Teach-les
Waarom heeft een led een weerstand nodig?
Vergelijk twee beschermde schakelingen met een rode led bij dezelfde spanning en verklaar de stroombegrenzing.
Log in met een docentenaccount om een klassikale sessie voor te bereiden. Leerlingen doen mee met een klascode.
Nieuw bij LabsLand? Docentenaccount maken
Leerdoelen
De uit weerstandsspanningen berekende stromen bij 1 kΩ en 10 kΩ vergelijken.
Met meetgegevens uitleggen waarom de stroom door een led begrensd moet worden.
Voorvertoning van de leerlingactiviteit
Inhoud van de activiteit
Alleen voorvertoning. In een klassikale sessie kunnen leerlingen antwoorden invullen en hun werk bij de docent inleveren.
Het onderdeel dat niet oplicht
5 min
Een klein controlelampje heeft een weerstand nodig, hoewel die geen nuttig licht geeft. Verspilt dit onderdeel alleen elektrische energie of vervult het een belangrijke taak? Vergelijk twee schakelingen met een rode led bij 5 V. Alleen de opgegeven weerstandswaarde verandert: 1 kΩ of 10 kΩ.
In welke schakeling verwacht je de grootste stroom? Leg dit vóór het meten uit.
Vergelijk twee beschermde schakelingen
13 min
Begrijp de schakeling
De labknop opent een voorgemonteerde schakeling op echte apparatuur. Een tak is een stroompad met een weerstand en een led. De led heeft een anode (A) en kathode (K); hun richting staat al goed. Kies DC Power (gelijkspanningsvoeding) om de positieve voedingsspanning af te lezen of te wijzigen en Multimeter om de gemeten spanning af te lezen. Klik na elke wijziging op Perform Measurement (meting uitvoeren) en wacht tot het resultaat en de foto’s van de apparatuur zijn vernieuwd. Alleen een instelling wijzigen levert nog geen nieuw resultaat op. Zet voor toetsenbordbediening de focus op de spanningsknop: Links/Rechts verandert de stapgrootte; Omhoog/Omlaag verandert de waarde. Controleer de getoonde spanning voordat je meet.
De multimeter meet de spanning over de weerstand, aangeduid met $V_R$. Noteer VDC in volt; deel een waarde in mV door 1 000. Bijvoorbeeld: 240 mV = 0,240 V. Staat er uV (microvolt, µV), deel dan door 1 000 000: 300 uV = 0,000300 V. Bij een weerstand van 1 kΩ geldt $I\,\text{(mA)}=V_R\,\text{(V)}$; bij 10 kΩ deel je de spanning in volt door 10 om mA te krijgen. Zo bereken je de stroom uit de gemeten spanning en de opgegeven weerstand.
Gebruik de camerafoto’s om de echte leds te bekijken. Estimated glow (geschatte gloed) in de tekening illustreert het laatste resultaat en is geen lichtmeting; schakel dit uit als je camerabeelden vergelijkt. Is het licht door schittering niet goed te zien, kies dan Onduidelijk in plaats van aan te nemen dat de led uit is. De apparatuur bevat ook statuslampjes. Is de led van de schakeling onduidelijk, behoud dan dezelfde schakeling en spanning en klik opnieuw op Perform Measurement. Wacht tot de meetwaarde en foto’s zijn vernieuwd en bekijk de led opnieuw. Noteer in je schriftelijke antwoorden kort de eerste en herhaalde meetwaarde en eventuele verandering in zichtbaarheid; gebruik de herhaalde waarde in de tabel. Blijft het onduidelijk, kies dan Onduidelijk. Ga niet af op een ander lampje en blijf niet herhalen tot je de verwachte uitkomst krijgt.
Lees de naam van de apparatuur onder elk resultaat: opeenvolgende metingen kunnen verschillende fysieke Hives gebruiken. Kleine verschillen kunnen daardoor van verschillende onderdelen komen. Een resultaat dat als eerdere opname is aangeduid, is geen nieuwe, onafhankelijke meting.
Houd de schakeling beschermd
Laat de voorbereide bedrading en weerstanden op hun plaats. Gebruik alleen de positieve voeding van 0–5 V, in deze activiteit tussen 1 en 5 V. Sluit een led nooit rechtstreeks op de voeding aan. Verander de andere voedingen en de functiegenerator niet. De meter is al over een weerstand aangesloten: houd hem in de stand gelijkspanning, nooit in de stroom- of weerstandsstand.
Lees de spanning over de weerstand af om de stroom door die tak te berekenen. A en K geven de aansluitingen van de led aan.
Van schakeling wisselen
Verlaat na elke schakeling de Hive-sessie en keer terug naar deze activiteit voordat je de volgende labknop opent. Elke knop laadt een eigen schakeling; gebruik de vorige niet opnieuw en verander de meterbedrading niet.
Rode led met 1 kΩ
Rode led met 1 kΩ
Open deze schakeling en controleer 5 V, 1 kΩ en de stand gelijkspanning. Voer één meting uit en vul de bijbehorende rij in voordat je Hive verlaat.
Beschikbaar tijdens een klassikale sessie
Rode led met 10 kΩ
Rode led met 10 kΩ
Open deze schakeling en controleer 5 V, 10 kΩ en de stand gelijkspanning. Voer één meting uit en vul de bijbehorende rij in voordat je Hive verlaat.
Beschikbaar tijdens een klassikale sessie
Resultaten
Vul twee rijen in: één met 1 kΩ en één met 10 kΩ, beide bij 5 V. Voer V_R in volt in. Bij 1 kΩ geldt I(mA)=V_R; bij 10 kΩ geldt I(mA)=V_R/10. Kies een camerawaarneming en laat extra rijen leeg.
| Weerstand | Spanning over weerstand V | Berekende stroom mA | Camerawaarneming |
|---|---|---|---|
Verklaar de taak van de weerstand
12 min
Gebruik de meting van elke weerstand. Deel de stroom bij 1 kΩ door de stroom bij 10 kΩ. Geef de verhouding en laat de twee gebruikte stromen zien.
Welke weerstand begrensde de stroom sterker? Leg met je resultaten uit waarom de weerstand verwijderen geen verstandige manier zou zijn om dit controlelampje feller te maken.
Was het elektrische verschil goed te zien op de camera? Leg uit waarom de uit metingen bepaalde stromen sterker bewijs vormen dan alleen de foto’s vergelijken.
Welke van de twee geteste schakelingen kies je voor een controlelampje met een lage stroom? Onderbouw je keuze met de stroom en de zichtbaarheid van het licht.
Inleveren
Verlaat Hive na alle metingen en keer hier terug. Markeer het labwerk als voltooid, controleer elke resultatenrij en verplicht antwoord en lever de activiteit in.
Maak van deze voorvertoning een klassikale sessie
Ga door naar LabsLand Teach om deze les met leerlingen te gebruiken en de toegang van je account te bekijken.
Nieuw bij LabsLand? Docentenaccount maken