Vraag 11Knakworstenverwarmer
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- Lees uit figuur 2 en figuur 3 af welke spanning en stroomsterkte bij één knakworst horen.
- Vergelijk de maximale spanning en stroomsterkte van de bron met wat één knakworst nodig heeft.
- Bedenk hoe de totale spanning en de totale stroomsterkte veranderen bij een serie- en bij een parallelschakeling.
Hier verliezen leerlingen punten
- Schrijf de waarden die je uit de figuren haalt op, zodat je redenering controleerbaar is.
- Geef bij je conclusie ook aan wat er met de spanning en de stroomsterkte gebeurt, niet alleen de keuze.
- Laat niet alleen zien dat de bron een grens heeft, maar zeg ook welke grens er bij deze schakeling overschreden zou worden.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Lieke onderzoekt of het mogelijk is om een knakworst te verwarmen door er een elektrische stroom doorheen te sturen. Hiervoor prikt ze twee aansluitpunten in een knakworst en bouwt ze de schakeling van figuur 1. figuur 1 In de schakeling van figuur 1 zijn twee meters ( I en II) opgenomen. Eentje werkt als spanningsmeter, de andere als stroommeter.
Lieke meet de stroom I door de knakworst bij verschillende spanningen U . Ze voert de metingen in zeer korte tijd uit, om de knakworst tijdens deze metingen nog niet te laten opwarmen. Van haar metingen maakt ze een ( I,U )-diagram. Zie figuur 2. figuur 2 Op het potje van de knakworsten staat dat er zout in zit. Lieke vraagt zich af of de soortelijke weerstand van de knakworst hetzelfde is als die van zout water. Op internet vindt ze dat de soortelijke weerstand van zout water gelijk is aan 0,24 Ωm . De knakworst heeft een diameter van 15 mm en de lengte van de knakworst tussen de aansluitpunten van de draden is 8,0 cm .
Vervolgens zet Lieke een constante spanning over de knakworst. Nu laat ze de knakworst wel opwarmen. Het valt Lieke op dat de stroomsterkte niet constant blijft tijdens het verwarmen. Ze maakt daarom een ( I,t )-diagram. Zie figuur 3. figuur 3
Lieke laat de knakworst in 14 minuten opwarmen van een temperatuur van 22 ° C tot een temperatuur van 60 ° C . Ze vraagt zich af wat het rendement is van haar opstelling tijdens het opwarmen van de knakworst. Het gemiddelde elektrische vermogen tijdens het opwarmen is 3,9 W . De massa van de knakworst is 20 g . Ze vindt op internet dat vlees een soortelijke warmte heeft van 3,0 · 10 3 Jkg − 1 K − 1 .
Lieke wil nu met haar opstelling, in dezelfde tijd als bij één knakworst, meerdere knakworsten tegelijk opwarmen tot een temperatuur van 60 ° C. Op de spanningsbron staat vermeld dat deze een maximale spanning van 35 V kan leveren en een maximale stroomsterkte van 5,0 A .
Leg met behulp van figuren 2 en 3 uit of ze de knakworsten dan in serie of parallel moet aansluiten op de spanningsbron.