Gloeilamp, Spaarlamp en LED in serie

Gebruikerswaardering: 5 / 5

Wat gebeurt er als je gloeilampen, spaarlampen en LED-lampen in serie schakelt? Eerst antwoord, dan pas openen!!!

Als je het antwoord op deze vraag niet meteen weet, ben je bepaald niet de enige.

Allereerst schakel je 2 gloeilampen, liefst met grote bol, van zo'n 25 Watt in serie. Deze lampen worden niet erg heet, dus je kunt ze nog met de hand verwisselen zonder je vingers er aan te branden. Beide lampen branden ongeveer even hard (zacht). LOGISCH!

Dan verwissel je één van de 2 gloeilampen voor een spaarlamp. De vraag is:

Wat gebeurt er als als ik één gloeilamp vervang door een spaarlamp? Branden er daarna:

• 2 lampen (en branden ze even hard?)
• 1 lamp (welke dan?)
• 0 lampen

Links gloeilamp, Rechts spaarlamp		Links LED-lamp, Rechts spaarlamp

Verklaring:

Spaarlampen verbruiken veel minder stroom dan een gloeilamp. De weerstand van een spaarlamp is veel groter dan die van een gloeilamp. Dus als je een gloeilamp en een spaarlamp met elkaar in serie schakelt, wordt de stroom zo klein dat alleen de spaarlamp er zichtbaar van kan branden. Bij deze kleine stroom (U = I x R) is het spanningsverschil over de gloeilamp gering en is het spanningsverschil over de spaarlamp nog altijd groot genoeg om deze te laten branden.

Beter gezegd: de weerstand van de gloeilamp is veel kleiner dan van de spaarlamp.

LED-lampen zijn de zuinigste van allemaal. Ze zijn nog een stuk zuiniger dan spaarlampen. Dus als je een LED-lamp met een spaarlamp in serie schakelt, gebeurt hetzelfde als hierboven. Alleen... deze keer gaat de spaarlamp uit en blijft de LED-lamp gloeien.

Bouwtips:

Je kunt deze lampen natuurlijk ook met z'n drieën in serie schakelen! Mogelijk gaat de LED-lamp dan knipperen omdat het spanningsverschil over de LED toch te klein is om aan te kunnen gaan.

Ik heb hier geen schakelaars ingebouwd, maar dan kan natuurlijk ook nog altijd.

Bananenstekkers in stopcontacten... oeiiii, veel docenten zien dit als een slecht voorbeeld voor de leerlingen, dus verzin een betere oplossing dan ik heb gedaan!!!

Wat uitvoeriger!

We gaan uit van 3 lampen met gelijke lumen: 200lm. In bovenstaande tabel zie je het verbruik van ieder van deze lampen bij 230V.

In een serieschakeling is de stroom door beide lampen gelijk. De felheid van de lampen wordt bepaald door het elektrische vermogen keer het rendement. Als het rendement van de gloeilamp 5% is, moet die van spaarlamp 25% zijn en van de LED lamp 63%.

De elektrische weerstanden (waarvan ik even aanneem dat die ook bij LED- en spaarlampen gelijk blijven bij een lagere spanning) zijn gloeilamp U²/P = 230²/25 = 2116 ohm; spaarlamp 10580 ohm en ledlamp 26450 ohm. 
De stroom waarop ze normaal functioneren is:

• gloeilamp P/U = 25W / 230V = 110 mA;
• spaarlamp P/U = 5W / 230V = 22 mA en
• ledlamp P/U = 2W / 230V = 9 mA.

Gloeilamp in serie met spaarlamp: stroom wordt 230/(2116+10580) = 18 mA. Veel te weinig voor de gloeilamp, en bijna normale stroom voor de spaarlamp.

Spaarlamp en ledlamp in serie: stroom wordt 230/(10580+26450) = 6 mA. Zelfde verhaal, maar nu voor ledlamp.
Ja het klopt.

Nu proberen om een eenvoudiger verhaal te houden:
Als je de spaarlamp op 230 V aansluit loopt er een kleinere stroom (I=P/U, 5 keer zo kleine P dus ook 5 keer zo kleine I) dan bij de gloeilamp op 230 V. De spaarlamp heeft dus een (5 keer) grotere weerstand.

Dat betekent dat als je de twee lampen in serie aansluit op 230 V de spaarlamp het grootste deel van de spanning krijgt (5/6 van 230 = 192 V) en dus het beste gaat doen. De stroom is door beide lampen even groot, dus het elektrische vermogen dat naar de spaarlamp gaat is groter dan dat naar de gloeilamp. De spaarlamp heeft ook nog een groter rendement, dus zal het meeste licht uitzenden.

Even controleren:
Spaarlamp P = U . I = 192 x 0, 018=3,45 W
Hoeveelheid lichtenergie per sec: 3,45x0,25 = 0,86 W ( in vergelijking met 230 x 0,022x 0,25=1,3 W bij normale aansluiting)

Gloeilamp P = (230-192) x 0,018 x 0,05= 0,034 W (in vergelijking met 230 x 0,11x0,05 = 1,3 W bij normale aansluiting)
De spaarlamp geeft dus 25 keer zoveel licht als de gloeilamp.

Hetzelfde voor de ledlamp: Die heeft een 2,5 keer zo klein vermogen, dus een 2,5 keer zo kleine stroom en 2,5 keer zo grote weerstand als de spaarlamp
In serie staat er over de ledlamp 2,5/3,5 van de 230 V = 164 V. En over de spaarlamp 230-164=66 V
Spaarlamp P = UxI = 66 x 0,006 = 0,396 W, waarvan licht 0,1 W Ledlamp 164x0,006=0,98 W waarvan licht 0,6 W. De ledlamp geeft dus 6 keer zoveel licht als de spaarlamp.

2 gloeilampen in serie		Gloeilamp-spaarlamp, de gloeilamp brandt niet zichtbaar.
Ledlamp brandt, gloeilamp brandt onzichtbaar.		Zoals je kunt zien, brandt ook de spaarlamp op deze foto een klein beetje.

Leuke variant: 25W gloeilamp in serie met 6V/100mA fietslampje. Leerlingen kunnen zich nauwelijks voorstellen dat zo'n fietslampje evenveel stroom kan geleiden als een 25W gloeilamp.

• Raadsels
• Serie/parallel

• Vorige
• Volgende