Serieschakeling van Weerstanden

Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 3, Deel 1, Hoofdstuk 7, Paragraaf 7.6, Blz 183-192

Serieschakeling van weerstanden wordt gebruikt om de totale weerstand op te hogen. Als je weerstanden in serie schakelt komt er een formule om de hoek waarmee je makkelijk kan berekenen hoe groot de totale weerstand is. In onderstaand artikel wordt verteld hoe dit in zijn werk gaat aan de hand van voorbeelden en duidelijke afbeeldingen

Serieschakeling van weerstanden

Nu een aantal formules zijn besproken, kan je je kennis loslaten op een paar basisnetwerken. Het eerste netwerk is de serieschakeling, waarmee we bedoelen dat weerstanden(LINK) achter elkaar geschakeld zijn. Zie afbeelding 7.15.

Serieschakeling

Omdat er geen knooppunten zijn, is in elk willekeurig punt de stroom naar dat punt toe hetzelfde als de stroom van de dat punt af (1ste wet van Kirchhoff).

Conclusie:

De stroom in een serieschakeling is overal gelijk.

Voor de spanning geldt, gerekend vanaf punt P:
U₁+U₂+U3-Ut = 0 (2 wet van Kirchhoff)

U=U1 + U2 + U3

Daarin is U, de totaal spanning en zijn U, U en U, deelspanningen.

In een serieschakeling is de som van de deelspanningen gelijk aan de totaalspanning.

Omdat I in een serieschakeling overal gelijk is, mogen we de vergelijking U=U₁+U₂ + U3, links en rechts van het is gelijk teken (=) door I delen

Rt = R1 + R2 + R3
Met:
Rt= totale weerstand van de serieschakeling;
R1, R2, R3 = deelweerstanden.

In een serieschakeling is de som van de deelweerstanden gelijk aan detotale weerstand van de stroomkring.

Als we de deelspanningen in hun verhoudingen weergeven en de laatste term delen door I, dan vinden we:

U1: U2: U3 = R1 : R2: R3.

In een serieschakeling verhouden de deelspanningen zich als de deelweerstanden.

Voorbeeld

We sluiten een serieschakeling van drie weerstanden aan op een spanning w 16,5 V. Zie afbeelding 7.16. De weerstanden zijn 120 Ohm, 220 Ohm en 470 Ohm Bereken de stroom en de deelspanning.

Gegeven:
R1 = 120 Ohm
R2 = 220 Ohm
R3 = 470 Ohm

Voor de deelspanning U₂ en U, gaat de afleiding op dezelfde manier.

Conclusie:

Voor de deelspanningen over een weerstand R in een serieschakeling geldt:

U1 = (R1/Rt) keer Ut U2 = (R2/Rt) keer Ut enzovoort

Serieschakeling komt niet alleen voor bij weerstanden.

Om te voorkomen dat een te grote stroom vloeit door apparaten of componenten, schakelen we een weerstand in serie. Zo’n weerstand noemen we een serieweerstand of voorschakelweerstand. De serieweerstand moet dezelfde stroom kunnen verdragen als de component, anders verbrandt de weerstand.

Wist je dat…
-ons lichaam in serie staat met de aarde bij aanraken van de spanning?
– de weerstand van de aarde tussen 0,1 en 100 92 is?
-de weerstand van ons lichaam afhangt van conditie en omstandigheden?
-vocht en zweet de lichaamsweerstand verlagen?

Spanningsdeler

In afbeelding 7.19 zie je een serieschakeling waarbij een spanning U, wordt afgetakt. Op deze manier kunnen we een lagere spanning krijgen dan de voedingsspanning U,. Dit noemen we een spanningsdeler. De spanning U, die van de schakeling komt, heeft een vaste waarde in onbelaste toestand.

In afbeelding 7.20 zie je een spanningsdeler waarvan de spanning U, regelbaar is. Een dergelijke spanningsdeler maken we met een regelbare weerstand. De regelbare weerstand noemen we potentiometer of potmeter. De schakeling staat daarom bekend als potentiometer-schakeling.

In de elektronica komt de spanningsdeler vaak voor. In afbeelding 7.21 zie je voorbeelden van een vaste en regelbare spanningsdeler.

Stroomregeling met serieschakeling

De regelbare weerstand kunnen we ook schakelen zoals in afbeelding 7.22. Op deze manier geschakeld kunnen we de stroom regelen of instellen. Bij stroomregeling is het opgenomen vermogen van de regelbare weerstand afhankelijk van de ingestelde waarde. Met de schakeling van afbeelding 7.22 kunnen we het opgenomen vermogen van de regelbare weerstand berekenen.

Meten van spanningen bij serieschakeling

Meten van deelspanningen

In afbeelding 7.23 en 7.24 zie je een meetschema voor het meten van deelspanningen. We gaan ervan uit dat de meters zelf de meting niet beïnvloeden. Er zijn twee methoden om de deelspanning te meten:

• Methode 1: (afbeelding 7.23)

Je meet om beurten de spanning over de weerstanden R, en R₁. De som van de deelspanningen moet dan gelijk zijn aan de totale spanning.

• Methode 2: (afbeelding 7.24)

We verbinden één punt van de meter met een vast punt van de schakeling, Meestal de Gnd aansluiting. Daarna meet je de spanning over R, en R₁+R₂. Hierna kan je de spanning over R, en R₂ berekenen.

Vergroten van het spanningsbereik

Bij analoge meters is het meetsysteem een draaispoelsysteem. Het draaispoelsysteem geeft een volle uitslag bij een spanning van bijvoorbeeld 100 mV en een stroom van 1 mA.

Om het spanningsmeetbereik te vergroten, schakelen we een voorschakelweer stand in serie met het meetsysteem.

Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 3, Deel 1, Hoofdstuk 7, Paragraaf 7.6, Blz 183-192