Serie en Parallel Circuits

Het verschil begrijpen tussen parallel en serie circuits is de sleutel om elektronica te snappen!

In deze oefening gaan we beiden tekenen en de verschillen opmerken.

Als eerste, de woorden.

Serie is een reeks op volgorde. (daarom noem je meerdere afleveringen van een TV programma een serie.) In een circuit is een serie een draad waar stroom doorheen gaat, langs dingen zoals lampjes, motoren, buzzers, etc.

Parallel wijst op lijnen die langs elkaar lopen. In een parallel circuit splitst de stroom in twee of meerdere paden om z’n werk te doen en komt daarna weer samen om terug naar de batterij te gaan.

INSTRUCTIES

1) Basis: Teken een serie circuit

Zoals je nu waarschijnlijk weet is een circuit een afgesloten baan waar stroom doorheen gaat voor een bepaald doel, zoals een lampje te laten branden of een motor te laten draaien.

Laten we beginnen met deze twee soorten circuits te tekenen en daarna gaan we zien wat we hiervan kunnen leren. Aan het einde zal je een aantal manieren vinden om deze opdracht verder uit te werken.

Serie circuit

We starten met het tekenen van het circuit patroon wat je hier ziet. Gebruik de mal voor de juiste afstanden tussen de pads waar de voetjes van de modules gaan staan.

Pak ook je materialen erbij – dit circuit heeft een batterij module en 4 LEDjes nodig. (Je kan dit circuit ook maken met meer of minder LEDjes, maar wel minimaal 2.)

2) Sluit de modules aan

Doe de metalen plaat onder je papier en leg de modules neer.  De modules leg je op de plekken waar je niet hebt getekend met de inkt.

Doe de batterij aan en de LEDjes zouden moeten gaan branden!

3) Basis: teken een parallel circuit

Verder met het parallel circuit. Teken de parallel circuit pads en lijntjes die je hierboven ziet.

Vervolgens plaats je de batterij module boven of onder en leg je de LEDjes horizontaal neer.

4) Bekijk de verschillen

Als eerste, denk na over hoe de stroom door de circuits reist.

In het parallel circuit reist de stroom van de batterij helemaal rondom de buitenste lus. Het gaat ook om alle binnenste lussen heen, allemaal tegelijkertijd. Elke lus is een onafhankelijk parallel circuit.

In het serie circuit gaat de stroom door elk lampje heen in een rijtje, net als honkbal spelers langs honken rennen.

Speel met het circuit

Wat gebeurt er als je een lampje weg haalt uit het circuit? Gaan de anderen dan uit? Je zal waarschijnlijk dezelfde reactie krijgen als in de tweede foto hieronder.

Blijft het parallel circuit deels aan terwijl het serie circuit uit gaat? Waarom is dit?

5) Wat gebeurt hier?

Laten we onderzoeken waarom deze circuits anders zijn.

In een serie circuit heeft de batterij een bepaald voltage (laten we zeggen 9V) wat je circuit stroom geeft. Wanneer de stroom door de eerste LED reist, begint het LEDje te branden en daarna is er een voltage verlaging aan de andere kant. Het afgenomen voltage gaat door totdat deze bij de volgende LED aan komt waarna deze weer oplicht en daarna de stroom weer verlaagt.

Elke keer dat de stroom door een LEDje gaat is er minder voltage aan de andere kant, daarom worden de lampjes telkens minder helder.

In een parallel circuit is het voltage ook op 9V. Maar het verschil hier is dat de stroom naar elk LEDje kan reizen (via elk takje van het parallele circuit) zonder dat het eerst door een van de andere LEDjes hoeft te gaan. Daardoor komt de stroom elke keer op zijn volledige sterkte aan, vermindert, maar komt daar na weer terug bij de geleidende inkt en gaat vervolgens weer rond.

(Dit vraagt wel meer stroom, daarom zal de batterij bij een parallel circuit veel sneller leeg gaan!)

Het klinkt misschien gek, maar hoe meer LEDjes in een parallel circuit, hoe minder weerstand!

Hoe werkt dit?

Stel je de LEDjes voor als tolweg op een snelweg. Als je maar één tolhuisje hebt waar 100 autos langs moeten, komt er een grote file. Als je er nog 4 tolhuisjes neer zet, kunnen de auto’s verdelen. Nu heb je 5 huisjes waar 20 auto’s langs kunnen. De file is dan bijna helemaal opgelost.

Elk tolhuisje vermindert de weerstand (wachttijd) voor de auto’s. Vergelijkbaar met het parallel circuit, de stroom heeft meerdere paden om langs te gaan, en in ons geval kan de stroom zelfs langs twee takjes gaan, dus is de weestand de helft van wat het zou zijn als het langs één LED-tje zou gaan.

6) Bereid deze opdracht uit

Als laatste zijn hier wat voorbeelden om projecten met series en parallel circuits uit te bereiden.

Meet het voltage met een Multimeter

Stel een multimeter in om de DV voltages te meten. (Batterij outputs zijn DC, de outputs van bijvoorbeeld je stopcontact zijn AC). Meet het voltage boven de batterij z’n + en – kant van de LEDjes. (Tip: je kan de multimeter aanraken op de metalen circels van elke module, dit is het put waar de module door gaat naar z’n voetjes. Kijk naar de foto’s als je het niet helemaal snapt).

Je zal zien dat het voltage ongeveer 9 volt is bij alle LEDjes in het parallel circuit, maar bij het serie circuit is het maar een fractie daarvan.

Voeg LEDjes toe of haal ze weg

Speel met de hoeveelheid LEDjes in beide circuits. Hoeveel LEDjes kan je toevoegen voordat ze helemaal niet meer oplichten?