Hoofdstuk 1 Par. 1.3 Vermogen en energie

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

1.3 Vermogen en energie

Lesdoel: 

• Begrip vermogen kunnen uitleggen
• Berekeningen met  de formule van het energieverbuik
  E= Pxt  kunnen maken.
• Het vermogen berekenen met de formule P = U x I

Vermogen

• Hoeveel elektrische energie een 

       toestel per seconde verbruikt (watt)

• Vermogen hangt af van spanning en stroomsterkte
  meer spanning en/of  meer stroom betekent meer vermogen

typeplaatje

broodrooster

Verbruik is 850 J/s

Elektrisch vermogen

De hoeveelheid geleverde energie per seconde.

U is spanning in volt (V)

I is stroom in ampere (A) -> mA altijd omrekenen naar A -> : 1000

P is vermogen in watt (W)

P=U⋅I

Het maximale vermogen op een groep met een zekering van 16 A.

Boven de 3680 W kan de zekering springen, want dan is de stroom groter dan 16 A.

Elektrische energie

P is vermogen in watt (kW)     van W naar kW -> : 1000

t is tijd in uren (h)     van minuten naar uren -> : 60 

E is energieverbruik in kilowattuur (kWh)

E=P⋅t

Een oud en nieuw model energiemeter

Wat is 1 kWh ?

1 kilowattuur is het energieverbruik als een apparaat met een vermogen van 1 kiloWatt 1 uur aanstaat. Dit kost c.a. € 0,40

E = 1,0 (kW) x 1 (h) = 1,0 kWh

De powermonitor

Hierop kun je o.a. vermogen, spanning, stroomsterkte, energieverbruik direct aflezen.

Opdracht

Maak de opgaven van par. 1.3 in je werkboek.

Bereken het vermogen van elk lampje (als het op de juiste spanning brandt).

Hakim doet een proef met een verwarmingselement (een stuk weerstandsdraad dat met plastic geïsoleerd is). Met zo'n element kun je het water in een bekerglas verwarmen.

In de figuur in de volgende dia zie je Hakims proefopstelling. De spanningsmeter geeft 11,5 V aan, de stroommeter 1,9 A.

Bereken het vermogen van het verwarmingselement.

In een huiskamer branden 's avonds van 19.00 tot 23.00 uur:

– vier lampen van 10 W;

– twee lampen van 15 W;

– één lamp van 25 W.

a Bereken hoeveel elektrische energie deze lampen samen per avond verbruiken.

b Bereken de kosten.

vier lampen van 10 W:

P = 40 W = 0,04 kW   t = 4 h    E = P ∙ t  = 0,04 ×4 =0,16kWh 

twee lampen van 15 W:
 

P = 30 W = 0,03 kW
    t = 4 h   E = P   t  = 0,03 × 4 

= 0,12 kWh

één lamp van 25 W:
P = 25 W = 0,025 kW  t = 4 h   E = P ∙ t 

= 0,025 × 4
   = 0,1 kWh 

 

Samen gebruiken de lampen:
  0,16 + 0,12 + 0,1 = 0,38 kWh

E = P tot x tot = 0,095 kW x 4 h = 0,38 kWh  (kost €0.095)

Ayse gebruikt de magnetron om het eten op te warmen.

De magnetron gebruikt een stroomsterkte van 3 A.

Bereken het vermogen van deze magnetron.

Uitwerking magnetron

Geg: U = 230 V (netspanning)

I = 3 A

Gevr: P

Opl: P = U x I 

P = 230 x 3 = 690 W

Ayse moet een maaltijd een kwartier in de magnetron doen.

a Bereken hoeveel energie de magnetron van 690 W  in die tijd verbruikt in kWh.

b Bereken de kosten als 1 kWh 22 cent kost.

Uitwerking

Geg P= 690 W

t = 15 minuten = 0,25 h

Gevr:E in kWh en de kosten

E = P x t 

E = 0,69 kW x 0,25 h = 0,17 kWh

Kosten:   0,17 x 22 = 3,7 cent