Knakworstenverwarmer
havo 2024, 2e tijdvak, opgave 2

Vraag 7

Op de foto (figuur 1) is te zien dat meter I parallel op de knakworst zit aangesloten en meter II in serie met de knakworst staat. Meter II fungeert hier dus als stroommeter.

Vraag 8

• Als we de hoogste waarde van de trendlijn in figuur 2 aflezen vinden we dat bij een spanning van 35 V een stroom van 0,133 A loopt. Met de wet van Ohm vinden we dan voor de weerstand
  
  R = U / I = 35 / 0,133 = 263,158 Ω
  
  Afgerond 2,6·10² Ω.
• De diameter van de knakworst is 15 mm. Voor het oppervlak van de doorsnede vinden we dan met A=πr²
  
  A = π·(½·15·10^-3)² = 1,7671·10^-4 m²
  
  Met de formule voor de soortelijke weerstand vinden we dan
  
  ρ = R·A / L
  
  ρ = 263,158 · 1,7671·10^-4 / 8,0·10^-2 = 0,5813 Ωm
  
  Afgerond is dit 0,58 Ωm. De soortelijke weerstand van de knakworst is dus kennelijk niet gelijk aan die van zout water die Lieke op internet vond.

Vraag 9

In een NTC neemt de weerstand af bij toenemende temperatuur, bij een PTC neemt de weerstand toe bij toenemende temperatuur. In figuur 3 is te zien dat de stroomsterkte (I) toeneemt wat duidt op een afnemende weerstand. De knakworst gedraagt zich dus als een NTC.

Vraag 10

Lieke warmt de knakworst 38 °C op (van 22 naar 60 °C). De energie die hiervoor nodig is berekenen we met de soortelijke weerstand

Q = c·m·ΔT

Q = 3,0·10³ · 0,02 · 38 = 2280 J

De elektrische energie die hierbij verbruikt wordt in 14 minuten (840 s) berekenen we met het vermogen. We vinden hiervoor met E_el = P·t

E_el = 3,9 ·840 = 3276 J

Voor het rendement vinden we dan

η = Q / E_el = 2280 / 3276 = 0,69597

Afgerond is dit een rendement van 70%.

Vraag 11

Om in 14 minuten één knakworst op te warmen was een vermogen van 3,9 W nodig. De hiervoor benodigde spanning en stroom kunnen we aflezen in figuur 2. Bij een spanning van 32,5 W loopt er een stroom loopt van 0,12 A en is het vermogen gelijk 32,5·0,12 = 3,9 W. Als de worstjes in serie worden aangesloten zal de spanning die de spanningsbron levert zich verdelen. Als elk worstje nog steeds een spanning van 32,5 V zou moeten staan zou de maximale spanning die de spanningsbron moet leveren al bij 2 worstjes overschreden worden. In serie zal het vereiste vermogen dus nooit gehaald worden.

Als de worstjes parallel gezet worden is de spanning over elk worstje gelijk en zal de totale stroomsterkte groter worden. De maximale stroomsterkte die de spanningsbron kan leveren is 5,0 A. Dit is veel groter dan 0,12 A dus dat is zeker genoeg om meerdere worstjes tegelijk te verwarmen in dezelfde tijd.

Vraag over "Knakworstenverwarmer"?

Typ hier je vraag

Stel je vraag     Hou mijn naam verborgen voor andere bezoekers