Opgave
Linda gebruikt een (ideale) transformator om een gloeilamp zwakker te laten branden.
Zie figuur 10.
De primaire spoel heeft 500 windingen. Ze sluit deze aan op het lichnet (230 V). Met behulp van een schuifcontact S kan het aantal secundaire windingen worden ingesteld. Bij een kleiner aantal windingen wordt de spanning over de lamp ook kleiner waardoor deze wordt gedimd.
a) Werkt deze dimmer ook op gelijkspanning? Licht je antwoord toe.
De gloeilamp is van het type (230 V; 60 W).
Bij een bepaalde stand van het schuifcontac S is de spanning over de lamp 76,7 V. De spanning over de lamp is dus drie maal zo klein als normaal.
b) Is het elektrisch vermogen van de lamp dan kleiner of groter dan 20 W of gelijk aan 200 W? Licht je antwoord toe.
c) Bereken het aantal windingen dat dan aan de secundaire kant in de kring is opgenomen.
d) Zal de stroomsterkte door de primaire spoel groter worden, kleiner worden of gelijk blijven als de lamp wordt gedimd? Licht je antwoord toe.
Linda leest in een elektronicaboek over een andere dimmer. Deze werkt met een elektronische schakelaar (triac). Zo'n schakelaar kan de spanning over de lamp gedurende korte tijd onderbreken. Van de sinusvormige wisselspanning van het lichtnet wordt dan als het ware een stukje 'afgesneden'. In het boek zijn twee oscilloscoopbeelden getekend. Zie de figuren 11 en 12. In figuur 11 is de ongedimde situatie weergegeven, in figuur 12 de gedimde situatie. De instellingen van de oscilloscoop zijn hetzelfde.
De frequentie van de netspanning is 50 Hz.
e) Bepaald in figuur 11 met hoeveel tijd de breedte van één hokje overeenkomt.
f) Is de effectieve waarde van de spanning in figuur 12 groter dan, kleiner dan of gelijk aan de effectieve waarde van de spanning in figuur 11?
Uitwerkingen
Open het antwoord op de vraag van jouw keuze.
Uitwerking vraag (a)
De transformator werkt omdat de stroom in de primaire spoel een magneetveld maakt in het weekijzer.
Als dit magneetveld varieert, zal een (inductie)spanning worden opgewekt in de secundaire spoel.
Bij gelijkspanning fluctueert het magneetveld niet en zal er dus ook geen (inductie)spanning opgewekt worden in de secundaire spoel.
De dimmer werkt dus niet bij gelijkspanning.
Uitwerking vraag (b)
Het vermogen wordt gegeven door:
Bij een lagere spanning, zal de stroom I ook lager worden.
Bij een drie keer zo lage spanning zal het vermogen dus nog minder zijn dan drie keer zo weinig, dus kleiner zijn dan 20 W.
Uitwerking vraag (c)
De (inductie)spanning op de secundaire spoel wordt gegeven door:
...waarin N het aantal windingen is.
Moet de spanning drie keer zo klein worden als normaal, dan moet het aantal windingen van de secundaire spoel gelijk zijn aan...
Uitwerking vraag (d)
In de secundaire stroomkring wordt het vermogen een stuk kleiner.
Het vermogen dat in de secundaire stroomkring wordt geleverd, wordt ook in de primaire kring geleverd, anders gaat er energie verloren.
De spanning is gelijk, dus de hoeveelheid stroom (I = P/U) wordt kleiner.
Uitwerking vraag (e)
In vier hokjes is één trillingstijd verstreken.
Bij 50 Hz is de trillingstijd...
Eén hokje staat dus voor...
Uitwerking vraag (f)
De effectieve waarde van de spanning is de gemiddelde amplitude op de oscilloscoop.
Bij figuur 11 is dit 2 keer zo groot als bij figuur 12.
De effectieve waarde van de spanning is dus kleiner geworden.
