Serie schakeling

De serie schakeling is een schakeling waarbij alle componenten achter elkaar zijn aangesloten.
In de praktijk wordt dit vaak gebruikt in bijvoorbeeld kerst verlichting of beveiliging installaties.
Bij een serie schakeling is het namelijk zo dat zodra er één component kapot is, de hele streng niet meer werkt.
Heel vervelend in een installatie als er thuis een lamp kapot is en de hele installatie niet meer werkt. Voor beveiligingsinstallaties is het juist weer heel fijn. Als er namelijk één component defect is dan schakelt de beveiliging zich dus direct uit.

Ondanks dit voordeel wordt in de woning en utiliteit vrijwel nooit een serie schakeling aangelegd.

Spanning, stroom & weerstand in een serie schakeling

In een serie schakeling werken de spanning en stroom net iets anders.

Spanning:
De spanning verdeeld zich over de componenten en kan nooit meer zijn dan de maximale spanning.

Stroom:
De stroom is in een serie schakeling door alle weerstanden gelijk.

Weerstand:
De weerstanden in een serie schakeling kan je gewoon bij elkaar optellen.

Rekenvoorbeeld 1:

In het volgende voorbeeld staan 2 weerstanden in serie geschakeld.
Daarboven staan de 2 voltmeters getekend die de spanning aangeven die over de weerstanden staan.

In deze som dient de spanning U1 & U2 uitgerekend te worden.

Om de spanning uit te rekenen kan je de wet van Ohm toepassen.
Maar gebruik enkel de gegevens die bij de weerstand horen. Je kan niet met U2 & R1 de som uitrekenen. Hiervoor dien je altijd om met R1 de U2 uit te rekenen.

De formule om de U1 uit te rekenen is als volgt:

U1 = R1 * I = 20Ω * 0,5A = 10V

De formule om de U2 uit te rekenen is als volgt:

U2 = R2 * I = 28Ω * 0,5A = 14V

Ter controle tel je de spanningen bij elkaar op: Utotaal = U1 + U2 = 10V + 14V = 24V
De optelsom van de spanningen is niet hoger dan de maximale spanning van 24V. Dus deze som is goed opgelost!

Rekenvoorbeeld 2:

In het volgende voorbeeld staan 2 weerstanden in serie geschakeld.
Daarboven staan de 2 voltmeters getekend die de spanning aangeven die over de weerstanden staan.

In deze som dient de weerstand R1, R2 & Rt en ook de totale spanning uitgerekend te worden.

Ook hier kan weer de wet van ohm toegepast worden.

De formule om de R1 uit te rekenen is dan als volgt:

R1 = U1 / I = 10V / 2,5A = 4Ω
R2 = U2 / I = 40V / 2,5A = 16Ω

In een serie schakeling mag je de weerstanden bij elkaar optellen:

Rt = R1 + R2 = 4Ω + 16Ω = 20Ω

Om de totale spanning uit te rekenen zijn er nu 2 manieren om dat te doen.

Manier 1:
Optellen van de spanningen:
Ut = U1 + U2 = 10V + 40V = 50V

Manier 2:
Wet van ohm met de totale weerstand.
Ut = Rt * I = 20Ω * 2,5A = 50V

PUSI regel:
Een handig ezels bruggetje is de PUSI regel. Deze regel geldt zowel voor serie als voor parallel schakelingen. PUSI is een afkorting van:

P = Parallel = U overal gelijk
S = Serie = I overal gelijk

In een serie schakeling is de I (de stroom) dus overal gelijk.

Opgaven Serie schakelingen

1
Wat is waar over de stroom in een serie schakeling?
2
Bereken de totale spanning van deze installatie:
3
Wat gebeurt er in een serie schakeling als er één component defect raakt?
4
Bereken de stroom I in deze schakeling:
5
Bereken de weerstanden R1, R2 & totale weerstand