hst 4 paragraaf 2 "Elektrische energie"

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo t
• Leerjaar 4

hst 4.2 "elektrische energie"

Leerdoelen

• Je kunt het verschil uitleggen tussen een benzinemotor en een elektromotor.
• Je kunt berekeningen maken met het verband tussen vermogen, spanning en stroomsterkte.
• Je kunt berekeningen maken met het verband tussen energie, vermogen en tijd.
• Je kunt berekenen hoe lang een apparaat op een accu kan werken.

vandaag

Ik wil de spanning meten van een batterij. Hoe moet ik de voltmeter plaatsen?

Ik wil een stroom meten door een lamp. Welke meter moet ik gebruiken en hoe moet ik deze meter plaatsen?

Spanning:

• Zorgt ervoor dat er een stroom kan gaan lopen.
• Hoe hoger de spanning, hoe meer elektrische energie de stroom afgeeft.
• En hoe groter de stroom wordt.
• Daarom kan een apparaat dat veel energie verbruikt niet op een batterij werken

Stroom:

• Vervoert de elektrische energie.
• Wordt niet 'verbruikt'

Wat is vermogen?

Vermogen is de hoeveelheid energie die een apparaat per seconde nodig heeft om te kunnen werken

Vermogen: P = E / t

Eenheid = J/s = watt (W)

615000 W        2000 W            10 W             0,0001 W

Je kan natuurlijk weer voorvoegsels gebruiken: mW, kW

615000 W = ... kW

1. 6150 kW
2. 0,615 kW
3. 615 kW
4. 6,15 kW

615000 W = 615 × 1000 W = 615 kW

0,0001 W = ... mW

1. 100 mW
2. 10 mW
3. 1 mW
4. 0,1 mW

Energie in J

We hadden: P = E / t

Maar dan ook: E = P × t        (ga na dat dit klopt!)

P = vermogen in watt (W)

t = tijd in seconde (s)

E = energieverbruik in joule (J)

Je fietst 50 s op een elektrische fiets.
De fiets levert een vermogen van 250 W.
Bereken de gebruikte energie in joule (J)

E=P⋅t

Je fietst 50 s op een elektrische fiets.

De fiets levert een vermogen van 250 W. 

Bereken de gebruikte energie in joule (J)

Gegeven: P = 250 W en t = 50 s

Gevraagd: de verbruikte energie in joule

Formule: E = P × t

Berekenen: E = 50 × 250 = 12500 J

Antwoord: Gebruikte energie is E = 12500 J

(=12,5 kJ)

Energie in kilowattuur

De energiemeter in huis gebruikt een andere eenheid van energie, niet de joule maar de kilowattuur (kWh). Om die te gebruiken, rekenen we het vermogen in kilowatt (kW), en de tijd in uur (h).

P = vermogen in kW

t = tijd in uur (h)

E = energie in kilowattuur (kWh)

We gebruiken nog steeds:

Energie = vermogen × tijd

E = P × t

Energie in kilowattuur

De kilowattuur (kWh) is dus een eenheid van energie.

Als je een machine met een vermogen van 1 kW één uur laat werken heeft het een energie van 1 kWh verbruikt.

Energie in joule

Neem vermogen P in watt.

Neem t in seconden.

E = P × t

Antwoord in joule.

Energie in kilowattuur

Neem vermogen P in kilowatt.

Neem t in uur.

E = P × t

Antwoord in kilowattuur (kWh).

voorbeeld

Een oven van 2000 W staat 90 minuten aan.

Wat is de verbruikte energie in kWh?

Vermogen: P = 2000 W = 2 kW

Tijd: t = 90 min = 1,5 h

E = P × t

E = 2 × 1,5 = 3 kWh

Energiekosten

1 kWh kost ongeveer 22 cent. Deze kosten worden door het energiebedrijf in rekening gebracht.

Hebben je zonnepanelen vorig jaar 2920 kWh opgebracht, dan scheelt dat dus 2920 × 0,22 = 642€ op de elektriciteitsrekening.

Een elektrische kachel van 1250 W staat 4 uur aan. De kachel verbruikt dan ... kWh?
En hoeveel kostte dat?

E=P⋅t

Antwoord

Vermogen P = 1250 W

P = 1,25 kW

Tijd t = 4 h

E = P × t

E = 1,25 × 4 = 5 kWh

Kosten: 5 × 0,22 = 1,10 euro

kilowattuur omrekenen naar joule

1 kilowattuur (kWh) is 1000 watt 1 uur lang.
Dat is dus 1000 joule/seconde gedurende 3600 s.
Dat komt dus uit op 1000 × 3600 = 3 600 000 J = 3,6 MJ

1 kWh = 3,6 MJ