10. Energieverbruik

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

10. Energieverbruik

Vermogen - herhaling

Vermogen (P) geeft aan wat het energieverbruik van een apparaat is in 1 seconde.
Vermogen meet je in Watt (W) of in joule per seconde (J/s).

• Vermogen (P) meet je in Watt (W)   
• 1 W = 1 J/s

Elektrisch vermogen berekenen - herhaling

1

2

P = U I

I = P/U

U = P/I

Vermogen en energie

Vermogen: de energie die een apparaat verbruikt in 1 seconde.

Stel een lampje heeft een vermogen van 15 W, dat houdt in dat dit 

lampje iedere seconde 15 Joule (Ws) aan energie verbruikt.

Hoe kun je berekenen hoeveel energie deze lamp in 10 seconden heeft gebruikt?

Welke formule geldt er dan denk je voor P (vermogen), E (energie) en t (tijd?)

Hoeveel energie (E) verbruikt een lampje met een vermogen (P) van 15 W in een tijd (t) van 10 s?

Als je elke seconde 15 J verbruikt (P = 15 W), dan zal je in 10 seconde 10 x 15 = 150 J energie verbruiken.

Welke formule geldt er dus tussen E, P en t?

E = P x t

Vermogen en energie

Stel een lampje heeft een vermogen van 15W, dat houdt in dat dit lampje iedere seconde 15 Joule (Ws) aan energie verbruikt.

Hoe kun je berekenen hoeveel energie deze lamp in 10 seconden heeft gebruikt? 

Als je elke seconde 15 J verbruikt (P = 15 W),
dan zal je in 10 seconde 10 x 15 = 150 J energie verbruiken.

150 = 15 x 10 →  Energie = vermogen x tijd → E = P x t.

De formule is dus E = P x t.

Waarom kan men niet het totale energieverbruik van een apparaat op een apparaat vermelden?

Dit is naast het vermogen ook afhankelijk van hoe lang een apparaat aan staat.

Voorbeeld PS5

https://www.tiktok.com/@kevinwthai/video/7364050619289685291

1 Kilowattuur is de hoeveelheid energie die je verbruikt als je een apparaat van 1000 W (= 1 kW) een uur lang gebruikt.

Energie, vermogen en tijd.

E = P t

P = E/t

t = E/P

Elektrische energie thuis

KWh-meter (energiemeter)

Digitale kWh-meter (energiemeter)

Alle apparaten in huis met een stekker gebruiken elektrische energie. Voor deze energie moet worden betaald aan de energieleverancier. Energiebedrijven verkopen hun energie uitgedrukt in kilo-watt-uur (kWh). 

Om te weten hoeveel je moet betalen wordt netjes bijgehouden hoeveel elektrische energie gebruikt wordt.
Ieder huishouden heeft daarvoor een energiemeter (kWh-meter) in de meterkast zitten. 

Wanneer een apparaat een groot vermogen heeft dan gebruikt dit apparaat veel energie in 1 seconde.
De kWh-meter draait sneller wanneer je een apparaat aanzet met een hoog vermogen.
Ook wanneer je meerdere apparaten tegelijk aanzet gaat de schijf in de energiemeter sneller draaien. 

De meeste moderne meters zijn tegenwoordig  digitaal en vaak ook 'slim'. Dit laatste houdt in dat de meterstanden van afstand kunnen worden uitgelezen. 

De PS5 verbruikt ongv P = 150W tijdens het gamen. Bereken hoeveel energie in kWh hij verbruikt als er 2 uur gegamed wordt.

1. E​ps5​​=300kWh
2. E​ps5​​=0,3kWh
3. E​ps5​​=300Wh
4. E​ps5​​=540kWh

dus 2 uur gamen kost:

P​ps5​​=0,3kWh

0,3⋅0,271=0,0813

euro

is gelijk aan ongv 8 cent

Waarom denk je dat we in de formule E = P x t het vermogen invullen in kW en niet in W en de tijd in uur (h) en niet in seconde?

Omdat de energie die je dan uitrekent ook in kilowatt-uur (kWh) gegeven is.

Eenheid van energie

Je hebt geleerd dat de eenheid van energie Joule (J) is.
Energiebedrijven rekenen echter met de eenheid kilo-watt-uur (kWh).
Dit is omdat het hier om hele grote hoeveelheden energie gaat, die in Joule uitgedrukt onwerkbaar zouden worden.

Het ligt dus helemaal aan de situatie of je werkt met J of kWh.

Zorg er goed voor dat je eenheden van E, P en t met elkaar kloppen zoals in de tabel.

E	P	t
J	W (J/s)	s
kWh	kW	h

Je kunt joule en kilo-watt-uur ook omrekenen naar elkaar.

Natuurkundigen gebruiken vaak Joule, energiebedrijven gebruiken kWh

Stel je wilt een ovenschotel maken. Deze moet 30 minuten in de oven.
Het vermogen van de oven is 2000W. Hoeveel energie wordt er in J verbruikt?
Maak de opdracht volgens het stappenplan in de schrift. 

Rekenvoorbeeld energie in Joule

0. E = ? J

1. E = P t

2. P = ... W

   t = ... minuten = .... s

3. E = ... x ...

4. E = ... J

J = Ws

De eenheid Joule is gelijk aan Watt x seconde (want E = P x t), en dit kan dus ook als eenheid worden gebruikt. 1 J = 1 Ws.

Gevraagd: 

Formule:

Gegevens:

Berekening:

Resultaat:

Stel je wilt een ovenschotel maken. Deze moet 30 minuten in de oven. Het vermogen van de oven is 2000W. Hoeveel energie wordt er in kWh verbruikt?
Maak de opdracht volgens het stappenplan in de schrift.  

Rekenvoorbeeld energie in kWh

0. E = ? kWh

1. E = P t

2. P = ... W = ... kW

   t = ... minuten = .... h

3. E = ... x ...

4. E = .... kWh

Gevraagd: 

Formule:

Gegevens:

Berekening:

Resultaat:

Gebruik de verschillende eenheden niet door elkaar.

Zie de afbeelding hierboven, gebruik óf de groene eenheden óf de blauwe

Op deze manier reken je de eenheden naar elkaar om

Lever je 2 gemaakte opdrachten van de rekenvoorbeelden hiervoor in.

E = P x t = 2000 x 30 x 60 = 3 600 000 J

E = P x t = 2 x 30/60 = 1 kWh

Blijkbaar is 1 kWh gelijk aan 3,6 miljoen J

Energieverbruik - kosten

Je betaalt via een energiebedrijf voor je gebruikte energie.

Je vindt HIER de actuele kWh prijs.

Stel: jullie familie gebruikt thuis per maand 130 kWh energie.
Hoeveel euro kost dat dan?

Zoek op de site op hoeveel 1 kWh kost (bijv 70 ct).

130 kWh kost dan 130 x € 0,70 = € 91,-

Omzetten van energie

Met welk apparaat zet je...
1. Beweging om in elektrische energie?
2. Licht om elektrische energie?
3. Warmte om in elektrische energie?

1. Een dynamo of turbine (grote dynamo bijv. in windmolen)

2. Een zonnecel

3. Via warmte kan je dingen laten bewegen (bijv. water tot stoom maken, of lucht in een motor laten uitzetten door verbranding van brandstof). Die beweging kan dan weer een dynamo aandrijven.

Let op, de prijs van 1 kWh is in de voorbeelden / opgaven op het niveau van vóór 2022.

Voorbeeld 1

Uitwerking voorbeeld 1

1

Voorbeeld 2

Uitwerking voorbeeld 2

1

Voorbeeld 3

Uitwerking voorbeeld 3

1

Voorbeeld 4

Demo elektrische energie

- hoeveel energie heb ik nodig? 

- hoeveel elekrische energie kost het?

E​water​​

E​elektrisch​​

Maak voorbeeld 4 (zie vorige)

Geef je berekeningen met formule(s)

antwoord: €26280

geef zelf je berekening

Uitwerking voorbeeld 4

1

heb je de andere voorbeelden ook gemaakt? Goedzo! laat dit zien!

Lever hier een foto van je aantekeningen / samenvatting van deze LessonUp in.

Geef hieronder zo duidelijk mogelijk aan wat je nog niet goed snapt van deze les en / of waar je nog vragen over hebt.
Heb je nog tips of suggesties voor deze les?

Video-samenvatting van deze les

Verwerkingsvragen

Dit is Huiswerk

In SOM vind je wanneer je dit precies moet af hebben

De groene vragen zijn optioneel

Verwerkingsopgaven 10. Energieverbruik

Gebruik bij rekenvragen altijd het stappenplan.

Rond je EINDantwoord af op 1 decimaal (tenzij anders vermeld).

10.1
Een verwarmingselement zet in 15 minuten 0,4 kWh elektrische energie om in warmte.
Bereken het vermogen van dat element in Watt.

Geef je berekeningen met formule(s)

antwoord: 1600 W

geef zelf je berekening

10.2
Barry speelt dagelijks op zijn elektrische gitaar met een gemiddeld vermogen van 100 W.
Hij beweert dat de kosten van het elektriciteitsgebruik € 0,30 per week zijn.
Bereken hoeveel uur hij per dag speelt als 1 kWh elektrische energie € 0,20 kost.

Geef je berekeningen met formule(s)

antwoord: 2,1 uur

geef zelf je berekening

Hint 10.2

Bereken eerst met de prijs per kWh en de gemaakte kosten hoeveel energie er is verbruikt, doe dit eventueel met een verhoudingstabel.
Let op dat er per week en per dag gerekend wordt.

Vergeet niet je vermogen naar kW om te rekenen.

10.3
Op de kWh-meter in de meterkast leest Donna, dat de draaischijf 400 omwentelingen per één kWh maakt.
Als ze haar magnetron 12 minuten aanzet, draait de schijf van de kWh-meter precies 56 rondjes.
a. Hoeveel kWh wordt er verbruikt als de draaischijf één rondje zou draaien?
b. Bereken elektrische energie de magnetron gebruikt heeft.
c. Bereken hiermee het vermogen van Donna’s magnetron in W.

Geef je berekeningen met formule(s)

a. 0,0025 kWh

b. E = 0,14 kWh

c. P = 700 W

geef zelf je berekening

10.4
Een kerstboomverlichting bestaat uit een aantal lampjes (5,75 V; 1,5 W) die in serie zijn aangesloten op een netspanning van 230 V.
a. Bereken hoeveel lampjes deze kerstverlichting bevat. Denk aan de regels van een serieschakeling.

De kerstverlichting blijft gedurende de hele kerstvakantie (14 dagen en nachten) branden.
b. Bereken de elektriciteitskosten als 1 kWh elektrische energie € 0,20 kost.

Geef je berekeningen met formule(s)

a. 40 lampjes,

b. € 4,03

geef zelf je berekening

10.5
Tijdens het ontbijt vraagt Vince zich af, wat zijn croissantje hem inclusief het opwarmen kost.
De voorgebakken croissantjes kosten € 0,60 per pakje van 4 stuks. Als hij zijn croissantje opwarmt, staat de hete luchtoven (1000 W) 6 minuten aan terwijl de kWh-prijs € 0,20 is.
Bereken wat het croissantje hem inclusief het opwarmen kost.

Geef je berekeningen met formule(s)

antwoord: € 0,17

geef zelf je berekening

10.6
De walkman van Koen heeft een vermogen van 0,3 W.
Het apparaat speelt 8 uur op 2 batterijtjes van € 1,20 per stuk. Daarna zijn de batterijen leeg.
a. Bereken hoeveel kWh elektrische energie de batterijen dan hebben geleverd.
b. Bereken de prijs per kWh van de energie uit deze batterijen.
c. Hoeveel zou Koen betalen, als hij deze energie uit het stopcontact (kWh-prijs € 0,20) zou halen?

Geef je berekeningen met formule(s)

a. E = 0,0024 kWh

b. € 1000,-

c. € 0,00048

geef zelf je berekening