Volledig gesloten stroomkring

De volledig gesloten
stroomkring
E
R
KHLim-Lerarenopleiding
René Peeters

Leerstof
Leerstof: pagina 158 – 166 Elektriciteit 1
Leerstof: pagina 157 – 162 in Elektra 1
Leerstof: pagina 127 – 133 in Elektriciteit Leerboek A1
KHLim-Lerarenopleiding Vakstudie Elektriciteit - René Peeters 2

Ideale spanningsbron
Simulatie met crocodile physics
Ideale bron: inwendige weerstand Ri = 0 Ω
KHLim-Lerarenopleiding Vakstudie Elektriciteit - René Peeters 3

Ideale spanningsbron
Waarnemingen na simulatie met crocodile physics
Bijschakelen van lampen heeft geen invloed op de aanduiding van
de voltmeter.
Rekenmodel
Stroomsterkte I
E
I = E E R U
R
Klemspanning U
U = E
Rendement
η =
P
P
n
t
=
U
E
⋅
⋅
I
I
=
E
E
⋅
⋅
I
I
=1(100%)
Alle grootheden U, E en η blijven constant.
KHLim-Lerarenopleiding Vakstudie Elektriciteit - René Peeters 4

Werkelijke spanningsbron
Simulatie met crocodile physics
KHLim-Lerarenopleiding Vakstudie Elektriciteit - René Peeters 5

Werkelijke spanningsbron
Waarnemingen na simulatie met crocodile physics
Bijschakelen van lampen heeft wel invloed op de spanning van de
voltmeter
Hoe groter de inwendige weerstand Ri, des te lager zal de
klemspanning U worden bij dezelfde belasting.
Hoe groter de inwendige weerstand Ri, des te lager zal de totale
stroomsterkte I worden bij dezelfde belasting.
U < E Ri > 0 Ω
U = klemspanning of uitwendige spanning
KHLim-Lerarenopleiding Vakstudie Elektriciteit - René Peeters 6

Werkelijke spanningsbron
Volgens rekenmodel
Stroomsterkte
I
I
=
R
E
i
+
R
E
E
R
U
Klemspanning U
U = R ⋅ I =
E
−
I
⋅
R i
Ri
I·Ri
Rendement
η =
P
P
n
t
=
U
E
⋅
⋅
I
I
=
U
E
=
E
− I ⋅ Ri
E
Ri
R
= 1−
= ⋅100 (%)
R + R R + R
i
i
Stroomsterkte, klemspanning en rendement zijn afhankelijk van Ri
KHLim-Lerarenopleiding Vakstudie Elektriciteit - René Peeters 7

Voorbeeld 1
Gegeven: E = 100 V en Ri = 10 Ω
Gevraagd: Teken U = f(I) en Pn = f(I) voor R = ∞, 30, 15, 10, 5, 2,5 en 0 Ω
Oplossing:
R (Ω)
I (A)
U (V)
Pn (W)
Pt (W)
η (%)
∞
0
100
0
0
0
30
2,5
75
187,5
250
75
15
4
60
240
400
60
10
5
50
250
500
50
5
6,666
33,333
222,222
666,666
33,333
2,5
8
20
160
800
20
0
10
0
0
1000
0
KHLim-Lerarenopleiding Vakstudie Elektriciteit - René Peeters 8

Voorbeeld 1
Grafieken:
U = f(I) en Pn = f(I)
De maximale stroom = kortsluitstroom
I
k
E
=
Ri
100 = =
10
10 A
U (V)
100
Pn = f(I)
U = f(I)
50
5
10
I (A)
KHLim-Lerarenopleiding Vakstudie Elektriciteit - René Peeters 9

Voorbeeld 1
Besluiten:
U = f(I) daalt lineair
Grafiek u= f(I) is te tekenen mbv 2 punten, nullast (R = ∞) en kortsluiting (R = 0)
Pn = f(I) bereikt max bij een belasting R = Ri
Alle verliezen gaan verloren in de inwendige weerstand Ri
De maximale stroom = kortsluitstroom
I
k
E
=
Ri
100 = =
10
10 A
Alternatief:
Teken de grootheden U en Pn in functie van de belastingsweerstand R
KHLim-Lerarenopleiding Vakstudie Elektriciteit - René Peeters 10