Elektrische energie opwekken (paragraaf 2.1) deel 2

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Oefenvragen toets

• Telefoon in de telefoontas
• Ga zitten volgens de plattegrond
• Pak je schrift en je pen.
• Maak de startopdracht.

A3X

A3Y

A3Z

Starter for ten (2 minuten)

Reken om naar de juiste eenheid

https://www.online-stopwatch.com/bomb-countdown/full-screen/

15 mV	...........V
0,234 kW	...........W
6,32 A	..........mA
45 dm	.......... m
2,5 h	.......... s

	kilo
x 10	hecto
	deca
	---
	deci
	centi	: 10
	milli

Antwoorden:

• 0,015 V
• 234 W
• 6320 A
• 4,5 m
• 9000 s

Spullen bij je.

1. boek
2. schrift
3. rekenmachine
4. pen/potlood
5.  geodriehoek of liniaal
6. huiswerk gemaakt

https://www.online-stopwatch.com/chance-games/roll-a-dice/full-screen/

Doelen van deze les

• Begrijpen hoe elektrische energie wordt gemaakt
• Begrijpen hoe een centrale werkt en wat voor soort centrales er zijn.

Opdracht 1

Welke twee factoren bepalen het vermogen van een elektrisch apparaat?

Hoe heet de spanning die een dynamo opwekt?

Met welke formule kun je het energiegebruik van een elektrisch apparaat berekenen?

Spanning en stroomsterkte

Want Vermogen = spanning x stroomsterkte

(P = U x I)

Wisselspanning

E=Pxt

Opdracht 2

• Waarvoor wordt de warmte gebruikt die de branders produceren
• Hoe wordt de as van de turbine daarna aan het draaien gebracht?
• In welk apparaat wordt die beweging omgezet in elektriciteit?
• Waar wordt de ontstane spanning ten slotte omgezet in hoogspanning?

De warmte van de branders wordt gebruikt om het water in de ketel te verhitten tot stoom.

De stoom spuit met grote snelheid tegen de schoepen van de turbine.

• Generator
• Transformator

Opdracht 4

Als je bij een opwindradio een minuut aan een handel draait, kun je daarna ongeveer 20 minuten naar muziek luisteren. 

• leg uit hoe dit werkt.
• Bereken hoelang je aan de handel moet draaien om de maximale luistertijd van 8 uur te bereiken.

Als je voor 20 minuten radiogeluid 1 minuut moet draaien, dan moet je voor 1 uur geluid 3 minuten draaien en voor 8 uur geluid 8 × 3 = 24 minuten.

• Als je aan de handel draait, dan wordt een dynamo aangedreven. Die levert stroom aan een accu en daarop kan de radio werken.

Opdracht 5

De fiets van Jeroen heeft een dynamo in de naaf van het voorwiel. Als het donker wordt, schakelt het licht automatisch aan. Na een tijdje wordt Jeroen moe en gaat hij langzamer fietsen.

• Op welke twee manieren verandert dan de spanning die de dynamo levert?

• Als de dynamo langzamer draait, worden de toppen en dalen van de wisselspanning minder groot en is de spanning dus kleiner (kleinere amplitude). 
• Ook is de tijdsduur van één volledige 'golf' groter.

Opdracht 6

Bereken de ontbrekende waarden.

• Bereken de spanning van een rekenmachine die een vermogen heeft van 0,12 mW en een stroomsterkte van 0,08 mA
• Bereken de stroomsterkte van een startmotor die een spanning heeft van 10,2 V en een vermogen van 1,02 kW
• Bereken het vermogen van een stofzuiger die een spanning heeft van 230 V en een stroomsterkte van 4,2 A

100A

966W

• 1,5 V
• P=UxI
• P=0,12mW =0,00012W
• I=0,08mA =0,00008A
• 0,00012=Ux0,00008
• U=0,00012:0,00008

Opdracht 6 (nakijken)

• Bereken de spanning van een rekenmachine die een vermogen heeft van 0,12 mW en een stroomsterkte van 0,08 mA

P = U . I	Vraag: U = ? Gegevens: P = 0,12 mW = 0,00012 W I = 0,08 mA = 0,00008 A
0,00012 = U x 0,00008 U = 0,00012 : 0,00008	U = 1,5 V

Opdracht 6 (nakijken)

• Bereken de stroomsterkte van een startmotor die een spanning heeft van 10,2 V en een vermogen van 1,02 kW

P = U . I	vraag: I = ? Gegevens: P = 1,02 kW = 1020 W U = 10,2 V
1020 = 10,2 x I I = 1020 : 10,2	I = 100 A

Opdracht 6 (nakijken)

• Bereken het vermogen van een stofzuiger die een spanning heeft van 230 V en een stroomsterkte van 4,2 A

P = U . I	Vraag: P = ? Gegevens: U = 230 V I = 4,2 A
P = 230 x 4,2	P = 966 W

Opdracht 9

Met een koffiepadmachine kun je snel een kopje koffie zetten. Eerst maakt zo'n machine de juiste hoeveelheid water heet. Daarna perst hij het hete water onder hoge druk door een koffiepad. In de figuur kun je zien hoe het vermogen daarbij omhoog- en omlaaggaat.

Bereken met de gegevens in de figuur hoeveel elektrische energie er nodig is om één kopje koffie te zetten.

• het verhitten van het water:
• E = P ∙ t = 1200 W × 30 s = 36 000 J 
• het water door de koffie persen:
• E = P ∙ t = 200 W × 20 s = 4000 J = 
• totale hoeveelheid elektrische energie = 36 000 + 4 000 = 40 000J 

Opdracht 9 (nakijken)

Bij de vraag zie je een grafiek met 2 kolommen, er wordt dus voor 2 verschillende dingen elektrische energie gebruikt. 

De vraag is wel bereken de elektrische energie (totaal) dus ik moet twee keer de energie (E) berekenen en die bij elkaar op tellen. Voor beide energie onderdelen kun je de formule E = P x t gebruiken, wel twee keer met andere gegevens uitrekenen.

E = P . t

Vraag:

E (1) (verhitten water)

E (2) (water door filter persen)

Opdracht 9 (nakijken)

Noteer de gegevens per onderdeel die je uit de grafiek kunt halen

E = P . t

Vraag:

E (1) (verhitten water)

E (2) (water door filter persen)

P(1) = 1,2 kW = 1200 W

t(1) = 30 s

P(2) = 0,20 kW = 200 W

t(2) = 20 s

Opdracht 9 (nakijken)

vul de gegevens in de goede formule in en reken dit uit

E = P . t	Vraag: E (1) (verhitten water) E (2) (water door filter persen) P(1) = 1,2 kW = 1200 W t(1) = 30 s P(2) = 0,20 kW = 200 W t(2) = 20 s
E(1) = 1200 x 30 E(2) = 200 x 20	E(1) = 36 000 J E(2) = 4 000 J

Opdracht 9 (nakijken)

De twee onderdelen bij elkaar optellen

De totale elenrgie (E_tot)= 40 000 J

E = P . t	Vraag: E (1) (verhitten water) E (2) (water door filter persen) P(1) = 1,2 kW = 1200 W t(1) = 30 s P(2) = 0,20 kW = 200 W t(2) = 20 s
E(1) = 1200 x 30 E(2) = 200 x 20	E(1) = 36 000 J E(2) = 4 000 J

Opdracht 9 (nakijken)

Significantie (in hoeveel cijfers geef je antwoord.)

De gegevens in de grafiek zijn 1,2 kW, 30 s, 0,20 kW, 20 s

Alle getallen bestaan uit twee significante cijfers (significant is wat wel meetelt)

Het antwoord moet ook in 2 significante cijfers.

40 000 J wordt dan 40 kJ

Noteer de antwoorden in je schrift (vraag 8)

1. Leg stap voor stap uit hoe de molen elektrische energie levert.
2. Waarom is er een tandwielkast nodig?
3. Levert een windmolen wissel- of gelijkspanning?
4. Hoe verandert de frequentie als de molen sneller gaat draaien?
5. Waarom is dat een probleem als je de molen koppelt aan het lichtnet?

Antwoord?

1. De wind laat de rotorbladen ronddraaien. Die bladen zijn verbonden via een as met een tandwielkast. De as die uit de tandwielkast komt, laat de generator ronddraaien waardoor een wisselstroom wordt opgewekt. Met de transformator wordt de spanning van deze stroom veranderd.
2. De rotorbladen draaien vrij langzaam. Als er geen tandwielen zouden zijn, zou de generator ook langzaam draaien en een lage spanning leveren.
3. wisselspanning
4. de frequentie neemt toe
5. Het lichtnet is berekend op een frequentie van de wisselspanning van 50 Hz. Als de molen een wisselspanning met een andere frequentie levert, moet die worden aangepast.

Doelen van deze les

• Het maken van oefenvragen

Huiswerk

lezen paragraaf 2.1

nog eens doornemen deze presentatie (staat in de classroom)

Bekijk zelf de filmpjes die hier onder staan.