paragraaf 2 elektrische energie deel 1

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

wat is elektriciteit?

stoffen —> moleculen —> atomen —> elektronen

statische elektricitet / elektriciteit

P = U x I

E = P x t

formule

P = U x I

U = spanning in volt (V)

I = stroomsterkte  in ampere (A)

P = vermogen in watt (W)

formule

E = P x t

E = energie in joule (J)

P = vermogen in watt (W)

t = tijd in seconde (s)

formule

E = P x t

E = energie in kilowattuur (kWh)

P = vermogen in kilowatt (kW)

t = tijd in uur (h)

basis berekeningen

vermogen

P = 45W

U = 12V

P = U x I

45 = 12 x I

I = 3,75A

Tip! Niet alle gegevens hebben te maken met het huidige hoofdstuk.

Je gaat gericht op zoek naar de letters die bij dit hoofdstuk horen. Noteer deze gegevens. Je kunt zoeken naar de volgende grootheden:

U = .........V

I = ...........A

R = ............ ohm

P = .............W (of kW)

E = .............kWh

t = .............h (of s)

Van bovenstaande letters moet je er minimaal twee vinden in de tekst en/of afbeelding! Daarna kijk je op de groene dia's met formules om de som te maken.

P = 90kW = 90.000W

U = 400V

P = U x I

90.000 = 400 x I

I = 225A

I = 4,0A

U = 36 V

P = U x I

P = 36 x 4,0

P = 144W

Tip!

Er staat afgegeven vermogen. Gebruik dus alleen de gegevens die staan bij output (afgegeven)! Noteer wat je gaat berekenen (welke letter is vermogen? Welke formule(S) hebben we om deze letter te berekenen?) Noteer de gegevens die bij output staan achter de juiste letter. Staan alle eenheden in de SI eenheid (standaard eenheid uit BINAS tabel 6)? Zo niet even omrekenen!

I = 500mA = 0,5A

U = 5 V

P = U x I

P = 5 x 0,5

P = 2,5W

basis berekeningen 

energie

P = 600W (= 0,6 kW)

t = 3 minuten = 180s (= 0,05h)

E = P x t

E = 600 x 180 = 108.000Ws

Of

E = 0,6 x 0,05 = 0,03kWh

Tip! 

Er wordt gevraagd om de energie uit te rekenen. 

Noteer welke letter energie heeft. Noteer de formule waarmee je de energie uit zou kunnen rekenen. Ga gericht op zoek naar de getallen die bij deze twee letters (P =…..s en

 t = ….h) horen. Reken de energie uit in kWh, om dat te doen moet je het vermogen nog even omrekenen naar kW!

P = 1500W = 1,5kW

t = 12h

E = P x t

E = 1,5 x 12 = 18kWh

berekeningen

vermogen en energie

Aflezen in de rechter tabel bij 120 km/h geeft een vermogen van 30kW.

Aflezen van de spanning alle batterijen samen in linker tabel geeft 375V.

P = 30kW = 30.000W

U = 375V

P  = U x I

30.000 = 375 x I

I = 80A

Tip!

Je gaat uit rekenen hoe lang het maximale vermogen geleverd kan worden. Je gaat dus een tijd uitrekenen! t staat maar in 1 formule, namelijk E = P x t. Ga dus gericht op zoek naar P en E door te kijken welke eenheid daar bij hoort. (Stel je moest op zoek naar U dat meet je in volt dus dan zou je opzoek moeten gaan naar een getal met de letter V er achter. Nu doe jij dit voor E en P).

P maximaal = 200kW (aflezen linker tabel)

E = 50kWh

P = 200kW

E = 50kWh

E = P x t

50 = 200 x t

t = 0,25h

1 J = 1 Ws

1 kW = 1.000 W

1 h = 60 minuten = 3600 s

1 kWh = 1.000 Wh = 3.600.000 Ws = 3.600.000 J

x 3,6 x 10^6

     —-> 

kWh                 J

type plaatje

Op welke spanning moet de Kärcher worden aangesloten?

Hoe groot is het opgenomen vermogen van de Kärcher?

Waarom kan men het energieverbruik van de Kärcher niet op het type plaatje zetten?

capaciteit accu

capaciteit gemeten in mAh 

geeft aan hoe lang een accu stroom kan leveren.

C = 700mAh =0,7Ah betekent dat de batterij 1 h lang 0,7A kan leveren of 2 uur lang 0,35A etc.

C = I x t

I = 8,0mA 

C = 20mAh

C = I x t

20 = 8 x t

t = 2,5h

Tip!

Vertrouw op jezelf je kunt dit zonder hulp 😂👍

I = 4,0A 

C = 10Ah

C = I x t

10 = 4,0 x t

t = 2,5h

P = E / t

1 W = J/s

energie omzetten

Energie vormen kunnen worden omgezet in andere vormen van energie, zo kan bijv. elektrische energie worden omgezet in stralingsenergie (licht) en warmte.

voorbeeld:

denk bijv. aan een gloeilampje, wanneer deze wordt aangelsoten op het elektriciteitsnet, dan geeft deze licht en wordt deze warm.

energie omzetten

Bij het omzetten van energie van de ene vorm in de andere gaat er nooit energie verloren, dat wil zeggen. De hoeveelheid energie voor de energie-omzetting is precies gelijk aan de hoeveelheid energie na de energie-omzetting, dit noemt men de wet van behoud van energie!

wet van behoud van energie:

Energie voor = energie na

Wet van behoud van energie

E​totaal⋅erin​​=E​totaal⋅uit​​

rendement

Wanneer men een energievorm wil omzetten in een andere vorm van energie, dan kan het zijn dat er ook energievormen vrij komen die niet gewenst zijn. Neem bijv. een gloeilamp. Men wil de elektrische energie omzetten in stralingsenergie (licht). Echter als een gloeilampje enige tijd aan staat, dan kun je voelen dat deze ook veel warmte produceert. De functie van een gloeilamp is licht geven, niet warmte produceren. De energievorm warmte is dus ongewenst in dit geval! sommige apparaten zetten de energie die ze krijgen bijna helemaal om in de gewenste vorm van energie, terwijl andere apparaten slechts een klein deel van de totale energie die ze krijgen om kunnen zetten in de gewenste vorm van energie. Het rendement van een apparaat zegt hoeveel procent van alle energie wordt omgezet in de gewenste vorm van energie. Als het rendement van een lampje dus 10% is, dan wordt slechts 10% van alle (elektrische)energie die de lamp krijgt omgezet in licht. De andere 90% gaat dan dus "verloren" aan warmte!

rendement

Hoe hoger het rendement van een apparaat is, des te meer energie gunstig wordt omgezet. men streeft dus altijd naar een zo hoog mogelijk rendement! Bekijk de voorbeelden hieronder en bedenk dat het gebruiken van LED lampjes dus veel energie zuiniger is dan het gebruik van gloeilampen.

Rendement

η=(E​nuttig​​:E​totaal​​)⋅100

η=(P​nuttig​​:P​totaal​​)⋅100

of

rendement in procenten

η=

E = energie in Joule

P = vermogen in Watt

Enuttig = de hoeveelheid energie die het doel van het apparaat dient (bijv. bij een lamp de hoeveelheid energie die ten goede komt aan licht, NIET warmte!)