kwt H5 herhaling

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

H5 Elekticiteit

wk 9:   H5.1-5.2 Elektrische apparaten

wk 10:  H5.3       Spanning en stroomsterkte

wk 11:  H5.4       Weerstanden

wk 12   H5.5       Serie en Parallel

wk 13:  28 mrt    Schoolexamen H5 

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]

de oplossing vinden

Gegevens:

• P = 150 W = 0,150 kW   ;    t = 5 h

Gevraagd:

• E = ? kWh

Formule:

• E = P x t

Uitwerking/antwoord:

• E = 0,150 x 5 = 0,75 kWh ; Het energieverbruik v/d bouwlamp is 0,75 kWh

Vraag: 

Een bouwlamp heeft een vermogen van 150 W en brandt de hele avond (18:00 - 23:00)  Bereken hoeveel energie de lamp verbruikt in kWh

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?

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.

Ampèremeter

Voltmeter

Serie- en parallelschakeling:

Serieschakeling:

• 1 stroomkring
• 1 lampje uit > alles uit
• Stroomsterkte is overal gelijk
• Spanning wordt verdeeld

Parallelschakeling:

• meerdere stroomkringen
• 1 lampje uit > rest blijft aan
• De totale stroomsterkte is de de stroom van alle sub-kringen bij elkaar opgeteld
• De spanning is gelijk bij elke sub-kring

De wet van Ohm

U = I x R

Hoe hoger de spanning, hoe groter de stroomsterkte. 

Hoe groter de weerstand, hoe lager de stroomsterkte. 

Opg. 16 p. 123

Een klok werkt op een batterij van 1,5 volt. De stroomsterkte door de klok is 0,075 mA.

Bereken de weerstand van de klok.

Gegevens:

• U = 1,5 V
  
• I = 0,075 mA = 0,000075 A

Gevraagd:

• R = ? Ω

Formule:

• U = I x R  => R = U : I

Uitwerking:

• R = 1,5 : 0,000075 = 20 000 Ω

Antwoord:

• Weerstand is 20 000 Ω (20 kΩ)

Capaciteit

Capaciteit = stroomsterkte x tijd

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

C = I x t

opg. 23 p. 118

Lees de specificaties bij de muziekspeler:

De specificaties:

* 64 GB-geheugen

* Werkt op één oplaadbare ingebouwde Li-polymeerbatterij van 3,7 V, 500 mAh, gedurende 20 uur

* oplaadtijd: 70 min

Bereken het elektrisch vermogen van deze muziekspeler?

Gegevens/gevraagd:

• U = 3,7 V 
• C = 500 mAh = 0,500 Ah
• tdraaien = 20 h
• topladen = 70 min
• P = ? W  (eerst "I" berekenen)

Formule:

• P = U x I
• C = I x t  => I = C : t

Uitwerking/antwoord:

I = C : t = 0,5 : 20 =  0,025 A

P = U x I = 3,7 x 0,025 = 0,09 W

Het vermogen is dus 0,09 W

(let op: oplaadtijd zegt niks over vermogen)

Vervanginsweerstand

Vervangingsweerstand = De TOTALE weerstand

In serie:

• Rv = R1 + R2 + R₃ + ....

In Parallelschakeling:

• 1/Rv = 1/R1 + 1/R2 + ...  (boek)
• Rv = (R1 x R2) : (R1 + R2)   
  

20 Ω

20 Ω

5 Ω

5 Ω

Vervanginsweerstand

Stel F1 = 20 Ω  en F2 = 5 Ω => wat is Rv bij serie?

Formule Rv,serie = 

• Rv = R1 + R2 = 20 + 5 = 25 Ω

Stel F1 = 20 Ω en F2 = 5 Ω => wat is Rv bij parallel?

Formule Rv,par. = 

• Rv,par =  (R1 x R2) : R1 + R2) = 
• Rv,par = (20 x 5) : (20+5) = 100 : 25 = 4 Ω
  

• 1/Rv = 1/R1 + 1/R2 = 1/20 + 1/5 = 1/4 = 0,25
• Rv = 1 : 0,25 = 4 Ω

20 Ω

20 Ω

5 Ω

5 Ω

Serieschakeling

Stroomsterkte:

• Stroomsterkte overal gelijk
• Itot = I1 = I2 = I3
  

spanning:

• Spanning verdeeld zich
• U_tot = U₁ + U₂ + U₃
  

Weerstand:

• Totale weerstand (vervangingsweerstand) tel je bij elkaar op
• Rv = R1 + R2 + R3
• Bepaal altijd eerst Rv en daarna I  

Parallelschakeling

Stroomsterkte:

• stroomsterkte verdeelt zich over de stroomkringen
• I_tot = I₁ + I₂ + I₃
  

spanning:

• Spanning is gelijk per stroomkring
• U_tot = U₁ = U₂ = U₃
  

Weerstand:

• de vervangingsweerstand kun je niet zomaar bij elkaar optellen
• 1/R_v = 1/R₁ + 1/R₂ + ... 
• Of bij 2 weerstanden: R_v = (R₁ x R₂) : (R₁ + R₂) 

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]

Serieschakeling

1. Wat is de stroomsterkte in het tweede lampje? 

• 0,3 A (serie => overal gelijk)

2. Wat is de spanning in lampje 1         en lampje 2?

• Ieder 6 V (serie => samen 12 V)

3. Wat is de weerstand van 

     lampje 1 en lampje 2

• U = I x R   =>   R = U : I
• R = 6 : 0,3 = 20 Ω

Gemengde schakeling

1. Wat is de stroomsterkte in de bovenste twee lampjes

• 8 A (10 - 2 = 8 A)

De totale spanning is 12 volt; 

2. Wat is de spanning in het onderste lampje 

• 12 V (onderste lampje)

3. En van de bovenste twee?

• 6 V (ieder 6 V bovenste lampje)

En nu aan de slag...

Lees H5.5 van het leerboek goed door (p. 122 - Begrijpen)

Maak opgaven 4 t/m 12 (p. 127 - Begrijpen)

Klaar:

Lees H5.4 van het leerboek goed door (p. 130 - beheersen)

Maak opgaven 13 t/m 20 (p. 115 - Beheersen)