geladen en de andere plaat is negatief geladen.
Opgave 9
Q = C ⋅U
= 10 µ F ⋅9,0
V = 90 µ C
Opgave 10
Q 22 μC
C = = = 0,088 μF
U 250 V
= 88 nF
Opgave 11
Q 20 μC
U = = = 0,20 kV = 200 V
C 100 nF
Opmerking
Micro gedeeld door nano is kilo, want een miljoenste gedeeld door een miljardste is duizend.
Uitwerkingen Elektronica, Stroomsterkte en lading; opslag van lading in een condensator, www.roelhendriks.eu
6

Opgave 12
a.
48 µF
b.
27 µF en 33 µF
Opgave 13
Q = I ⋅t
= 2,2 mA ⋅3,0
s = 6,6 mC
Q 6,6 mC
U
= = = 13 V
C 0,5 mF
Uitwerkingen Elektronica, Stroomsterkte en lading; opslag van lading in een condensator, www.roelhendriks.eu
7

Uitwerkingen § 5
Opgave 1
a.
RC-tijd = RC = 120 kΩ · 330 nF = 39600 µs = 39,6 ms
Bedenk hierbij dat k (= kilo) keer n (= nano) gelijk is aan µ (= micro).
b.
0,7·RC = 0,7 x 39,6 ms = 27,7 ms.
Opgave 2
a.
5,2 V
b.
0,7∙RC = 0,35 s.
RC = 0,50 s
c.
RCtijd 0,50 s
R = = = 0,227 MΩ = 227 kΩ
C 2,2 μF
Opgave 3
a.
RC = 47 μF ∙ 680 kΩ = 32 s
b.
De spanning over de condensator is gehalveerd na 0,7∙RC = 0,7∙32 s = 22 s
c.
Opgave 4
a.
De weerstandswaarde van R moet klein zijn zodat de condensator zich vrij snel ontlaadt. Als er dan
weer een piek (ook een lage piek) komt, wordt de condensator opnieuw opladen en brandt de led.
b.
De waarde van C moet groter worden zodat er meer lading op de platen gebracht moet worden. De
stroomsterkte door de led is dan groter.
Opgave 5
De condensator wordt voortdurend opgeladen en ontladen. Er loopt dus steeds lading naar of van de
condensatorplaten.
Uitwerkingen Elektronica, Het op- en ontladen van een condensator, www.roelhendriks.eu
8

Opgave 6
Geleider
Isolator
Kantelfrequentie
Opgave 7
a.
1
fK =
2πRC
b.
1
=
3
−6
2π
⋅1,
0 ⋅10
⋅10
⋅10
= 16 Hz
1
1
R = =
− 6
2πf
KC
2π
⋅ 250 ⋅ 22 ⋅10
c.
= 29 Ω
1 1
C = = = 0,66 mF
2πf
R 2π
⋅ 30 ⋅8
K
Uitwerkingen Elektronica, Het op- en ontladen van een condensator, www.roelhendriks.eu
9

Uitwerkingen § 6
Opgave 1
Een asymmetrische voeding heeft alleen een pluspool en een minpool.
Een symmetrische voeding heeft een pluspool, een minpool en een middenaftakking.
Opgave 2
De potentiaal van een punt van de schakeling is de spanning van dat punt ten opzichte van aarde.
Opgave 3
U 9 V
I = = = 1A
R 9 Ω
De spanningen zijn 4 V en 5 V.
A: 9 V
B: 5 V
C: 0 V
Opgave 4
U 12 V
I = = = 1A
R 12 Ω
De spanningen zijn 5 V en 7 V.
D: 12 V
E: 7 V
F en I: 0 V
H: -7 V
G: -12 V
Opgave 5
De luidspreker van 600 Ω geeft de kleinste belasting voor het IC.
De stroomsterkte bij de ingang van het IC is zeer klein.
Opgave 6
a.
Tussen 0 V en 9 V.
b.
Het doel van de koppelcondensator is om ervoor te zorgen dat de gemiddelde spanning over de
luidspreker nul is. De koppelcondensator houdt de gelijkspanning tegen en laat alleen de
wisselspanning door.
Uitwerkingen Elektronica, Voeding, aarde, IC’s, www.roelhendriks.eu
10

Opgave 7
a.
b.
1 1
fK = =
= 26 Hz
2πRC
2π ⋅600⋅10μ
c.
Hoger
Uitwerkingen Elektronica, Voeding, aarde, IC’s, www.roelhendriks.eu
11

Uitwerkingen § 7
Opgave 1
a.
T = 1 , 4RC
= 1,4 ⋅ 33 kΩ ⋅ 20 nF = 924 μs = 0,92 ms
b.
1 1
f = = = 1,1kHz
T 0,92 ms
c.
Opgave 2
a.
THOOG = 0 , 7RC
= 0,7 ⋅ (33 + 47) kΩ
⋅1μF
= 56 ms
b.
TLAAG = 0 , 7RC
= 0,7 ⋅ 47 kΩ
⋅1μF
= 33 ms
c.
T=THOOG + TLAAG = 89 ms.
1 1
f = = = 11Hz
T 89 ms
d.
Opgave 3
Lager
Zachter
Uitwerkingen Elektronica, De 555 timer, www.roelhendriks.eu
12

Opgave 4
Als er meer licht op de LDR valt, wordt zijn weerstand kleiner. De oplaad- en ontlaadtijd van de
condensator wordt daarmee kleiner en dus neemt de toonhoogte toe.
Opgave 5
a.
Omdat de uitgang hoog is, lijkt pin 7 binnenin het IC niet verbonden.
Condensator C laadt zich dan op via R2 en R1.
Het duurt 0,7·(R1+R2)·C voordat de condensatorspanning van 1/3·VCC naar 2/3·VCC is gegaan.
Bij deze spanning klapt het IC om.
b.
Omdat de uitgang laag is, lijkt (schijnbaar) pin 7 binnenin het IC verbonden met aarde.
Condensator C ontlaadt zich dan via R2.
Het duurt 0,7·R2·C voordat de condensatorspanning van 2/3·VCC naar 1/3·VCC is gegaan.
Bij deze spanning klapt het IC om.
c.
Bij een symmetrische blokspanning is de tijd dat het signaal hoog is gelijk aan de tijd dat het
signaal laag is. Dat is hier niet het geval want 0,7·(R1+R2)·C is altijd groter dan 0,7·R2·C.
Uitwerkingen Elektronica, De 555 timer, www.roelhendriks.eu
13

Uitwerkingen § 8
Opgave 1
a.
De voedingsspanning van 9 V wordt in twee gelijke helften verdeeld.
De potentiaal van de miningang (U-) is dus 4,5 V
b.
De voedingsspanning van 9 V wordt verdeeld in de verhouding 2 staat tot 1.
Dit wordt dan 6 V staat tot 3 V. De potentiaal van de plusingang (U+) is dus 3 V.
Omdat U+ kleiner is dan U-, is de uitgangspotentiaal laag en brandt de led niet.
c.
Droge aarde geleidt de stroom zeer slecht.
De weerstand tussen de twee draadjes is dan groter dan 10 MΩ.
De potentiaal van de plusingang (U+) is dan groter dan die van de miningang (U- = 4,5 V).
De uitgangspotentiaal van de opamp is dus hoog en de led brandt.
d.
Als de aarde vochtiger wordt, daalt zijn weerstand en daarmee ook de potentiaal van de plusingang.
De potentiaal van de miningang moet dan ook dalen om de led te laten branden.
De schuif van de potmeter moet dus naar beneden geschoven worden.
Opgave 2
a.
Als S gesloten is, is de potentiaal van de plusingang 10 V.
De twee weerstanden van 10 kΩ splitsen de voedingsspanning in twee gelijke helften.
De potentiaal van de miningang is dus 5,0 V.
Omdat 10 V groter is dan 5,0 V, is de uitgang van de opamp hoog.
b.
RC = 100 kΩ ⋅100
µ F = 10 s
t = 0 , 7RC
= 0,7 ⋅10
s = 7 s
Opgave 3
a.
Als je beide schakelaars gelijktijdig indrukt, ontstaat er kortsluiting.
b.
Als de led brandt, is de uitgang hoog. De miningang moet dan daarvoor laag geweest zijn. S2 is dus
als laatste ingedrukt.
Opgave 4
Bij het naderen van de staaf worden de elektronen in de antenne door de afstotende kracht naar
rechts geduwd. De potentiaal van de plusingang komt zodoende onder de potentiaal van de
miningang van de opamp te liggen. Het gevolg is dat de led uitgaat.
Als de afstand tussen de staaf en de antenne weer groter wordt, bewegen de elektronen in de
antenne weer naar links en stijgt de potentiaal van de plusingang weer.
Uitwerkingen Elektronica, De opamp, www.roelhendriks.eu
14

Uitwerkingen § 9
Opgave 1
a.
Niet-inverterende versterker
b.
R1
+ R2
470 + 10
A = = = 48
R1
10
c.
U UIT = A⋅U
IN = 48 ⋅ 0,15 V = 7,2 V
d.
De gemiddelde spanning over de luidspreker is nul.
Opgave 2
a.
Inverterende versterker
b.
R2
330
A = − = − = −15
R 22
1
Opgave 3
Linker potmeter: naar A.
Rechter potmeter: naar A.
Opgave 4
a.
Als beide weerstanden even groot zijn, wordt de voedingsspanning in twee gelijke helften gesplitst.
Het uitgangssignaal van de opamp kan dan in positieve en in negatieve richting even groot zijn.
b.
Als de belasting een kleinere weerstand heeft, loopt er een grotere wisselstroom bij punt Q. In het
ideale geval leveren de condensatoren deze stroom zodat de stroom bij P zeer klein blijft. De
spanningsveranderingen die de wisselstroom in Q veroorzaakt, zijn kleiner naarmate de
capaciteiten groter zijn.
Opgave 5
a.
De ingangsstromen van een opamp zijn extreem klein.
b.
De verschilspanning (de spanning tussen de plusingang en de miningang) is bij een
tegengekoppelde opamp altijd zeer klein.
Uitwerkingen Elektronica, Met een opamp een signaal versterken, www.roelhendriks.eu
15

Opgave 6
a.
UTHERMO = (41 µV/ o C) · ∆T = (41 µV/ o C) · 50 o C = 2,05 mV
b.
R2
1MΩ
A = − = − = −1000
R 1kΩ
U
UIT
1
= A⋅U
IN
=
−1000
⋅ 2,05 mV = −2,
05 V
Uitwerkingen Elektronica, Met een opamp een signaal versterken, www.roelhendriks.eu
16

Uitwerkingen § 10
Opgave 1
doorlaatrichting
sperrichting
Opgave 2
De stroomversterking is het aantal keer dat de collectorstroom groter is dan de basisstroom.
Opgave 3
Tussen 0,5 V en 0,8 V.
Opgave 4
a.
IC = 200 x 0,015 mA = 3 mA
b.
U = I x R = 3 mA x 2 kΩ = 6 V
Opgave 5
a.
9,0 V – 0,6 V = 8,4 V
b.
IB = U / R = 8,4 V / 470 kΩ = 0,0179 mA
c.
IC = 400 x 0,0179 mA = 7,15 mA
U = I x R = 7,15 mA x 270 Ω = 1,9 V
d.
UCE = 9,0 V – 1,9 V = 7,1 V
Opgave 6
De stroom die je krijgt door op c en d te drukken, wordt door de transistor enorm versterkt. Deze
versterkte stroom loopt door L2.
Opgave 7
Als er even geen licht op de LDR valt, wordt zijn weerstand zeer groot en wordt de basisstroom
nul. De collectorstroom wordt dan ook nul en gaat het lampje uit. Als je je vinger daarna weer
weghaalt, blijft de LDR hoogohmig omdat de kamer verduisterd is.
Opgave 8
kleiner
basisstroom
collectorstroom
toe
af
Uitwerkingen Elektronica, Zeer eenvoudige transistorschakelingen, www.roelhendriks.eu
17