H5.3 Spanning en stroomsterkte

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo g
• Leerjaar 3

H5.3 Spanning en stroomsterkte

Vandaag

Herhaling H5.2 Elektrische apparaten

Instructie H5.3 Spanning en stroomsterkte

Energieverbruik

Afhankelijk van:

• Vermogen van het apparaat (hoeveel energie die per seconde verbruikt)

• Aantal uren dat het apparaat aan staat

Energiemeter thuis wordt ook wel kWh-meter genoemd?

• kWh = kilo-Watt-uur 
• Dus hoeveel kW (kiloWatt) er verbruikt wordt in 1 uur tijd
  

Energie en vermogen

Twee eenheden van ENERGIE 

• Natuurkunde       => Energie in Joule [J]
• Energiebedrijven => Energie in Kilo-Watt-hour [kWh]

ENERGIE = VERMOGEN x TIJD

• E in [J]      => P in [W]   en t in [s]
• E in [kWh] => P in [kW] en t in [h]

Oefenen 

Gegevens:

• P = 3 W    ;    t = 10 s

Gevraagd:

• E = ? J

Formule:

• E = P x t

Uitwerking/antwoord:

• E = 3 x 10 = 30 J ; Het energieverbruik v/h ledlampje is 30 Joule

Vraag: 

Een ledlampje in de koelkast heeft een vermogen van 3 Watt.

Hoeveel energie verbruikt het lampje als het 10 seconden aanstaat? Geef je antwoord in Joule.

Learnbeat Opg. 12 Beheersen

Gegevens:

• P = 18 W = 0,018 kW  ;    
• t = 5 h.pd = 5 x 365 = 1825 h

Gevraagd:

• E = ? kWh in 1 jaar (365 dgn)

Formule:

• E = P x t

Uitwerking/antwoord:

• E = 1825 x 5 = 32,85 kWh ; (Het energieverbruik  is 33 kWh)

Vraag: 

Een computermonitor heeft een elektrisch vermogen van 18 Watt. De computer staat elke dag 5 uur aan.

Bereken hoeveel elektrische energie deze monitor in één jaar verbruikt

Learnbeat Opg. 14 Beheersen

Gegevens:

• t = 3 h.pd = 3 x 7 dgn x 20 wkn = 420 h pj.
• P = 2,2 kW     

Gevraagd:

• E = ? kWh + kosten in 1 jaar 

Formule:

• E = P x t

Uitwerking/antwoord:

• E = 2,2 x 420  = 924 kWh => Kosten = 924 x 0,25 = 231 euro p.j.

Vraag: 

Jess heeft een elektrische kachel op zijn zolderkamer. Het vermogen van deze kachel is 2,2 kW. Hij gebruikt de kachel 20 weken per jaar, 3 uur per dag.

Hoeveel kost dit aan energie? 1 kWh kost 0,25 euro

Onthouden

Onthouden 

• 1 kilowattuur is gelijk 1 3,6 megajoule                1 kwh= 3,6 MJ   
• E= P x t
• 
  
• Rendement:

• Let op eenheden!!!

Leerdoelen H5.3

Aan het eind van deze paragraaf kan ik:

  

• beschrijven wat een stroomkring is;
  
• uitleggen hoe je spanning en stroomsterkte kunt meten en 

     hiermee rekenen

• uitleggen wat de capaciteit van een batterij is en hiermee rekenen
• een schakelschema maken

Stroomkringen

Open stroomkring

Gesloten stroomkring

Spanning en stroomsterkte

Een elektrische schakeling of een stroomkring bevat een spanningsbron, een elektrisch apparaat en verbindingsdraden. 

Het elektrische apparaat werkt als er een  gesloten stroomkring is.

Spanning en stroomsterkte

Als je schakelingen gaat tekenen, moet je de symbolen kennen. 

Tabel 14

Stroomsterkte

Is het aantal elektronen die door de stoomkring lopen 

"I" is het symbool voor stroomsterkte

De eenheid is ampère (A)

Stroommeter (ampèremeter) meet je de hoeveelheid stroom 

Spanning

De spanning van de spanningsbron bepaalt hoeveel energie de spanningsbron kan leveren.

 

Het symbool voor spanning is U.

De eenheid is in volt (V).

Spanning meet je met een voltmeter 

Ampèremeter (stroommeter)

Voltmeter

Vermogen

Vermogen is het energieverbruik per seconde verbruikt 

De afkorting voor vermogen is de hoofdletter P van het Engelse woord voor vermogen, power.

 

De eenheid van vermogen is  watt (W). 

P = U x I

P = vermogen             in watt (W)

U = spanning              in volt (V)

I = stroomsterkte      in ampère (A)

• De batterij heeft een spanning van 6 V                                                                       en een stroomsterkte van 2 A. Hoe groot                                                                         is het het vermogen van dit lampje?

De hoeveelheid elektrische energie die een apparaat per seconde verbruikt

Een maat voor de hoeveelheid elektrische energie die de stroom met zich mee draagt. De eenheid van spanning is volt (V)

Samen de oplossing vinden

Gegevens:

• U = 6 V   ;   I = 2 A

Gevraagd:

• P = ? W

Formule:

• P = U x I

Uitwerking/antwoord:

• P = 6 x 2 = 12 W    
• Het vermogen van het lampje is 12 W

De Vraag:

De batterij heeft een spanning van 6 V en een stroomsterkte van 2 A. 

Hoe groot is het het vermogen van dit lampje?

Capaciteit

De capaciteit van een batterij geeft aan hoeveel energie er in opgeslagen kan worden. 

 

En nu aan de slag...

Lees H5.3 Spanning en stroomsterkte (leerboek p. 109)

GT: Maak opgaven 5 t/m 13 H5.3 (p. 112 - Begrijpen)
K:Maak opgaven 5 t/m 16  H5.3 (p. 116 - Begrijpen)

Klaar:

Lees H5.3 van het leerboek goed door (p. 113 - beheersen)

GT: Maak opgaven 14 t/m 23 (p. 115 - Beheersen)

K: Maak opgaven 17 t/m 25 (p. 122 - Beheersen)

Volgende les

Practicum: De stroomsterkte meten

Daarna zelfstandig werken met je huiswerk!

Proef 2: De stroomsterkte en spanning meten

1. Lees het practicum goed door
2. Je werkt in groepjes van 2 personen
3. Bouw de opstelling zoals hieronder
4. Meet de stroomsterkte en spanning en maak de vragen!

Conclusie!!!

3. Maakt het uit waar je de stroommeter in de stroomkring plaats?

• Nee, stroomsterkte bij serie is overal gelijk

5. Maakt het uit voor de stroomsterkte en de spanning of je 1 of 2 lampjes hebt aangesloten?

• De spanning wordt verdeeld => spanning 4,5 V per lampje
• De stroomsterkte is lager =>  I_tot = U_tot : R_tot  (Omdat de weerstand groter wordt)

Extra opdracht

7. Maakt het uit voor de stroomsterkte en de spanning of de lampjes in serie of parallel zijn aangesloten?

• Bij parallel blijft de spanning gelijk => 9 V
• De stroomsterkte is hoger => omdat weerstand afneemt (extra pad)

En nu aan de slag...

Lees H5.3 Spanning en stroomsterkte (leerboek p. 109)

Maak opgaven 5 t/m 13 H5.3 (p. 112 - Begrijpen)

Klaar:

Lees H5.3 van het leerboek goed door (p. 113 - beheersen)

Maak opgaven 14 t/m 23 (p. 115 - Beheersen)

En nu aan de slag...

Lees H5.3 Spanning en stroomsterkte (leerboek p. 109)

GT: Maak opgaven 5 t/m 13 H5.3 (p. 112 - Begrijpen)
K:Maak opgaven 5 t/m 16  H5.3 (p. 116 - Begrijpen)

Klaar:

Lees H5.3 van het leerboek goed door (p. 113 - beheersen)

GT: Maak opgaven 14 t/m 23 (p. 115 - Beheersen)

K: Maak opgaven 17 t/m 25 (p. 122 - Beheersen)

H5 Elekticiteit

wk 5:   H5.1-5.2 Elektrische apparaten

wk 6:  H5.3       Spanning en stroomsterkte

wk 7:  H5.4       Weerstanden

wk 9:   H5.5       Serie en Parallel

wk 10: Herhaling + oefentoets H5

wk 11:  12mrt    Schoolexamen H5

Leerdoelen H5.3

Aan het eind van deze paragraaf kan ik:

  

• beschrijven wat een stroomkring is;
  
• uitleggen hoe je spanning en stroomsterkte kunt meten en 

     hiermee rekenen

• uitleggen wat de capaciteit van een batterij is en hiermee rekenen
• een schakelschema maken

Vermogen

Vermogen is het energieverbruik per seconde verbruikt 

De afkorting voor vermogen is de hoofdletter P van het Engelse woord voor vermogen, power.

 

De eenheid van vermogen is  watt (W). 

P = U x I

P = vermogen             in watt (W)

U = spanning              in volt (V)

I = stroomsterkte      in ampère (A)

• De batterij heeft een spanning van 6 V                                                                       en een stroomsterkte van 2 A. Hoe groot                                                                         is het het vermogen van dit lampje?

De hoeveelheid elektrische energie die een apparaat per seconde verbruikt

Een maat voor de hoeveelheid elektrische energie die de stroom met zich mee draagt. De eenheid van spanning is volt (V)

Stroomsterkte

Is het aantal elektronen die door de stoomkring lopen 

"I" is het symbool voor stroomsterkte

De eenheid is ampère (A)

Stroommeter (ampèremeter) meet je de hoeveelheid stroom 

Spanning

De spanning van de spanningsbron bepaalt hoeveel energie de spanningsbron kan leveren.

 

Het symbool voor spanning is U.

De eenheid is in volt (V).

Spanning meet je met een voltmeter 

Op een stopcontact zijn aangesloten: een lamp van 20 W, een computer van 150 W en een televisie van 200 W.

  

Bereken de totale stroomsterkte die het stopcontact levert.

Gegevens:

• Plamp = 20 W ; Pcomp = 150 W
• Ptv = 200 W  ;  U = 230 V
• Ptot = 370 W

Gevraagd:

• Itot = ? A

Formule:

• P = U x I
• I = P : U

Uitwerking/Antwoord:

• Itot = 370 : 230 = 1,6 A

Capaciteit

De capaciteit van een batterij geeft aan hoeveel energie er in opgeslagen kan worden. 

 

Capaciteit

Capaciteit = stroomsterkte x tijd

C = I x t

Grootheid	Symbool	Eenheid	Afkorting
Capaciteit	C	Ampère-uur	Ah
Tijd	t	Uur	h
Stroomsterkte	I	Ampère	A

Een batterij in een afstandsbediening gaat 

251 uur mee. 

De afstandsbediening werkt op 18,2 mA. 

Bereken de capaciteit van de batterij in Ah.

Gegevens:    

• I = 18,2 mA = 0,0182 A
• t = 251 uur

Gevraagd:   

• C = ? Ah

Formule:      

• C = I x t

Berekening/antwoord:  

• C = 0,0182 x 251 = 2,568 Ah

• De capaciteit is 2,6 Ah 
• (C = 18,2 x 251 = 2568 mAh)

                

Rekenen Formules H5

Kosten E = E x kWh-prijs

E = P x t

P = U x I

C = I x t

U = I x R 

Rv,serie = R1 + R2 + ..

Rv,par = (R1 x R2) : (R1 + R2) 

kWh-prijs =  € 0,25

E = Energie         [J]   of [kWh]

P = Vermogen     [W]  of [kW]

t = Tijd                 [s]   of [h]

U = Spanning      [V]

I = Stroomsterkte [A]

C = capaciteit       [Ah] (t in uur!)

R = Weerstand    [Ω]

Rv = vervangingsweerstand [Ω]

En nu aan de slag...

Lees H5.3 van het leerboek goed door (p. 113 - beheersen)

GT: Maak opgaven 14 t/m 23 (p. 115 - Beheersen)

K: Maak opgaven 17 t/m 25 (p. 122 - Beheersen)

Klaar:

Controleer de opgaven!!!

Ga aan de slag in Learnbeat (zelf oefenen of plusvragen)

Learnbeat Opg. 16 Begrijpen 

Gegevens:

• P = 2 kW    ;    t = 4 h

Gevraagd:

• E = ? kWh

Formule:

• E = P x t

Uitwerking/antwoord:

• E = 2 x 4 = 8 kWh ; Het energieverbruik v/d kachel is 8 kWh

Vraag: 

Een elektrische kacheltje heeft een vermogen van 2 kW.

Hoeveel energie gebruikt het kacheltje als het 4 uur aanstaat. Geef je antwoord in kWh.

Serieschakeling

1

Stroom is overal gelijk.

Spanning is verdeelt over de lampjes

                      Parallelschakeling

1

Spanning is overal gelijk.

Stroom is verdeelt over de lampjes