1.3 Vermogen en energie

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo t, mavo
• Leerjaar 3

1.3 Vermogen en energie

Pak pen, papier, rekenmachine 

en ga in de kring zitten

Lesdoel: 

• Je kan uitleggen wat het vermogen van een apparaat is
• Je kan berekeningen maken met de formule voor het vermogen P = U x I
  
• Je kan berekeningen maken met de formule voor het energieverbruik E= P x t 
  

Vermogen

• Hoeveel elektrische energie een 

       toestel per seconde verbruikt (watt)

• Vermogen hangt af van spanning en stroomsterkte
  

Broodrooster

Verbruik is 850 J/s

Elektrisch vermogen

De hoeveelheid geleverde energie per seconde

P is vermogen in watt (W)

U is spanning in volt (V)

I is stroom in ampère (A) -> mA altijd omrekenen naar A -> : 1000

P=U⋅I

Voorbeeld 1

Op een fietslampje staat de spanning (6 volt) en de stroomsterkte (0,1 Ampère).

Hoe groot is het vermogen van het lampje?

Voorbeeld 2

Op een zaklamp staat 0,3 Watt en 3 Volt. 

Hoe groot is de stroomsterkte door deze lamp?

Voorbeeld 3

Het vermogen van een wasmachine is 2300 W. De stroomsterkte door de wasmachine is 10 Ampère. 

Hoeveel spanning staat er op de wasmachine?

Voorbeeld 4

De maximale stroomsterkte op een groep is beveiligd met een zekering van 16 A. Hoeveel vermogen mogen de apparaten samen op de groep hebben? 

Boven de 3680 W kan de zekering springen, want dan is de stroom groter dan 16 A.

Energieverbruik

De powermonitor

Hierop kun je o.a. vermogen, spanning, stroomsterkte, energieverbruik direct aflezen.

Elektrische energie

E is energieverbruik in kilowattuur (kWh)

P is vermogen in kilowatt (kW)     van W naar kW -> : 1000

t is tijd in uren (h)     van minuten naar uren -> : 60 

E=P⋅t

Wat is 1 kWh ?

1 kilowattuur is het energieverbruik als een apparaat met een vermogen van 1 kilowatt 1 uur aanstaat. Dit kost c.a. € 0,40

Een vermogen van 2 kW  een half uur kan ook

Voorbeeld

Marjan schat dat haar bureaulamp (13 Watt) in een maand ongeveer 60 uur brandt. 

a: Hoeveel elektrische energie gebruikt de lamp per maand?

b: Hoeveel kost deze energie? Ga ervan uit dat 1 kWh €0,22 kost

Voorbeeld

Henkie gebruikt de magnetron om het eten op te warmen. De magnetron gebruikt een stroomsterkte van 3 A. Bereken het vermogen van deze magnetron.

Uitwerking voorbeeld

Geg: U = 230 V (netspanning)

I = 3 A

Gevr: P

Opl: P = U x I 

P = 230 x 3 = 690 W

Vervolg voorbeeld

Henkie moet een maaltijd een kwartier in de magnetron doen.

a Bereken hoeveel energie de magnetron van 690 W  in die tijd verbruikt in kWh.

b Bereken de kosten als 1 kWh 22 cent kost.

Uitwerking

Geg P= 690 W

t = 15 minuten = 0,25 h

Gevr: E in kWh en de kosten

E = P x t 

E = 0,69 kW x 0,25 h = 0,17 kWh

Kosten:   0,17 x 22 = 3,7 cent

In een huiskamer branden 's avonds van 19.00 tot 23.00 uur:

– Vier lampen van 10 W;

– Twee lampen van 15 W;

– Eén lamp van 25 W.

a Bereken hoeveel elektrische energie deze lampen samen per avond verbruiken.

1 kWh = 25 cent

b Bereken de kosten.

Vier lampen van 10 W:

P = 40W = 0,04 kW        t = 4 h         E = P ∙ t  = 0,04 ×4 = 0,16kWh 

Twee lampen van 15 W:

 P = 30 W = 0,03 kW       t = 4 h         E = P   t  = 0,03 × 4 = 0,12 kWh

Eén lamp van 25 W:
P = 25 W = 0,025 kW      t = 4 h         E = P ∙ t = 0,025 × 4 = 0,1 kWh

Samen gebruiken de lampen:
  0,16 + 0,12 + 0,1 = 0,38 kWh

E = P tot x tot = 0,095 kW x 4 h = 0,38 kWh  (kost €0.095)

Huiswerk

Basis: Paragraaf 1.4 lezen en maken

KGT: Paragraaf 1.3
maken opdracht 1 t/m 4

Havo: Paragraaf 1.3
maken opdracht 1 t/m 5