II H H 2 2 . 2009. 2009 NN 4 4

(1)

N

ATUURKUNDE

KLAS

4

4 I

INHAALPROEFWERK

NHAALPROEFWERK

HOOFDSTUK

H

OOFDSTUK

2 2 JAN

JAN

. 2009

Denk aan ALLE letters van FIRES! Geef duidelijke berekeningen. Er zijn 4 opgaven. Totaal 34 punten.

Opgave 1 (3 + 4 pt)

De batterij in de hiernaast getoonde schakeling levert 12,0 V. De totale stroomsterkte bedraagt 0,20 A. R2 heeft een

weerstandswaarde van 24 Ω. R3 heeft een weerstandswaarde van 72 Ω.

Weerstand R4 bestaat uit een koperen draad (soortelijke weerstand =

17.10-9_{Ω.m) met een doorsnede A van 0,15 mm}2_{, die 600 keer rond}

een cilinder met een diameter d van 7,02 cm gewikkeld is. N.B.: omtrek cirkel = π.d

a) Bereken de weerstandswaarde van weerstand R4.

Als je bij a geen antwoord hebt, reken dan verder met R4 = 25 Ω.

b) Bereken de weerstandswaarde van R1.

Opgave 2 (3 + 2 + 4 pt)

De huishoudens in een dorp worden van elektriciteit voorzien door een elektriciteitscentrale. Het dorp is met de centrale verbonden via twee dikke koperen kabels. De huishoudens worden hierdoor voorzien van een spanning van 230 V.

Eén van de huishoudens gebruikt op een avond een straalkachel met een vermogen van 1400 W. Deze straalkachel staat aan van 19.00 tot 23.45 uur. Daarnaast branden er tussen 19.45 uur en 22.45 uur 20 lampen met een vermogen van 60,0 W. De straalkachel en de lampen staan parallel t.o.v. elkaar en op dezelfde groep aangesloten.

a) _{Bereken de kosten van de kachel en de lampen samen als 1 kWh E 0,16 kost.}

De straalkachel valt om 22.00 uur uit.

b) Leg duidelijk uit wat er gebeurt met de stroomsterkte in de lampen, en waarom.

Om 21.30 uur wil Robert een snack, en besluit in de magnetron popcorn te gaan maken. De magnetron heeft een weerstand van 40,0 Ω.

c) Leg uit met een berekening of het verstandig is om de popcorn te maken, als de zekering bij I = 16,0 A zal doorslaan.

(2)

Z.O.Z.

Opgave 3 (2 + 2 + 4 pt)

De accu (“batterij”) van een auto levert 12 V.

De hiernaast getoonde schakeling geeft deze situatie weer: Lamp 1 (L1) levert 360 J energie in 5 minuten.

a) Bereken het vermogen van lamp L1.

Heb je bij a) geen antwoord gevonden, reken dan verder met een vermogen van 1,5 W.

Lamp 2 (L2) heeft een vermogen van 2,4 W. De spanning over lamp L2

bedraagt 4,8 V.

b) Bereken de stroomsterkte door lamp L1.

c) Bereken de weerstandswaarde van weerstand R.

Opgave 4 (3 + 2 + 2 + 3 pt)

Een leerling doet een experiment met een weerstand en een LED. Hij meet de spanning over en de stroomsterkte door de spanningsbron en zet de waarnemingen in een tabel:

a) Zet de metingen uit in de grafiek op het bijgevoegde grafiekpapier. Vergeet je naam niet op het papier te zetten!

b) Bij 1 V staat er in de tabel een vraagteken. Beredeneer aan de hand van de grafiek EN wat je over weerstanden en LEDs weet, welke

meetwaarde daar zou moeten staan.

c) Beredeneer of de LED en de weerstand parallel of in serie staan. d) Bepaal de waarde van de weerstand.

(3)

NAAM: Grafiek opgave 5a.

(4)

Modelantwoorden

N

ATUURKUNDEATUURKUNDE KLASKLAS

4

4 PW H

PW HOOFDSTUK

OOFDSTUK

2 18/12/2008

N.B.: - Eenheid vergeten of onjuist: 0,5 pt eraf. - Onjuist aantal significante cijfers: 0,5 pt eraf Opgave 1 (3 + 4 pt)

a) R4 = ρ.l / A

l = 600 . (π.d) = 600.π.0,0702 = 132,32 m (1 pt) A = 0,15 . 10-6_{m2 ; R4 = ρ.l / A (1 pt)}

R4 = 17.10-9 . 132,32 / 0,15 . 10-6 = 14996 . 10-3 = 15 Ω (1 pt)

b) Rv tot = Ubatt / Itot = 12,0 / 0,20 = 60 Ω (1 pt)

Rv tot = R1 + R4 + R23 , dus R1 = Rv tot - R4 - R23 (1 pt)

1 / Rv23 = 1 / R2 + 1 / R3 = 1/24+ 1/72 = 4/72, dus Rv23 = 18 Ω (1 pt)

R1 = Rv tot - R4 - R23 = 60 – 15 – 18 = 27 Ω (1 pt)

OF (als gewerkt is met R4 = 20 Ω): R1 = Rv tot - R4 - R23 = 60 – 25 – 18 = 17 Ω)

Opgave 2 (3 + 2 + 4 pt)

a) Ekachel = P.t = 1,400 kW . 4,75 h = 6,65 kWh (1 pt)

Elampen = P.t = 20 . 0,060 kW. 3,0 h = 3,60 kWh (1 pt)

Kosten = totaal energieverbruik . kosten/kWh = 10,25 kWh . 0,16 €/kWh = 1,64 € (1 pt) b) De spanning over de lampen blijft gelijk vanwege parallelschakeling (1 pt)

Weerstand lampen blijft gelijk, dus de stroomsterkte door de lampen verandert niet (1 pt) c) Ilamp = P / U = 60 / 230 = 0,261 A; 20 lampen: Ilampen = 20 . 0,261 = 5,22 A (1 pt)

Ikachel = P / U = 1400 / 230 = 6,09 A (1 pt)

Samen: 11,31 A

Imagnetron = U / R = 230 / 40,0 = 5,75 A (1 pt)

Totaal = 11,31 + 5,75 = 17,06 A > 16,0 A, dus de zekering slaat door, dus niet verstandig om de magnetron aan te sluiten (1 pt)

Opgave 3 (2 + 2 + 4 pt) a) P = E/t (1 pt) P = 360 / 300 = 1,2 W (1 pt) b) I1 = PL1/UL1 UL1 = Ubatt – UL2 = 12 – 4,8 = 7,2 V (1 pt) I1 = 1,2 W / 7,2 V = 0,17 A (of: I1 = 1,5 W / 7,2 V = 0,21 A) (1 pt)

(5)

c) IL2 = PL2 / UL2 = 2,4 / 4,8 = 0,50 A (1 pt) IR = IL2 – IL1 = 0,50 – 0,30 = 0,20 A (1 pt) UR = UL1 = 7,2 V (1 pt) R = UR / IR, dus R = 7,2 / 0,20 = 36 Ω (1 pt) Opgave 4 (3 + 2 + 2 + 3 pt) a) Grootheden/eenheden op de assen (1 pt) Juiste schaalverdeling (1 pt)

Punten juist en lijn niet door de oorsprong, en vanaf oorsprong tot snijpunt met de y-as ook stukje getekend (verticaal) (1 pt)

N.B.: Spanning U mag ook op de x-as.

b) Bij 1,0 V is de stroomsterkte 0 mA (1 pt), want deze spanning ligt onder de drempelspanning van de LED (zie de grafiek: snijdt de as bij 1,34 V) (1 pt).

c) In serie (1 pt), Anders zou er bij spanningen boven de drempelspanning een zeer grote stroom door de diode lopen (1 pt).

d) Helling bepalen (ΔU / ΔI) (1 pt).

Helling = 608 Ω (waarde (enige afwijking toegestaan) (1 pt). Eenheid juist (mag ook V/A zijn) (1 pt).