Vraag 1
Zie afbeelding hieronder. In de
schakeling moeten de weerstand en de LED
in serie aangesloten staan op de voeding in een gesloten stroomkring. De spanningsmeter moet parallel aan de LED komen en de stroommeter moet ergens in in serie in de stroomkring opgenomen worden.
Vraag 2
In figuur 1 lezen we af dat bij een stroomsterkte van 10 mA de spanning over de LED 1,85 V is. Dit betekent voor het
vermogenP = U·I = 1,85 · 10·10
-3 = 0,0185 W (=Js
-1)
Er worden 4,2·10
16 fotonen per seconde uitgezonden. De energie per foton (
fotonenergie) bij 645 nm berekenen we met E
f = hc/λ
We vullen in
h = 6,62607·10
-34 (Binas tabel 7)
c = 2,99792·10
8 (Binas tabel 7)
λ = 645·10
-9 m
en vinden dan
E
f = 3,07976·10
-19 J
De totaal uitgezonden energie per seconde is dan
E
uitgezonden = 4,2·10
16 · 3,07976·10
-19 = 0,01293 Js
-1Voor het
rendement vinden we dan
η = E
uitgezonden / E
elektrischη = 0,01293 / 0,0185 = 0,69918
Afgerond is dit een rendement van 70%.
Vraag 3
De drie LEDs en de weerstand R staan in serie met elkaar. Dit betekent dat de stroom door alle drie de LEDs en de weerstand gelijk is en hier 10 mA is. In figuur 3 kunnen we de spanning die bij deze stroomsterkte over elk van de LEDs staat aflezen. We vinden dan
U
rood = 1,85 V
U
groen = 2,57 V
U
blauw = 2,85 V
Bij een
serieschakeling geldt dat de spanning zich verdeelt over de componenten die in serie staan. In dit geval verdeelt de batterijspanning van 9,0 V zich over de weerstand R en de drie LEDs. Dit betekent dat de spanning over R gelijk moet zijn aan
U
R = 9,0 - 1,85 - 2,57 - 2,85 = 1,73 V
De waarde van weerstand R berekenen we met de
wet van Ohm. Met R = U/I vinden we
R = 1,73 / 10·10
-3 = 173 Ω
Afgerond is dit een weerstand van 1,7·10
2 Ω
Vraag 4
Zie afbeelding onderaan. Je wil alleen de blauwe LED iets zwakker laten branden. Dit kan door aan deze LED een regelbare weerstand R
1 parallel aan te sluiten. Een deel van de stroom door de blauwe LED zal dan door R
1 lopen waardoor er minder stroom door de blauwe LED loopt en de LED zwakker zal branden. Het parallel aan sluiten van een weerstand heeft wel als gevolg dat de totale
vervangingsweerstand kleiner wordt waardoor er door de andere LEDs (rood en groen) meer stroom gaat lopen. Dit wil je juist niet dus je hebt een extra weerstand (R
2) nodig om de totale stroomsterkte op 10 mA te houden.