Aardlekschakelaar
vwo 2019, 1e tijdvak, opgave 5

Download hierboven de originele pdf van het examen waar deze opgave in staat en de bijbehorende uitwerkbijlage. "Aardlekschakelaar" is de 5e opgave in dit examen. Als je de opgave gemaakt hebt kun je jezelf nakijken met het correctievoorschrift.

Uitleg bij "Aardlekschakelaar"

Probeer altijd eerst zelf de opgave te maken en gebruik de uitleg alleen als je er zelf niet uitkomt. Als je ook na deze uitleg nog vragen hebt dan kun je deze helemaal onderaan deze pagina stellen.

Vraag 25

De stroom die er loopt wordt bepaald door de weerstand van het verwarmingselement. Deze weerstand kunnen we uitrekenen met de soortelijke weerstand. Uit ρ = R·A/L volgt

R = ρ·L/A

Het oppervlak van de doorsnede van de draad berekenen we met πr². We vinden dan

A = π·(½·0,20·10^-3)² = 3,1416·10^-8 m²

Invullen van

ρ = 17·10^-9 Ωm (Binas tabel 8)
L = 42 m
A = 3,1416·10^-8 m²

geeft

R = 22,727 Ω

De stroomsterkte berekenen we vervolgens met de wet van Ohm (I=U/R)

I = 230 / 22,727 = 10,120 A

Afgerond is dit een stroomsterkte van 10 A.

Vraag 26

• In figuur 3 is te zien dat de lekstroom van de fasedraad (230 V) door het lichaam naar de aarde loopt (0V). Over het lichaam staat dus een spanning van 230 V en de weerstand kunnen we uitrekenen met de wet van Ohm (R = U/I)
  
  I = 230 / 0,030 = 7666,67 Ω
  
  Afgerond een weerstand van 7,7 kΩ
• In de vraag staat dat de aardlekschakelaar reageert bij meer dan 30 mA lekstroom. Een grotere stroom betekent een kleinere weerstand. De aardlekschakelaar zal dus reageren als het lichaam in contact komt met de fasedraad en de lichaamsweerstand kleiner is dan 7,7 kΩ

Vraag 27

• Met de rechterhandregel kunnen we de richting van de magnetische veldlijnen rond een stroomdraad bepalen. Wijs met je duim van je rechthand de stroomrichting aan. Je gebogen vingers wijzen dan de richting van de magnetische veldlijnen die rond de draad lopen aan. In de afbeelding hieronder is dit aangegeven voor de fasedraad (rood) en de nuldraad (blauw).
• De magneetvelden van de fasedraad en de nuldraad zijn tegengesteld van richting. Als de stroomsterktes gelijk zijn heffen ze elkaar op en zal er geen magnetisch veld in de ring zijn.
• Als de fase- en nulstroom niet gelijk zijn, zijn ook de magneetvelden niet meer even sterk en zullen ze elkaar niet mee volledig opheffen. Er zal dan een netto magnetisch veld in de ring ontstaan.

Vraag 28

• De spanningspiek ontstaat door inductie. Als de stroom door één van de draden groter is dan in de ander heffen de twee magneetvelden elkaar niet meer op. De magnetische flux door de detectiespoel zal dan toenemen en de veranderende flux leidt tot een inductiespanning.
• De grootte van de inductiespanning hangt o.a. af van het aantal wikkelingen waaruit een spoel bestaat. De aardlekschakelaar kan dus gevoeliger worden gemaakt door de detectiespoel uit meer wikkelingen te laten bestaan.

Vraag over "Aardlekschakelaar"?

Voor het stellen van vragen moet je eerst inloggen

Stel je vraag     Hou mijn naam verborgen voor andere bezoekers