Dit is een uitgebreide uitwerking van de genoemde examensom, voorzien van achtergrondinformatie en een stukje verdieping in de stof. Ben je alleen geïnteresseerd in de antwoorden klik dan hier voor de basisuitwerking. Je kunt ook links in de kantlijn op de juiste opgave klikken.
Waarom deze examenbijlessen?
Voor deze bijles is een examensom als uitgangspunt gekozen. Wanneer je wilt nagaan of je een bepaald onderwerp goed begrepen hebt, kun je oefenen met het maken van zo'n examenvraagstuk. Je kunt naar aanleiding van zo'n vraagstuk weer nieuwe vragen oproepen. In deze bijles proberen we aanvullende uitleg te geven bij een examenvraagstuk. Het niveau van het vraagstuk is dat wat je nodig hebt om je examen te kunnen maken. Extra achtergrondinformatie, een stukje extra uitleg aan de hand van een animatie, een vraagstuk ook eens op een andere manier uitgelegd: je vindt het hier allemaal.
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)
Een transformator kan geen gelijkspanning omzetten, daarvoor is een wisselend magneetveld in de kern nodig en bij een gelijkspanning verandert de flux in de primaire spoel niet.
Uitwerking vraag (b)
Voor een lamp geldt (bij benadering als we de temperatuursverandering niet meetellen) de wet van Ohm:
En voor het vermogen geldt:
Als de spanning U 3x zo klein wordt en R constant is, zal I 3x zo klein worden. Het vermogen P moet dan ongeveer 9x zo klein worden. Dat is...
...en dus duidelijk lager dan 20 W.
Uitwerking vraag (c)
Voor de ideale transformator geldt:
Uitwerking vraag (d)
Voor het vermogen van een ideale transformator geldt:
Als het secundaire vermogen afneemt, neemt het primaire ook af, De Up verandert niet, dan wordt Ip kleiner.
Uitwerking vraag (e)
1,0T = 0,020 s past in 4,0 hokjes.
1,0 hokje komt dus overeen met 5,0.10-3 s.
Uitwerking vraag (f)
Let op: er wordt geen toelichting gevraagd!
De effectieve spanning van figuur 12 is kleiner dan die van figuur 11.
(De topwaarde is wel gelijk maar de gemiddelde spanning (en geleverd vermogen) over een hele periode is kleiner.)
