Regelbare weerstand

Sander stelde deze vraag op 13 juni 2021 om 00:31.

Ik kwam deze vraag tegen maar ik snap niet hoe dit opgelost kan worden. Volgens de uitwerking die ik hieronder heb geplaatst is de bronspanning 20V omdat je R1 kan verwaarlozen. Dit lijkt mij echter een geheel onjuiste beredenering, want er is toch wel zeker een spanning die over R1 zou staan, ookal is R2 zeer groot.

Uitwerking van de vraag:
De weerstanden staan in serie. De totaalweerstand is de som van de deelweerstanden.
ls R2 zeer groot is, kunnen we R1 verwaarlozen en Rtot gelijkstellen aan R2. De spanning aan
de bron is dan gelijk aan 20 V.
Als R2 = 0 is Rtot = R1
We weten nu dat U = 20 V en I = 0,005 A. We kunnen nu R1 berekenen: U/I = 20/0,005 =
4000 Ω
Stel nu R2 gelijk aan 1000 Ω
Rtot = 4000 + 1000 = 5000 Ω
Bereken hieruit I = U/R = 20/5000 = 0,004 A

Reacties

Theo de Klerk op 13 juni 2021 om 01:18
R2 = 0 geeft R1 = 20/0,005 = 4000 Ω

R2 heel groot dan wordt  U1 + U2 = 20 V = U2  (dus R2 inderdaad >>>>> 4000 Ω en blijkbaar mag je R1 dan in praktijk 0 stellen (R1/R2 ≈ 0). De stroomsterkte (I=U/R met zeer grote R waarde zal dan vrijwel nul zijn). Waarom deze opmerking gemaakt wordt in de opgave weet ik niet, want die is totaal irrelevant. Het hoort thuis in de categorie "breng de leerling van de wijs" (en dat is eigenlijk "not done").

Maar bij R2 = 1000 Ω terwijl R1 = 4000 Ω dan is R1 zeker niet verwaarloosbaar, immers 4x zo groot als R2.  De totale weerstand is dan, zoals je berekent, 5000 Ω en is I = 20/5000 = 4 mA
Jan van de Velde op 13 juni 2021 om 09:09

Sander

Volgens de uitwerking die ik hieronder heb geplaatst is de bronspanning 20V omdat je R1 kan verwaarlozen. Dit lijkt mij echter een geheel onjuiste beredenering, want er is toch wel zeker een spanning die over R1 zou staan, ookal is R2 zeer groot.

Deze oefening komt uit een pakket vragen voor het Vlaamse toelatingsexamen fysica voor de opleiding arts/tandarts. Je wordt weliswaar getest voor fysica, maar dat is vooral een vehikel om je te testen op inzicht en overzicht. Stel je voor dat je als arts in een ziekenhuis staat en er wordt een ernstig gewonde patiënt binnengebracht. Je kunt dan niet voor elk van zijn problemen tot in detail gaan nadenken wat je eraan gaat doen, want voordat je die lijst compleet hebt is de patiënt overleden. Vind snel de kern en de grote lijn, dat is je opdracht.

 Deze redenering is dus niet "geheel onjuist". Het gevraagde inzicht is dat indien R2 zeer groot is, de spanning over R1 zeer klein zal zijn, en binnen de significantie van de gegevens dus  0. Op deze wijze wordt je dus via een omweg verteld dat de bronspanning dus (nagenoeg) 20 V zal zijn.

En inderdaad, neem voor R2 4 MΩ (zeer groot, 1000 keer zo groot als R1) en reken even na, dan zal er inderdaad 19,98 V van de 20,00 V vallen over R2 (en dus 0,02 V over R1) .

De artsenvraag: maakt dat detail ook maar enig verschil voor het antwoord dat je moet gaan kiezen?
Het artsenantwoord: nee, net zo min als de gekneusde teen van enig belang is voor de patiënt die met een ingedeukte schedel wordt binnengebracht.
Awel, maak je er dan ook niet druk om. Dat is de mindset die je mee moet nemen naar dat examen.

Je hoeft ook nooit tot op drie achter de komma te gaan rekenen, je mag niet eens een rekenmachine gebruiken. De antwoordopties liggen altijd ver genoeg uiteen om met wat vlot hoofdrekenen of een afgerond sommetje op een kladje het beste van de gegeven antwoorden te kunnen kiezen.

Groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft zesentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)