Weerstand, spoel en condensator op wisselspanning

Presentatie over: "Weerstand, spoel en condensator op wisselspanning"— Transcript van de presentatie:

1 Weerstand, spoel en condensator op wisselspanning
Klik op het onderdeel waarvan je meer wil weten - De weerstand op wisselspanning - De spoel op wisselspanning - De condensator op wisselspanning Spoel in serie met een weerstand Condensator in serie met een weerstand

2 De weerstand op wisselspanning
Apparaten hebben een elektrische weerstand Dit wil zegen dat de stroom niet vrij door het apparaat kan. Als de spanning kleiner word dan wordt ook de stroom minder U = I X R Met een ideale spoel bedoelen we een spoel die waarvan de draad geen weerstand heeft. Dit bestaat natuurlijk niet maar om het nu niet te moeilijk te maken doe je of de weerstand van de draad 0 Ω is

3 De weerstand op wisselspanning
Bij een wisselspanning veranderd de spanning van polariteit en grote. De stroom zal dan mee veranderen. U = I X R De groene pijl is de spanning. De witte pijl is de stroom. De lengte van de stroom pijl is afhankelijk van de grote van de weerstand I Ul Start animatie

4 Spanning en stroom bij een ohmse weerstand
Ul

5 Spanning en stroom bij een ohmse weerstand
Ul

6 Spanning en stroom bij een ohmse weerstand
Ul

7 Spanning en stroom bij een ohmse weerstand
Ul

8 Spanning en stroom bij een ohmse weerstand
Ul

9 Spanning en stroom bij een ohmse weerstand
Ul

10 Spanning en stroom bij een ohmse weerstand
Ul

11 Spanning en stroom bij een ohmse weerstand
Ul

12 Spanning en stroom bij een ohmse weerstand
Ul

13 Spanning en stroom bij een ohmse weerstand
EINDE Ul

14 Bij deze uitleg gaan we er van uit dat we een ideale spoel hebben.
De ideale spoel Bij deze uitleg gaan we er van uit dat we een ideale spoel hebben. Met een ideale spoel bedoelen we een spoel waarvan de draad geen weerstand heeft. Dit bestaat natuurlijk niet maar om het nu niet te moeilijk te maken doe je of de weerstand van de draad 0 Ω is

15 Een spoel wordt een grote magneet als we er spanning opzetten.
Samen vormen de velden rond de draden één groot magnetisch veld

16 Hoe dit werkt gaan we nu bekijken.
Als we er een wisselspanning opzetten zal het magnetische veld in de spoel ook wisselen Telkens als het magnetische veld wisselt zal er een inductiespanning worden opgewekt in de spoel die de aangesloten spanning tegenwerkt. Hoe dit werkt gaan we nu bekijken.

17 Als de verandering van het magnetische veld binnen een bepaalde tijd (t) groot is dan zal ook de inductiespanning (El) groter zijn. I El t verandering t Ф verandering Als veld Ф hoog is dan is de verandering klein en is de opgewekte inductiespanning El klein. Als veld Ф laag is dan is de verandering groot en is de opgewekte inductiespanning El groot.

18 De inductiespanning El is tegengesteld aan spanning die hem veroorzaakt. (werkt de oorzaak van zijn ontstaan tegen) I El Ф Als de netspanning positief is dan is de inductiespanning negatief. Als de netspanning negatief is dan is de inductiespanning positief

19 We tekenen nu de spanning Ul die de inductiespanning El opwekt
We tekenen nu de spanning Ul die de inductiespanning El opwekt. Volgens de wet van Lenz wekt een inductiespanning de oorzaak van zijn ontstaan tegen. Ul Ul I Je ziet dat de I precies 90 is verschoven o El φ= 90 o I Met El doen we niets dus die laten we verder weg El

20 De hoek die Ul met I maakt noemen we de fase verschuiving
φ= 90 o I De cos φ van 90 is precies 0 o Start animatie

21 Spanning en stroom bij een ideale spoel
Ul φ= 90 o

22 Spanning en stroom bij een ideale spoel
Ul φ= 90 o

23 Spanning en stroom bij een ideale spoel
Ul φ= 90 o

24 Spanning en stroom bij een ideale spoel
Ul φ= 90 o

25 Spanning en stroom bij een ideale spoel
Ul φ= 90 o

26 Spanning en stroom bij een ideale spoel
Ul φ= 90 o

27 Spanning en stroom bij een ideale spoel
Ul φ= 90 o

28 Spanning en stroom bij een ideale spoel
Ul φ= 90 o

29 Spanning en stroom bij een ideale spoel
Ul φ= 90 o

30 De hoek die Ul met I maakt noemen we de fase verschuiving
φ= 90 o I De cos φ van 90 is precies 0 o

31 Vermogen van een ideale spoel
P = U*I* cos φ = U*I*0 = 0 Ul I φ= 90 o Een ideale spoel zet geen energie om Een ideale spoel neemt vermogen op uit het net en geeft het ook weer terug aan het net. De cos φ van 90 is precies 0 o

32 Ul Ul Voor een ideale spoel geldt: de stroom ijlt precies 90° na op de spanning. Een ideale spoel neemt vermogen op en geeft het ook weer terug aan het net. I φ= 90 o I

33 Daar waar stroom door een draad gaat is er sprake van energieverlies in de vorm van warmteontwikkeling Dus de ideale spoel bestaat niet. De verliezen in een spoel zijn afhankelijk van: De uitvoering van de kern. De lengte van de spoel De aantalwindingen Deze eigenschapen samen noemen we de coëfficiënt van een spoel (L). Uitgedrukt in henry (H)

34 XL = 2 *π *f *L XL = wisselstroom weerstand van een spoel
Als het getal L bekend is kun je de wisselstroom weerstand van een spoel uitrekenen. Deze weerstand noemen we XL XL = 2 *π *f *L XL = wisselstroom weerstand van een spoel 2 *π = 2x 3,14 = een vast getal f = de frequentie van de wisselspanning (50 Hz) L = de coëfficiënt van zelfinductie in henry

35 XL = 2 *π *f *L XL = wisselstroom weerstand van een spoel
Als het getal L bekend is kun je de wisselstroom weerstand van een spoel uitrekenen. Deze weerstand noemen we XL XL = 2 *π *f *L EINDE XL = wisselstroom weerstand van een spoel 2 *π = 2x 3,14 = een vast getal f = de frequentie van de wisselspanning (50 Hz) L = de coëfficiënt van zelfinductie in henry

36 De condensator op een wisselspanning
Stroom richting Stroom richting Stroomrichting draait telkens om. Condensator word telkens andersom geladen

37 De condensator op een wisselspanning
De condensator word opgeladen, en ontlaad zich als de spanning omkeert om daarna weer andersom opgeladen te worden. Stroom richting V Stroom richting 15 L Wisselspanning Condensator word telkens andersom geladen Stroomrichting draait telkens om. N -15

38 De condensator op een wisselspanning
Als de stroom richting omkeert zal de spanning pas iets later omkeren. (De spanning word even tegengewerkt door de spanning in de condensator) I Ul φ= 90 o Start animatie

39 Spanning en stroom bij een condensator
Ul I φ= 90 o

40 Spanning en stroom bij een condensator
Ul I φ= 90 o

41 Spanning en stroom bij een condensator
Ul I φ= 90 o

42 Spanning en stroom bij een condensator
Ul I φ= 90 o

43 Spanning en stroom bij een condensator
Ul I φ= 90 o

44 Spanning en stroom bij een condensator
Ul I φ= 90 o

45 Spanning en stroom bij een condensator
Ul I φ= 90 o

46 Spanning en stroom bij een condensator
Ul I φ= 90 o

47 Spanning en stroom bij een condensator
Ul I φ= 90 o

48 Spanning en stroom bij een condensator
Ul I EINDE φ= 90 o

49 De spoel in serie met een weerstand
UL φ= 90 o We weten dat bij een ideale spoel de spanning 90° voor ijlt op de stroom. Bij een weerstand zijn de stroom spanning in fase. UR I

50 De spoel in serie met een weerstand
Als we de spoel en weerstand in serie schakelen krijgen we maar een stroom die door beide onderdelen het zelfde is φ= 90 o Je kunt nu de beide vectordiagrammen over elkaar heen schuiven.

51 De spoel in serie met een weerstand
Omdat de spanningen niet gelijk vallen mag je ze niet gewoon optellen maar moet je ze vectorisch optellen. UL + UR = Ut Je schrijf dit op als: φ= 90 o UL Ut I UR

52 De spoel in serie met een weerstand
Het vector diagram van een weerstand en spoel in serie ziet er nu zo uit. UL + UR = Ut UL Ut De hoek is nu tussen de 90° en de 0° in. De cosinus is dus tussen 0 en 1 in. I UR

53 De spoel in serie met een weerstand
Bij een spoel op wisselspanning hebben we te maken met verschillende weerstanden: De inductieve weerstand XL De ohmse weerstand van de draad R Deze weerstanden mag je niet zomaar optellen maar moeten ook vectorisch worden opgeteld. XL + R = Z De uitkomst Z noemen we de (totaal) wisselstroom weerstand of impedantie van de spoel.

54 De spoel in serie met een weerstand
Voor beeld: R = 30 Ω en XL= 40 Ω bereken Z XL + R = Z XL= 40 mm Z = 50 mm R= 30 mm

55 De spoel in serie met een weerstand
Voor beeld: R = 30 Ω en XL= 40 Ω bereken Z XL + R = Z EINDE XL= 40 mm Z = 50 mm R= 30 mm

56 De condensator in serie met een weerstand
Ul We weten dat bij een ideale condensator de spanning 90° na ijlt op de stroom. Bij een weerstand zijn de stroom spanning in fase. φ= 90 o UR I

57 De condensator in serie met een weerstand
Als we de condensator en weerstand in serie schakelen krijgen we maar één stroom die door beide onderdelen het zelfde is φ= 90 o Je kunt nu de beide vectordiagrammen over elkaar heen schuiven.

58 De condensator in serie met een weerstand
Omdat de spanningen niet gelijk vallen mag je ze niet gewoon optellen maar moet je ze vectorisch optellen. Uc + UR = Ut Je schrijf dit op als: I UR φ= 90° Uc Ut

59 De condensator in serie met een weerstand
Ook een condensator op wisselspanning hebben we te maken met verschillende weerstanden: De reactantie van de condensator XL De ohmse weerstand van de draad R Deze weerstanden mag je niet zomaar optellen maar moeten ook vectorisch worden opgeteld. XL + R = Z De uitkomst Z noemen we de (totaal) wisselstroom weerstand of impedantie van de condensator.

60 De condensator in serie met een weerstand
Ook een condensator op wisselspanning hebben we te maken met verschillende weerstanden: De reactantie van de condensator XL EINDE De ohmse weerstand van de draad R Deze weerstanden mag je niet zomaar optellen maar moeten ook vectorisch worden opgeteld. XL + R = Z De uitkomst Z noemen we de (totaal) wisselstroom weerstand of impedantie van de condensator.

61 © A. A. M. Schilders, H. H. T. J. M. Doedee, P. P. A
© A.A.M. Schilders, H.H.T.J.M. Doedee, P.P.A. Siroen 2008 Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar worden gemaakt door middel van druk, fotokopie of op andere wijze ook, zonder voorafgaande toestemming van de uitgever. De uitgever kan niet aansprakelijk worden gesteld voor persoonlijke of materiële schade, veroorzaakt door onjuistheden in deze uitgave. Intellectuele eigendomsrechten: In deze lesstof bevatten elementen waarop intellectuele eigendomsrechten van derden rusten, te denken is onder andere aan: logo’s, teksten, beelden, tekeningen, animaties, foto’s en grafische vormgeving. Mede om de belangen van derden te beschermen is de inhoud van deze lesstof alleen bestemd voor persoonlijk, informatief en niet commercieel gebruik conform de educatieve doelstelling. Voor elk ander gebruik is vooraf uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van de auteur vereist.