Paragraaf 4.4 - Vermogen en energie

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 2

4.4 - Vermogen en energie 

Leerdoelen van paragraaf 4.4

• Je kunt uitleggen wat het vermogen van een apparaat is. 
• Je kent de eenheid van vermogen. 
• Je kunt het vermogen van een apparaat berekenen. 
• Je kunt uitleggen waarom een apparaat met een groter vermogen meer elektrische energie verbruikt.
• Je kunt de capaciteit van een oplaadbare batterij berekenen.

Introductie

Je hebt niet veel aan een mobiele telefoon als je hem steeds moet opladen. Daarom is het belangrijk dat een telefoon zo goed mogelijk omgaat met de beschikbare elektrische energie. Hoe zuiniger het apparaat daarmee is, hoe langer het duurt voordat de batterij weer opgeladen moet worden.

Het vermogen van een apparaat

Een laptop verbruikt in dezelfde tijd meer elektrische energie dan een tablet. Je zegt dat een laptop vergeleken met een tablet een groter vermogen heeft. Het vermogen geeft aan hoeveel elektrische energie een apparaat per seconde verbruikt. Hoe groter het vermogen, hoe meer elektrische energie het apparaat in één seconde 'opslurpt'.

Welke uitspraken zijn waar?

1. het vermogen van een apparaat is constant
2. het vermogen geeft aan hoeveel elektrische energie een apparaat per seconde verbruikt
3. hoe kleiner het vermogen, hoe meer elektrische energie het apparaat in een seconde verbruit
4. als een mobiel op stand-by staat, is het vermogen klein

Zaklamp A heeft een vermogen van 5 W en zaklamp B heeft een vermogen van 10 W.
Welke zaklamp heeft het grootste vermogen?

1. zaklamp A
2. zaklamp B
3. dit hangt af van de spanning
4. dit hangt af van de stroomsterkte

Bij veel apparaten staat het vermogen vermeld op de verpakking. Dat geldt bijvoorbeeld voor de lamp in de afbeelding. Het staat helemaal onderaan, onder het symbool voor het lampje. Het vermogen wordt meestal opgegeven in Watt (W), soms ook in milliWatt (mW) of in kiloWatt (kW). Als het vermogen kan verschillen, wordt de maximale waarde opgegeven. Dat is bijvoorbeeld het geval bij een stofzuiger met regelbare zuigkracht.

Omrekenen

 

Omrekenen doe je zo: 

1 mW = 0,001 W 

1 W = 1000 mW (milliwatt) 

1 kW = 1000 W 

1 W = 0,001 kW

 

Let op: 1 MW is 1 MegaWatt, dit is 1 000 000 Watt

 

Vermogen - typeplaatje

Het vermogen geeft ook aan wat een apparaat kan. Met een boormachine van 300 Watt zal je niet zo makkelijk een gat boren als met een boormachine van 800 Watt. Apparaten met een hoger vermogen kunnen meer, maar gebruiken ook meer elektrische energie. Hoe groter het vermogen van een apparaat, hoe meer het apparaat kost om het te gebruiken.

Het vermogen van een apparaat staat altijd op het typeplaatje.

Wat verbruikt meer energie?
Een boormachine of een waterkoker?

1. Boormachine
2. Waterkoker
3. Moet ik opzoeken
4. Geen idee

Wat verbruikt meer energie?
Een halogeenlamp of een ledlamp.

1. halogeenlamp
2. ledlamp
3. Geen idee

Veranderlijk vermogen

 Het vermogen van sommige apparaten is veranderlijk. Bij een mobiele telefoon stijgt het vermogen bijvoorbeeld sterk als je belt of gebruikmaakt van internet. Als de telefoon op stand-by staat, is het vermogen juist heel klein. Andere apparaten hebben wel een constant vermogen, zoals een zaklantaarn of een elektrische klok.

Het vermogen berekenen

Het vermogen van een apparaat hangt af van: (1) de spanning waarop het apparaat werkt, en (2) de stroomsterkte die door het apparaat loopt. Je kunt het vermogen van een apparaat berekenen met de formule: 

vermogen = spanning x stroomsterkte 

Watt = Volt x Spanning

P = U x I

 Als je de spanning invult in volt en de stroomsterkte in ampère, vind je het vermogen in watt (W).

Voorbeeldopdracht 1

gegevens: 

spanning = 12 V 

stroomsterkte = 220 mA = 0,22 A 

gevraagd: 

vermogen = ? 

uitwerking: 

vermogen = spanning × stroomsterkte 

= 12 × 0,22  

= 2,64 W  

Dit klopt met de waarde die op de website vermeld staat.

 

Op een website kun je ledlampen kopen voor decoratief gebruik. 

Controleer of het vermogen van de lamp in juist is berekend. 

Vermogen, tijd en energieverbruik

Een apparaat, bijvoorbeeld een mobiele telefoon of een tablet, kan maar een bepaalde tijd op de batterij werken. Hoe groter het vermogen van het apparaat, hoe sneller de batterij leeg zal zijn. Er zijn daarom allerlei manieren bedacht om het vermogen van een apparaat laag te houden.

Vermogen, tijd en energieverbruik

Een apparaat bestaat uit verschillende onderdelen, die allemaal hun eigen vermogen hebben. Het vermogen van het apparaat is de optelsom van de vermogens van al die verschillende onderdelen. De ontwerpers van zo’n apparaat kiezen daarom onderdelen met een laag vermogen. Als twee beeldschermen ongeveer dezelfde prestaties hebben, kiest de ontwerper het beeldscherm met het laagste vermogen. Dat gebruikt namelijk minder energie. 

Vermogen, tijd en energieverbruik

Als je een mobiele telefoon of een tablet even niet gebruikt, schakelt het apparaat zoveel mogelijk onderdelen uit. Het beeldscherm gaat bijvoorbeeld al na korte tijd op zwart. Hierdoor daalt het totale vermogen van het apparaat meteen.

Vermogen, tijd en energieverbruik

Aan het verlagen van het vermogen zit een grens. Daarom proberen onderzoekers om de opslagcapaciteit van batterijen en accu’s te vergroten. Als een batterij meer elektrische energie kan opslaan, kan een apparaat er – bij hetzelfde vermogen – langer op werken.

Vermogen =

X

......................

........................

Tijd

Windingen

Stroomsterkte

Spanning

Mijn laptop werkt op een spanning van 12 V. de stroomsterkte is 2 A
Hoe groot is het vermogen?

1. 24 V
2. 24 W
3. 6 W
4. 14 V

Wat is de juiste berekening?

1. Vermogen= spanning x stroomsterkte
2. Spanning= vermogen x stroomsterkte
3. Stroomsterkte= spanning x vermogen

Wat moet er op de stippellijn? …..................= spanning x stroomsterkte. ​

1. adapter
2. vermogen
3. energie
4. dichtheid

Bereken het vermogen van een TV die is aangesloten op de netspanning. Er loopt een stroom van 0,2 A doorheen.

1. 1150 W
2. 11,5 W
3. 46 W
4. 460 W

1 W is hetzelfde als……?

1. 0,1 kW
2. 100 mW
3. 0,001 kW
4. 1 MW

1 kW is….?

1. 10 W
2. 1000 W
3. 100 W
4. 10.000 W

Opdrachten maken

Lezen en maken paragraaf 4.4