Les 1 - §3.4 energie en vermogen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

§3.4 Energie en vermogen

Lesplanning:

1. Opstart arbeid en energie
2. Uitleg energie en vermogen
3. Maken opgave 53 t/m 58 en 61
4. Break: paardenkracht
5. Uitleg energieomzettingen
6. Maken §5.1 opgave 1 t/m 4
7. Uitleg rekenen met het rendement

HW: §5.1 opgave 6, 7 en 9

Arbeid en energie

studiewijzer

Lesdoelen

Aan het einde van de les
kan je ...

• uitleggen wat het vermogen van een apparaat met energieverbruik te maken heeft;
• het energieverbruik berekenen.

Vermogen

De energie die per seconde
wordt geleverd of gebruikt,
uitgedrukt in Watt.

Stel: ik speel per dag 3 uur games op mijn PS4.
Daarvoor staan mijn TV (500 W), PS4 (350 W) en soundbar (150W) gedurende die tijd aan.
Wat is het vermogen van deze opstelling?

1. 500 W
2. 1 kW
3. 230 V
4. 1 W

Stel: ik speel per dag 3 uur games op mijn PS4.
De opstelling heeft een vermogen van 1000 W

Hoeveel energie gebruik ik dan in een jaar?

1. 3x1000x365= ‭1.095.000‬ J
2. 3×60×60×1000×365 = ‭3.942.000.000‬ J
3. 3 × 1000 = 3000 J
4. 60×60×1000×365 = 1.314.000.000‬

E(J)=P(W)⋅t(s)

E=1000⋅3942000=3.942.000.000J

P = 1000 W
t = 3 *365 h = 1095 h = 65700 min = 3942000 s

Energieverbruik

Een rekening voor het gebruik van ‭3.942.000.000‬ J in een jaar!?

Tijd voor een nieuwe eenheid: kWh

Vermogen

E(J)=P(W)⋅t(s)

E(kWh)=P(kW)⋅t(h)

1 kWh = 3 600 000 J

Wat kost dit?   (1 kwh = €0,54)

P = 1 kW

t = 3 uur per dag

Wat kost dit?   (1 kwh = €0,54)

• P = 1 kW
• t = 3h x 365 d = 1095 h
• E = ? kWh
• E = P × t
• E = 1 * 1095 = 1095 kWh
• 1095 × 0,54 = €591,3
• het kost €591

Een gloeilamp met een vermogen van 60 W brandt 10 uur. Wat is het energieverbruik?

1. 6 kWh
2. 600 kWh
3. 2.160.000 J
4. 36000 J

Vermogen

P = 60 W = 0,06 kW 

t = 10 h      

P = 60 W

t = 10 h = 600 min = 36000 s             

                                                      

E(kWh) = P (kW) * t (h)  

E = 0,06 * 10 = 0,6 kWh

E(J) = P (W) * t (s)  

E = 60 * 36000
E = 2.160.000 J

Apparaten in huis worden aangesloten op 230 V. Hoe komt het dat het ene apparaat een groter vermogen heeft (meer energie verbruikt) dan het andere apparaat?

U is spanning in volt (V)

I is stroom in ampere (A)

P is vermogen in watt (W)

P(W)=U(V)⋅I(A)

   

   

   Droger
    P = U * I = 230 * 13 = 2990 W

    Gloeilamp
    P = U * I = 230 * 0,33 = 76 W 

Deze waterkoker heeft een vermogen van 1800 W. Hoe groot is de stroomsterkte door de stekker?

1. 230 A
2. 1 800 A
3. 7,8 A
4. 414 000 A

Gegevens

P = 1800 W                 

U = 230 V                                  
                                  

P=U⋅I

1800=230⋅I

I=​230​​1800​​=7,8A

Aan de slag

In je schrift maken en nakijken  

       §3.4 opgave (49), (52), 53 t/m 58 en 61

Paardenkracht is een eenheid van...

1. vermogen
2. kracht
3. energie

§5.1 Energieomzettingen

Aan het einde van deze paragraaf  ...

• kan je uitleggen dat energie nooit verloren gaat;
• Kan je energieomzettingen in een energiestroomdiagram weergeven;
• weet je wat het rendement is;
• kan je rekenen met het vermogen en het rendement van een apparaat.

Welke vormen van energie
ken jij?

Wet van behoud van energie

• Energie kan niet verdwijnen of gemaakt worden.
• Energie kan wel worden omgezet.

Energie-

omzettingen

Energiestroomdiagram

Welke energieomzetting heb je in een zonnepaneel?

1. Elektrische energie in licht en warmte
2. Warmte in licht en elektrische energie
3. Licht in elektrische energie en warmte
4. Licht in chemische energie en elektrische energie

Rendement

Het rendement geeft aan hoeveel procent nuttig gebruikt wordt. 

De lampen geven evenveel licht. 

Wat is de nuttige energie van deze centrale?

1. chemische energie
2. elektrische energie
3. warmte
4. straling

Wat is de nuttige energie van dit apparaat?

1. chemische energie
2. stralingsenergie
3. bewegingsenergie
4. elektrische energie

In je kamer staat een lamp. Deze lamp zet van elke 150 J die aangevoerd wordt 15 J om naar licht, de rest wordt omgezet naar warmte. Wat is het rendement van de gloeilamp?

1. 20%
2. 10%
3. 50%
4. 90%

Aan de slag

In je schrift maken en nakijken

§5.1 opgave 1 t/m 4

Rendement berekenen

η=​E​totaal​​​​E​nuttig​​​​⋅100

η=​P​totaal​​​​P​nuttig​​​​⋅100

%

%

η = 

η = 

8%

18%

20%

26%

74%

80%

η=​E​totaal​​​​E​nuttig​​​​⋅100

η=​8000​​5900​​⋅100=74

η=​40​​8​​⋅100=20

Een zonnepaneel vangt zonlicht op en produceert 300 Watt aan elektrisch vermogen. 900 Watt van het zonlicht wordt niet omgezet in elektrische energie. Wat is het rendement?

1. 25%
2. 33%
3. 300%
4. 10%

Een zonnepaneel vangt zonlicht op en produceert 300 Watt aan elektrisch vermogen. 900 Watt van het zonlicht wordt niet omgezet in elektrische energie. Wat is het rendement?

η=​P​totaal​​​​P​nuttig​​​​⋅100

%

η=​1200​​300​​⋅100=25

%

Huiswerk

Maken en nakijken in je schrift

§5.1  opgave 1 t/m 4, 6, 7 en 9