Paragraaf 2 elektrische energie deel 2

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

wat is elektriciteit?

stoffen —> moleculen —> atomen —> elektronen

statische elektricitet / elektriciteit

P = U x I

E = P x t

formule

P = U x I

U = spanning in volt (V)

I = stroomsterkte  in ampere (A)

P = vermogen in watt (W)

formule

E = P x t

E = energie in kilowattuur (kWh)

P = vermogen in kilowatt (kW)

t = tijd in uur (h)

formule

E = P x t

E = energie in joule (J)

P = vermogen in watt (W)

t = tijd in seconde (s)

basis berekeningen

vermogen

U = 24V

I = 1,2A

P = U x I

P = 24 x 1,2

P = 28,8A

berekeningen

vermogen en energie

P = 900W/m2

A = 3,5m2

t = 12h

Ptotaal = 900 x 3,5 = 3150W = 3,15kW

E = P x t

E = 3,15 x 12 = 37,8kWh

P = 4,2 x 10^5 W = 420.000W = 420kWh

t = 7,5h

1 kWh €0,25

E = P x t

E = 420 x 7,5

E = 3.150 kWh

Kosten = 3.150 x €0,25

Kosten = €787,50

P = 2,0W = 0,002 kWh

t = 8h

1 kWh €0,24

E = P x t

E = 0,002 x 8

E = 0,016 kWh per dag

Etotaal = 0,016 x 365 = 5,84

Kosten = 5,84  x €0,24

Kosten = €1,40

E = 5 kWh

1 kWh €0,28

Kosten = 5 x €0,28

Kosten = €1,40

Besparing = kosten benzine auto - kosten elektrische auto

Besparing = €14 - €1,40 = €12,60

E = 2,7 x 10^9J = 2.700.000.000(Ws)

t = 1 minuut = 60s

E = P x t

2.700.000.000 = P x 60

(2.700.000.000 / 60)

P = 45.000.000W = 45MW

Kosten per jaar = €30,-

Verbruik per jaar = 150 kWh

1 kWh = €30 / 150

€0,20

beredenatie en afleidingsvragen

C

Spanning = even groot als

Vermogen = kleiner dan

Stroomsterkte = kleiner dan

Lichtsterkte = even groot als

A

overige vragen

1 J = 1 Ws

1 kW = 1.000 W

1 h = 60 minuten = 3600 s

1 kWh = 1.000 Wh = 3.600.000 Ws = 3.600.000 J

x 3,6 x 10^6

     —-> 

kWh                 J

C

P = E / t

1 W = J/s

energie omzetten

Energie vormen kunnen worden omgezet in andere vormen van energie, zo kan bijv. elektrische energie worden omgezet in stralingsenergie (licht) en warmte.

voorbeeld:

denk bijv. aan een gloeilampje, wanneer deze wordt aangelsoten op het elektriciteitsnet, dan geeft deze licht en wordt deze warm.

energie omzetten

Bij het omzetten van energie van de ene vorm in de andere gaat er nooit energie verloren, dat wil zeggen. De hoeveelheid energie voor de energie-omzetting is precies gelijk aan de hoeveelheid energie na de energie-omzetting, dit noemt men de wet van behoud van energie!

wet van behoud van energie:

Energie voor = energie na

Wet van behoud van energie

E​totaal⋅erin​​=E​totaal⋅uit​​

rendement

Wanneer men een energievorm wil omzetten in een andere vorm van energie, dan kan het zijn dat er ook energievormen vrij komen die niet gewenst zijn. Neem bijv. een gloeilamp. Men wil de elektrische energie omzetten in stralingsenergie (licht). Echter als een gloeilampje enige tijd aan staat, dan kun je voelen dat deze ook veel warmte produceert. De functie van een gloeilamp is licht geven, niet warmte produceren. De energievorm warmte is dus ongewenst in dit geval! sommige apparaten zetten de energie die ze krijgen bijna helemaal om in de gewenste vorm van energie, terwijl andere apparaten slechts een klein deel van de totale energie die ze krijgen om kunnen zetten in de gewenste vorm van energie. Het rendement van een apparaat zegt hoeveel procent van alle energie wordt omgezet in de gewenste vorm van energie. Als het rendement van een lampje dus 10% is, dan wordt slechts 10% van alle (elektrische)energie die de lamp krijgt omgezet in licht. De andere 90% gaat dan dus "verloren" aan warmte!

rendement

Hoe hoger het rendement van een apparaat is, des te meer energie gunstig wordt omgezet. men streeft dus altijd naar een zo hoog mogelijk rendement! Bekijk de voorbeelden hieronder en bedenk dat het gebruiken van LED lampjes dus veel energie zuiniger is dan het gebruik van gloeilampen.

Rendement

η=(E​nuttig​​:E​totaal​​)⋅100

η=(P​nuttig​​:P​totaal​​)⋅100

of

rendement in procenten

η=

E = energie in Joule

P = vermogen in Watt

Enuttig = de hoeveelheid energie die het doel van het apparaat dient (bijv. bij een lamp de hoeveelheid energie die ten goede komt aan licht, NIET warmte!)