Natuurkunde experimenten voor het onderwijs
Hierboven zie je alleen nog maar het chassis zonder elektrische elementen. Mijn doel is het om te komen tot een rijdende elektrische (speeldgoed-) auto waarvan de leerlingen zelf de elektromotor wikkelen en de elektronica samen bouwen. Als energiebron wil ik een 4,5V of 9V batterijblok gebruiken. De verwachting is evenwel dat de batterij snel leeg zal zijn (sorry!). NB: op dit moment zit ik nog in de uitprobeerfase en heb ik dus nog GEEN goed rijdend autootje!!!
Internet bevat honderden video's over de z.g. Kelvindruppelaar (Kelvin Dropper)
Kelvin water dropper, invented by Scottish scientist William Thomson (Lord Kelvin) in 1867, [1] is a type of electrostatic generator. Kelvin referred to the device as his water-dropping condenser. The apparatus is variously called the Kelvin hydroelectric generator, the Kelvin electrostatic generator, or Lord Kelvin's thunderstorm. The device uses falling water to generate voltage differences by electrostatic induction occurring between interconnected, oppositely charged systems. This eventually leads to an electric arc discharging in the form of a spark. It is used in physics education to demonstrate the principles of electrostatics.
LET OP: De Wimshurstmachine wekt spanningen op tot wel 30.000 VOLT. Klik op "Lees meer" en lees eerst de waarschuwingen!
Hoe werkt de Wimshurstmachine
Nostalgisch voor de ouderen onder ons. Serieschakeling: de ouderwetse gloeilampjes van de kerstboomverlichting.
Gegevens:
- De prijs voor energie bedraagt momenteel 25 cent per kWh.
- Netspanning: 230 V
- Aantal lampjes in serie: 20
- Elk lampje verbruikt 0,2 A
Gevraagd:
- Hoeveel spanning staat er over elk kerstlampje?
- Hoeveel stroom verbruikt deze kerstslinger?
- Hoeveel vermogen verbruikt deze kerstslinger?
- Hoeveel geld kost het om deze kerstslinger 24 uur aan te laten staan?
- Een lampje is stuk en wordt daarom verwijderd. Hoeveel stroom verbruikt de kerstverlichting nu?
Een eenvoudig ogende praktische vraag blijkt nog best lastig oplosbaar te zijn.
Je ziet hierboven een blackboxopstelling. Een blackbox is een doos waar je niet in kunt komen. De blackbox is hier (handig!?) groen gearceerd.
Je kunt en mag deze box dus niet openen. De instructies luiden: deze blackbox bevat 3 onbekende verschillende weerstanden en 3 aansluitingen volgens bovenstaand elektrische schema.
Opdracht: onderzoek groot de weerstanden R1, R2 en R3 zijn.
Toegestane hulpmiddelen:
- stroommeters
- spanningsmeters
- voeding 12 VDC
Deze opgave, die ik zelf verzonnen heb, leek mij een makkelijke opgave. Ik verrichtte de volgende metingen:
- Meting 1: VAB = 12 V, hierbij is gemeten: IAB = 144 mA
- Meting 2: VBC = 12 V, hierbij is gemeten: IBC = 90 mA
- Meting 3: VAC = 12 V, hierbij is gemeten: IAC = 80 mA
UITWERKING (stop met lezen als u de opgave zelfstandig wilt oplossen!!!)
Over een heel lange ijzerdraad staat spanning. De hoogte van de spanning, de stroom, de dikte van de draad en de materiaalconstante, de soortelijke elektrische weerstand van ijzer, zijn gegeven.
Gegeven:
- Spanningsverschil over de draad: 11,8 V
- Stroom door de draad: 4,1 A
- Materiaal: ijzerdraad, ρ = 0,225·10−6 Ω·m = 0,225·10−3 Ω·mm
- dikte van de draad, d = 0,7 mm
Bereken de lengte van de draad! (Klik op "Lees meer" voor het antwoord!)
Wikipedia: de klemspanning van een elektrische energiebron, zoals een batterij, een accu of een generator, is de elektrische spanning tussen de polen terwijl de bron belast wordt. De klemspanning is gelijk aan het verschil tussen de bronspanning en het inwendige spanningsverlies dat het product is van de inwendige weerstand van de spanningsbron en de geleverde elektrische stroom.
Onze slinky is een lange gekrulde ijzeren draad. IJzer geleidt stroom goed, maar niet weerstandsloos. Bij deze demonstratie kijken we naar de weerstand van een ijzerdraad in relatie met zijn lengte. Hier wordt een weerstandsmeter gebruikt, maar je kunt deze demonstratie ook uitvoeren met een voeding en een stroommeter i.c.m. een spanningsmeter. Je zet een spanning van 1 volt over de draad, je meet de stroom door de draad, en met deze twee gegevens samen bepaal je de weerstand.
De transformatoropstelling hierboven bestaat uit twee spoelen:
- de primaire spoel wordt gevoed met 230 Volt (Up = Uprimair) en heeft 600 windingen (Np), de maximale stroom (Ip) wordt kort na het inschakelen bereikt: 5A
- de secundaire spoel heeft slechts 7 windingen (Us = Usecundair) en de stroom stroomt daar door een ijzeren spijker
Hoe werkt een groepenkast?
Pas de FBI-regel toe en bepaal in welke richting de draad gaat bewegen!
