Free Joomla Templates by FatCow Coupon

Serie-parallelschakeling, Think outside of the box!!!

Hoofdcategorie: Elektro Categorie: Serie/parallel Gepubliceerd: maandag 20 februari 2023
Ster inactiefSter inactiefSter inactiefSter inactiefSter inactief
 

Out of the box blackbox 1

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

 

Out of the box blackbox 2Deze 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!!!)

 

 

 

Voorbeeld van meting 3

 Oplossing (bekende waarden zijn voor het gemak groen gearceerd)

  • RAB = UAB / IAB = 12V / 0,144A = 83 Ω
  • RBC = UBC / IBC = 12V / 0,09A = 133 Ω
  • RAC = UAC / IAC = 12V / 0,08A = 150 Ω
  • IAB = I1+I2 = 144 mA (I2 = I3)
  • IBC = I2+I1 = 90 mA (I1 = I3)
  • IAC = I3+I1 = 80 mA (I1 = I2)

 

DE 3 vergelijkingen met 3 onbekenden: 

3 vergelijkingen en 3 onbekenden in formules

 

Hmmm, ik weet niet hoe ik dit verder moet oplossen. Maar ik weet de uitkomst al, want ik heb de opstelling zelf gebouwd en kan de antwoorden gewoon opmeten. Maar dat is uiteraard niet de bedoeling!

De uitkomst verraad ik nu: R1 = 100Ω, R2 = 200Ω en R3 = 300Ω. Maar zelfs met de uitkomst in de hand zul je zien dat het niet eenvoudig is om dit vraagstuk op te lossen.

  • I1 = UAB / R1 
  • I2 = UAB / (R1 + R3
  • I3 = UAB / (R2 + R1
  • I2 = I3

 

Hier liep ik dus zelf vast... Schrale troost voor mij: onze wiskundeleraar komt ook niet uit deze ogenschijnlijk eenvoudige wiskunde-opgave.

Maar... zo moeilijk kan deze opgave toch niet zijn!? Hoe kan het dat ik de oplossing niet zie???

 

Thinking outside of the box:

Ik heb wel 30 nachtjes geslapen om tot deze oplossing te komen. En uiteindelijk blijkt de oplossing heel simpel te zijn. Maar om die oplossing te vinden, "I needed to think outside of the box". "THE BOX", is een beperking die je jezelf soms onbewust op legt. Als je een voeding aansluit, verbind je de plus en de min alsof dat vanzelfsprekend is, elk met één punt. Waarom zou je de plus niet aansluiten op 2 punten tegelijk???

Ik bedacht een aanvullende meting:Out of the box blackbox solution

Door tegelijk 12 V op de aansluitingen A en B te zetten:

  1. wordt de stroom door R1 gelijk aan nul.
  2. wordt de stroom door R2 gelijk aan de stroom door stroommeter AB.
  3. wordt de stroom door R3 gelijk aan de stroom door AA.
  4. wordt de stroom naar punt C (AC) gelijk aan de stromen door R2 (stroom AB) en R3 (stroom AA).
  5. de verhouding van de grootte van de weerstanden R2 : R3 zal gelijk zijn aan AA : AB (jaja, precies die volgorde en niet andersom)

 

(Nu kan het niet meer zo moeilijk zijn om de juiste uitkomst te vinden.)

 

Meetresultaten:

  • AA = 120 mA (R1 = 100Ω)
  • AB = 180 mA
  • AC = 60 mA (R2 = 200Ω)

3 vergelijkingen en 3 onbekenden in formules

RAC = 150Ω, dus 1/150 = 1/(100+200) + 1/R3, R3 = 300Ω

 

 

De volgende manier van oplossen is nagenoeg hetzelfde:

Out of the box blackbox 3

 

Hits: 357

Doel

Physicsexperiments.org wil docenten, TOA's en leerlingen natuurkunde inspireren. Physicsexperiments.org is een verzameling Natuur­kunde Experimenten. Elk experiment, simpel of gecompliceerd, verdient aandacht.

Vind je mijn initiatief positief en heb je een suggesties? Graag!!! Ik sta altijd open voor nieuwe ideeën, voor verbeteringen en aanvullingen.

Je collega-TOA Lennart

 

VERANTWOORDING/DISCLAIMER:

Het is altijd uw eigen verantwoordelijkheid om veilig te werken en om risico's in te schatten. De maker van physicsexperiments kan niet aansprakelijk worden gesteld voor fouten op de website die kunnen leiden tot ongelukken.