WorksheetsSTEMolympiade: Schakelingen & Stroomkring
Total questions: 33
Worksheet time: 45mins
Ik ben op zoek naar een schakeling voor de lampjes van de kerstboom.
Welke schakeling zorgt dat niet alle lampjes uitgaan als er één lampje kapot gaat?
Bij schakeling A blijven 2 lampjes branden als één lampje kapot gaat.
Bij schakeling B blijven 2 lampjes branden als één lampje kapot gaat.
Bij zowel schakeling A en B blijven 2 lampjes branden als één lampje kapot gaat.
Thomas vindt het fijn om met techniek bezig te zijn.
Zo heeft hij al heel wat dingen zelf gemaakt.
Nu wil hij zelf een leeslamp maken die 3 lampjes bevat.
Hij wil daarvoor maar 1 batterij gebruiken, om het milieu niet te veel te belasten.
De 3 lampjes wil hij zo fel mogelijk laten branden.
Bij welke schakeling branden de lampjes het felst?
De lampjes in situatie 1 branden feller dan de lampjes in situatie 2.
De lampjes in situatie 2 branden feller dan de lampjes in situatie 1.
Er is geen verschil in lichtsterkte tussen situatie 1 en 2.
Een diode is een elektronische component die de elektrische stroom in 1 richting doorlaat en in de andere richting verspert.
Het symbool van een diode is een driehoekje (dat wijst in de richting van de stroom) en een streepje daarvoor.
Alexandru heeft een elektronische schakeling gemaakt waarin hij 4 diodes en 4 lampjes gebruikt heeft.
Hoeveel van die lampjes zullen hier oplichten?
Minder dan 2 lampjes.
3 lampjes.
Alle lampjes.
In een gsm zit een gedrukte schakeling waarop alle elektronische componenten staan die nodig zijn.
Een gedrukte schakeling is eigenlijk niets anders dan een plaatje waarop koperbaantjes liggen.
Alleen die koperbaantjes laten de elektrische stroom door.
Welke gedrukte schakeling zal het lampje laten branden als je links een batterij aansluit en rechts een lampje?
Schakeling A.
Schakeling B.
Schakeling C.
In elektronische toestellen zit een gedrukte schakeling waarop alle componenten staan die nodig zijn.
Een gedrukte schakeling is eigenlijk een plaatje waarop koperbaantjes liggen.
Alleen die koperbaantjes laten de elektrische stroom door.
Welke gedrukte schakeling zal het lampje laten oplichten als je links een batterij aansluit en rechts een lampje?
Tip: de groene bollen zijn de aansluitpunten, de bruine lijn is koper.
Seppe maakt een serie- en een parallelschakeling met lampen.
Bij een serieschakeling loopt de elektrische stroom doorheen lamp 1 naar lamp 2 en dan naar lamp 3, voor ze terug naar de stroombron terugkeert (wordt voorgesteld door een dubbel streepje).
Bij een parallelschakeling loopt de elektrische stroom door 3 afzonderlijke leidingen naar respectievelijk lamp 1, 2 en 3, vooraleer hij terugkeert naar de stroombron.
Als plots een fout optreedt, waardoor zowel bij de parallelschakeling als de serieschakeling lamp 2 defect gaat, waar zullen lamp 1 en lamp 3 dan wel nog oplichten?
Bij de serieschakeling.
Bij de parallelschakeling.
Bij allebei de schakelingen.
Bij geen enkele van de schakelingen.
In een elektrische stroomkring kunnen verschillende stroomverbruikers in serie of parallel geschakeld worden (vb. een lamp, een deurbel of een motor).
Dan wordt de spanning of de stroom over de verschillende verbruikers verdeeld.
Tijdens de koude wintermaanden wordt bij de meeste auto’s een elektrisch circuit gebruikt om de voorruit of achterruit gemakkelijk te ontdooien.
In dat geval is de verbruiker een dun draadje dat opwarmt als er stroom doorheen gaat.
Er zijn veel verschillende versies van zo’n ruitverwarming.
Bij welke ruit wordt een zuivere serieschakeling gebruikt?
Een batterij (onderaan) laat in de linkse stroomkring stroom vloeien doorheen een lampje, dat daardoor oplicht.
Rechts is de stroomkring niet langer gesloten, je ziet een open schakelaar. Het lampje is gedoofd.
In de les elektriciteit moeten de leerlingen 4 elektrische schema’s bekabelen.
Jarne en Teo waren vlug klaar daarmee, en mochten een beetje experimenteren terwijl de rest van de leerlingen verder moesten bouwen.
Ze stelden vast dat er maar 1 schakeling is waar je, door met de schakelaars te spelen, er voor kan zorgen dat er twee lampjes branden, geen enkel lampje brandt, of elk van de lampjes apart kan branden terwijl het andere gedoofd is.
Met welke schakeling is dat mogelijk?
In de digitale elektronica wordt vaak gebruik gemaakt van logische schakelingen.
De gemakkelijkste zijn de EN- en de OF-schakeling.
Hiernaast zie je wat het resultaat is van zo’n schakeling.
Hieronder zie je een logische schakeling met 3 onderdelen.
Mona wil op de uitgang resultaat 0 krijgen als de signalen op de ingangen zijn zoals aangegeven.
Welke schakeling moet Mona op de plaats van het vraagteken plaatsen?
Tip: reken uit wat het signaal zal zijn na de eerste EN en OF schakeling.
Een EN-schakeling.
Een OF-schakeling
Dit lukt niet met een EN- of een OF-schakeling.
Kobe heeft in zijn kamer een heel mooie lamp.
Kobe kan zowel vanuit zijn bed als aan de deur het licht aan en uit doen.
Elke keer Kobe op één van de schakelaars drukt gaat het licht aan als het nog niet aan was.
Als het licht wel aan was, dan zal het licht uit gaan.
De combinatie van de schakelstanden (A of B) wordt beschreven met behulp van een waarheidstabel, waarin voor de verschillende schakelstanden aangegeven wordt of het licht aan is (GROEN) of het licht uit is (ROOD). Hieronder zie je 3 waarheidstabellen die overeenstemmen met een ‘AND’, een ‘OR’ en een ‘XOR’schakeling.
Welke schakeling heeft de elektronicus gebruikt toen hij de schakelaars S1 en S2 aansloot?
We kunnen van elke elektrische schakeling het schema tekenen.
Dat hebben we hier gedaan voor een simpele opstelling waarin we van een stroomkring die bestaat uit een batterij en lampje de stroomsterkte en de spanning over het lampje willen meten.
Daarvoor gebruiken we een ampèremeter (A) en een voltmeter (V).
Welk schema komt overeen met de figuur van de opstelling?
Kwak en Boemel hebben door middel van batterijen en 4 lampen verlichting geïnstalleerd in hun hol.
Wat zal er gebeuren als lamp B defect gaat?
Alle lampen zullen doven en Kwak en Boemel zitten in het donker.
Lamp C zal doven omdat ze recht over lamp B staat.
Alle lampen, behalve lamp B, zullen blijven branden.
Suna en Hadise spelen thuis op hun spelconsole.
Plots werkt het toestel niet meer.
Dit komt omdat de batterijen van de afstandsbediening leeg zijn.
Suna en Hadise openen het bakje en willen 3 nieuwe AA-batterijen plaatsen om een spanning van 4,5 Volt te krijgen.
Hoe moeten Suna en Hadise de batterijen plaatsen?
Gobelijn is er ooit in geslaagd om elektriciteit op te wekken met de ‘Intervolta Electrica’, een plant.
Elektrische stroom ontstaat op het ogenblik dat er een spanningsverschil bestaat tussen twee plaatsen.
Zo spreken we bij een stopcontact van een spanning van 230 V, terwijl je bij een gewone AA-batterij over een spanning van 1,5 V spreekt.
Het spanningsverschil zorgt er voor dat elektronen, kleine geladen deeltjes, kunnen stromen van de ene plaats naar de andere.
Die beweging van de deeltjes is de elektrische stroom.
Om elektrische stroom te hebben, moeten er wel elektronen beschikbaar zijn die vrij door het materiaal kunnen bewegen.
In welk van de volgende materialen is dat mogelijk?
Alleen in staal.
In kraantjeswater en in staal.
In staal en in hout.
Heidi ziet in de herfst vaak vogels zitten op de hoogspanningskabels.
De vogels verzamelen zich en vliegen dan in groep naar warmere streken.
Hoe komt het dat vogels niet geëlektrocuteerd worden wanneer ze op een hoogspanningskabel zitten?
Vogels zijn te klein om geëlektrocuteerd te worden.
De hoogspanningskabels zijn geïsoleerd met een bepaalde kunststof.
De vogel maakt geen verbinding met de aarde, dus vloeit er geen stroom door zijn lijf.
Op een werf van het nieuwe ziekenhuis komt de klas van juf Petra op bezoek.
Voor de veiligheid is het noodzakelijk dat alle gevaarlijke toestellen geen elektrische stroom krijgen.
Je moet dus de boren en de zaagmachines van het elektriciteitsnet loskoppelen.
Dat kan je door stekkers uit te trekken.
Hoeveel stekkers moet je minimaal uittrekken om zeker veilig te zijn?
1
3
5
Op een werf, waar alle gebruikte elektriciteit uit 1 centraal stopcontact komt en een heel kluwen aan verdeelstekkers gebruikt wordt, werkt één van de zaagmachines plots niet meer.
Om het circuit te testen, werden 2 boren en een werklamp getest, en die werken wel!
Één van de elektrische snoeren is kapotgegaan.
Het is niet het blauwe snoer!
Welk snoer is er wel defect?
Het rode snoer A.
Het groene snoer B.
Het paarse snoer C.
3 identieke lampjes vormen de volgende stroomkring.
Wat kun je zeggen over de lichtsterkte die ze produceren?
Lamp 1 brandt feller dan lamp 2 en 3.
De drie lampjes branden even fel.
Lamp 2 en 3 branden feller dan lamp 1.
Heb je je al eens afgevraagd hoe een elektricien bij jou thuis het elektriciteitsnetwerk heeft aangepakt?
Stel dat een lamp in de keuken uitvalt ... dan mogen de lampen in huis natuurlijk niet overal uitvallen!
Hier een beetje hulp: een lampje brandt als er stroom doorvloeit, een lampje dat stuk is laat geen stroom door.
Als in de tekening hieronder lampje B stuk gaat, wat gebeurt er dan?
Lampje A blijft branden omdat het verbonden is met de + van de batterij.
Lampje A en lampje C zullen niet meer branden.
Lampje A en lampje C branden minder fel.
Heb je je al eens afgevraagd hoe een elektricien bij jou thuis het elektriciteitsnetwerk heeft aangepakt?
Stel dat een lamp in de keuken uitvalt ... dan mogen de lampen in huis natuurlijk niet overal uitvallen!
Hier een beetje hulp: een lampje brandt als er stroom doorvloeit, een lampje dat stuk is laat geen stroom door.
Als in de tekening hieronder lampje B stuk gaat, wat gebeurt er dan?
Lampje A blijft branden omdat het verbonden is met de + van de batterij.
Lampje A en lampje C zullen niet meer branden.
Lampje A en lampje C branden minder fel.
Thomas ontwerpt een elektrische verlichting voor vier lampjes.
Hij kocht 3 nieuwe lampjes die hij gebruikt in lamphouder A, B en C.
Thomas plaatste een reeds gebruikt lampje in lamphouder D.
Wat zal er gebeuren als lampje D defect is?
Alle lampjes zullen doven.
Enkel lampje C zal doven want het komt na lampje D.
Lampje A, B en C zullen blijven branden.
In de digitale elektronica wordt vaak over logische poorten gesproken.
Zo’n poort heeft één of meerdere signaalingangen (waarop telkens wel of geen elektrische spanning toekomt, dus 1 of 0) en 1 uitgang waar ofwel 0 ofwel 1 uitkomt (dus geen spanning of wel spanning).
Je ziet de logische tabel van de ‘EN’ poort.
Als bovenaan signaal 0 toekomt, en onderaan signaal 1, dan is het resultaat signaal 0, zoals in de tabel ook getoond wordt.
Elke poort is eigenlijk een elektrische stroomkring waar afhankelijk van de stand van 1 of meerdere schakelaars (dit zijn de ingangen) een signaal doorgelaten wordt of niet.
Dus als de schakelaar dicht is, kan de stroom voorbij.
Staat de schakelaar open, dan kan de stroom niet door.
Je ziet hieronder 3 stroomkringen, met een spanningsbron, schakelaars en een lampje.
Welke stroomkring veroorzaakt het gedrag van de ‘EN’-poort? Tip: de twee andere figuren die je ziet, zijn de ‘OF’ en de ‘NIET’ poorten A B C
Remco heeft een stroomkring gemaakt met 2 wisselschakelaars, een batterij en een lampje.
Remco wil dat het lampje aan is.
Wat moet Remco doen?
Remco moet schakelaar 1 en schakelaar 2 omschakelen.
Remco moet niets doen, het lampje brandt al.
Remco moet 1 van de 2 schakelaars omschakelen, welke schakelaar maakt niet uit.
Een voltmeter is een toestel dat de elektrische spanning tussen 2 plaatsen in een stroomkring meet.
Een voltmeter moet parallel aangesloten worden zoals op de figuur getoond wordt.
Een ampèremeter is een toestel dat de elektrische stroom meet.
Daarvoor moet de ampèremeter in serie in de stroomkring aangesloten worden, zodat de stroom er doorheen vloeit.
In de stroomkring hieronder wil ik de spanning meten die over de sirene optreedt.
Ik gebruik op de schema’s de symbolen V en A voor respectievelijk een voltmeter en een ampèremeter.
Volgens welk schema doe ik deze meting?
Een elektrische stroomkring bestaat uit 4 lampjes zoals je op de figuur ziet.
De elektrische stroom volgt de pijltjes en splitst zich na lampje 1 op in 2 kringen.
Door elke lampje vloeit er dus elektrische stroom en de vier lampjes lichten allemaal op.
Als een lampje defect gaat kan er doorheen dat lampje geen stroom meer vloeien en wordt de stroomkring onderbroken.
Plots gaat hier één lampje defect, maar de drie andere lampjes blijven nog oplichten.
Welk lampje is er hier defect?
Lampje 1.
Lampje 2.
Lampje 3.
Op school experimenteert de klas van Jona met elektriciteit.
Hier zie je hun eerste testopstelling: een batterij, een schakelaar en een lamp.
In het ene schema is de schakelaar open, waardoor de stroomkring onderbroken is, en de lamp niet oplicht.
In het andere schema is de schakelaar gesloten en kan er stroom vloeien zodat de lamp oplicht.
Als we het elektrische schema wat ingewikkelder maken (zie onderste tekening), kan je dan voorspellen hoeveel lampen er zullen oplichten?
4 lampen, want er is een gesloten stroomkring en de schakelaar doet er niet toe.
0 lampen, want de stroomkring is onderbroken omdat de schakelaar open is.
3 lampen, want daar waar de geopende schakelaar staat zal de lamp niet oplichten.
Om een weide voor koeien af te bakenen, wordt dikwijls een elektrische afspanning gebruikt.
Als de koeien tegen de afspanning lopen, krijgen ze een ‘elektrische schok’.
Die schok schrikt de koeien af zodat ze de weide niet verlaten.
Het principeschema zie je hieronder.
Hoe werkt de stroomkring van zo’n afsluiting?
Om een elektrische schok te voelen, moet er stroom doorheen de koe vloeien. Dat kan omdat de koe via haar poten op de grond staat zodat de stroom via de grond naar de batterij kan.
De elektrische schok voelt de koe al van op een afstand. De stroomkring moet helemaal niet gesloten zijn.
De bovenstaande tekening is fout. De aarde wordt helemaal niet gebruikt als geleider. De elektrische schok gebeurt tussen twee draden van de afsluiting.
Een elektrische stroom vloeit als er een spanningsbron aanwezig is.
Vergelijk het met water dat uit een hoog reservoir naar een laag gelegen reservoir stroomt.
Zo kun je een hoogteverschil tussen dat hoog en laag gelegen reservoir afleggen in 1 keer, maar je kan ook via een tussenreservoir en via verschillende paden naar beneden vloeien: 8 = 5 + 3.
Dezelfde redenering kun je met elektriciteit volgen.
Hieronder zie je een stroomkring, met een batterij van 9 V waar je telkens het spanningsverschil over de elektrische verbruikers kan aflezen.
Welke spanning (in Volt) moet er op de plaats van het vraagteken komen?
2 V.
8 V.
16 V.
Je hebt nog meer dan 3 minuten tijd vooraleer de bom afgaat.
Als je wil vermijden dat de bom ontploft, moet je de 4 schakelaars (SW1, SW2, SW3 en SW4) zo zetten dat zowel aan de ingang A en B een stroom toekomt, maar niet aan de onderste ingang (Detonate).
1 betekent dat de stroom kan passeren, bij 0 is de stroomkring onderbroken.
Op de figuur zie je hoe de schakelaars nu staan: SW1, SW2 en SW3 staan op 0, SW4 op 1.
In welke volgorde moet je de schakelaars omschakelen zodat de bom niet ontploft?
SW1 – SW2 – SW4 – SW3.
. SW2 – SW3 – SW1 – SW4.
SW1 – SW3 – SW4 – SW2.
Een heel vaak gebruikte elektronische component is de elektrische weerstand.
Zo’n weerstand wordt in alle elektronische schakelingen gebruikt om de stroomsterkte en/of de spanning te regelen.
Van één type weerstand kan je met een kleurcode zien hoe groot de weerstandswaarde is.
De eerste 2 gekleurde lijntjes corresponderen met cijfers: hier dus 2 en 2, omdat het rode bandjes zijn.
De derde kleurband correspondeert met een vermenigvuldigingsfactor: hier 100, want die band is weer rood.
Het vierde bandje correspondeert met een nauwkeurigheidsklasse maar daar moet je nu niet op letten.
Het rare krulletje (Griekse hoofdletter omega) is het symbool voor ohm, de eenheid van elektrische weerstand (net zoals meter de eenheid voor lengte is).
Bepaal de weerstandswaarde van de volgende weerstand!
331 ohm.
3300 ohm.
33 ohm.
Om de stroomsterkte in bepaalde delen van een elektronische schakeling te beperken wordt er een weerstand gebruikt.
Als de weerstand groot is, kan er weinig stroom door.
Als de weerstand laag is, kan er veel stroom door.
Een weerstand ziet er uit zoals op de figuur hiernaast.
De verschillende kleuren geven aan hoe groot die weerstand is (uitgedrukt in ohm).
Je ziet vier gekleurde bandjes op elke weerstand.
We nemen de bovenste weerstand als voorbeeld:
Als je de kleurentabel bekijkt, zie je dat bruin (= 1ste bandje) overeenkomt met getal 1 en groen (= 2de bandje) met getal 5.
Dus je krijgt 15.
Het derde bandje geeft weer hoeveel nulletjes er nog achter gezet moeten worden.
In ons voorbeeld is het bandje oranje, dus 3 nulletjes.
Zo krijg je als waarde 15000 ohm.
Het laatste kleurtje (geel) is niet belangrijk.
Wat is de weerstandswaarde van de weerstand die je hier ziet?
620 ohm.
62 ohm.
6204 ohm.
De robot WALL-E wil zo snel mogelijk EVE bereiken, maar moet daarvoor zo snel mogelijk de deur van het ruimteschip kunnen openen.
Wanneer er geen stroom vloeit door het deurcontact, gaat de deur open.
Welke weerstand moet WALL-E weghalen zodat er geen stroom vloeit door S1?
R7
R8
R9
Elektronische borden worden met een ets-machine gemaakt.
Hieronder zie je het ontwerp van zo’n elektronisch bord.
Daarnaast zie je een scan van het eerste geproduceerde bord.
Door een foute instelling van de ets-machine zijn op de scan hieronder 4 fouten te vinden.
Je ziet 4 typische fouten met de benamingen kortsluiting, open circuit, muizenbeet en uitloper.
Fout D is een uitloper.
Welke fout is het open circuit?
Fout A.
Fout B.
Fout C.
