Onderwerp · 16 spellen
Een batterij tilt lading naar een hogere potentiaal, en de lading stroomt door de kring weer omlaag. Een spanning meet je altijd tussen twee punten: V = V_rood − V_zwart.
SPEEL NU · 102
Batterijen in serie tellen hun spanningen op, een omgekeerde batterij trekt de hare af, en batterijen naast elkaar geven de spanning van één. Een batterij geeft elke coulomb die ze verplaatst V joule: W = Q·V. Stapel, draai om, zet naast elkaar, laat een lamp branden en tel batterijen.
SPEEL NU · 103
Een voltmeter geeft de potentiaal bij zijn rode pen min de potentiaal bij zijn zwarte pen aan: V = V_red − V_black. Verwissel de pennen, probeer een open schakelaar en een gewone draad, vind de spanning bij een knooppunt en zet twee batterijen tegen elkaar in.
SPEEL NU · 104
Stroomsterkte is de lading die elke seconde door een doorsnede van de draad gaat: I = Q ÷ t, en één ampère is één coulomb per seconde, ongeveer 6 × 10¹⁸ elektronen. Tel de lading bij de poort, reken minuten en uren om naar seconden en klok een trage stroom.
SPEEL NU · 105
Elektronen trillen met zo'n miljoen meter per seconde, maar kruipen als slakken door een draad: I = n·e·A·v_d geeft minder dan een tiende millimeter per seconde voor 1 A in koper. Toch brandt een lamp meteen, omdat het signaal met 2 × 10⁸ m/s door de draad gaat.
SPEEL NU · 106
De weerstand van een draad groeit met zijn lengte en daalt met zijn doorsnede: R = ρ·L ÷ A. Twee keer zo lang verdubbelt R, twee keer de diameter geeft een kwart, en een draad uitrekken tot twee keer zijn lengte maakt R vier keer zo groot. Afrollen, uitrekken en een spoel op maat knippen.
SPEEL NU · 107
Een metaal geleidt slechter naarmate het heter wordt: R = R₀·(1 + α·(T − T₀)). Een gloeidraad van 2500 °C heeft twaalf keer zijn koude weerstand, dus een lamp trekt een stroompiek bij het aanzetten, en een platinadraad wordt een thermometer. Verwarmen, laten gloeien en de temperatuur aflezen.
SPEEL NU · 108
Bij een vaste weerstand groeit de stroomsterkte evenredig met de spanning: V = I·R, een rechte lijn door de oorsprong in een I,U-diagram. Vind een stroom, een weerstand of een spanning uit de andere twee, lees een lijn af en kies de weerstand die een led op 20 mA houdt.
SPEEL NU · 109
I = V ÷ R bepaalt hier elke stroom, en een zekering smelt zodra de stroom haar nominale waarde bereikt. Vind de stroom van een waterkoker, de kleinste weerstand die een zekering overleeft, waarom een zekering geen mens beschermt, de grootste spanning die een weerstand verdraagt en de enorme stroom van een kortsluiting.
SPEEL NU · 110
In een serieschakeling is er maar één weg, dus gaat door elk lampje dezelfde stroom en tellen de weerstanden op: R = R₁ + R₂ + …. Vind de stroom, de totale weerstand, het spanningsdeel van één lampje, waarom een vierde lampje ze allemaal zwakker maakt en hoeveel kerstlampjes het lichtnet nodig heeft.
SPEEL NU · 111
Twee weerstanden in serie verdelen de bron naar verhouding van hun weerstanden: V_out = V·R₂ ÷ (R₁ + R₂). Vind een uitgangsspanning, ontwerp een deler voor 5 V, lees een lichtsensor en een thermistor af en vind de spanning halverwege een ketting van drie.
SPEEL NU · 112
Parallelle takken krijgen elk de volle spanning: de stromen tellen op en de vervangingsweerstand daalt, 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Vind een vervangingsweerstand en een hoofdstroom, zie waarom de andere lampen blijven branden als er een uitgetrokken wordt, kies een weerstand en tel de lampen die een automaat toelaat.
SPEEL NU · 113
Stroom raakt op een knooppunt nooit op: wat erin gaat, gaat eruit, I = I₁ + I₂ + …. Parallelle takken delen één spanning, dus krijgt de kleinste weerstand het grootste deel. Vind een ontbrekende stroom, verdeel een stroom, tel de takken op, zie waarom een nieuwe tak de oude niet verandert en ontwerp een shunt.
SPEEL NU · 114
Vermogen is het tempo waarin een lamp elektrische energie omzet in licht en warmte: P = V·I = I²·R = V² ÷ R. Haar typeplaatje legt alleen haar weerstand vast. Vind een vermogen, de weerstand van een lamp, wat twee lampen in serie geven, waarom de lamp van 60 W wint naast een van 100 W en wat de halve spanning doet.
SPEEL NU · 115
Hetzelfde vermogen kan als grote stroom bij lage spanning of als kleine stroom bij hoge spanning worden verstuurd, en de opwarming van de lijn groeit met het kwadraat van de stroom: P_loss = I²·R. Vind het verlies bij twee spanningen, ontwerp een lijn die 1 % verliest, verwarm een lijn en kies een kachel in het huis.
SPEEL NU · 116
De energie die een waterkoker levert is zijn vermogen maal de tijd, E = P·t, en het water heeft m·c·ΔT nodig om op te warmen. Laat een waterkoker racen tegen je voorspelde tijd, vind de energie die hij gebruikt, zie wat warmteverlies doet, kies een vermogen en ontdek waarom een waterkoker in het buitenland vier keer zo lang duurt.
SPEEL NU · 117
Het kilowattuur op de energierekening is geen vermogen maar een energie: 1 kW gedurende 1 h, of 3600 kJ. Vind de energie van een lamp, wat een maand stand-by kost, een powerbank in kilojoule, wat een ledlamp in 1000 uur bespaart en hoeveel energie een telefoonaccu bevat.
11 spellen
Positie, snelheid, versnelling en zwaartekracht.
2 spellen
Eenheden, SI-voorvoegsels en wetenschappelijke notatie.
3 spellen
Formules omschrijven: omgekeerde bewerkingen en eenheden controleren.
3 spellen
Vectoren optellen, verplaatsing en krachten.
3 spellen
Rechthoekige driehoeken, inverse functies en de eenheidscirkel.
3 spellen
Horizontale en schuine worp: twee bewegingen tegelijk.
3 spellen
Eenparige cirkelbeweging, hoeksnelheid en middelpuntzoekende kracht.
3 spellen
De gravitatiewet van Newton, gewicht, banen en de wetten van Kepler.
3 spellen
Krachtenevenwicht, spankracht in kabels, krachtmoment en steunkrachten.
5 spellen
Krachtmoment, arm, kantelen en hoekversnelling.
3 spellen
Massamiddelpunt, evenwichtspunten, samengestelde voorwerpen en omvallen.
9 spellen
Dichtheid, opwaartse kracht, drijven, druk onder water en luchtdruk.
3 spellen
Stroming, principe van Bernoulli, stralen, buizen en lift.
10 spellen
Amplitude, periode, frequentie, slingers, veren, energie en resonantie.
27 spellen
Wat een golf is, amplitude, golflengte, frequentie, periode en geluid.
10 spellen
Elektrische lading, elektronen en krachten tussen ladingen.