natuurkunde 3.4 waterkracht

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo t
• Leerjaar 3

natuurkunde

3.4 waterkracht

wat gaan we doen?

• nieuws
• herhaling
• leerdoelen
• elektriciteit uit een stuwmeer
  
• zwaarte-energie
  

Nu volgen er een paar vragen over de vorige paragrafen

welke energie omzetting vindt er plaats in een zonnecollector

1. stralingsenergie naar warmte
2. stralingsenergie naar elektriciteit

weke energie omzetting vindt er plaats in een plant

1. fotosynthese
2. stralingsenergie naar warmte
3. stralingsenergie naar licht
4. stralingsenergie naar chemische energie

Karel heeft op zijn dak in totaal 12 m² zonnepanelen liggen. 1 m² zonnepaneel levert maximaal 180 W. Wat is het maximale vermogen van de zonnepanelen van Karel?

Op een zonnepaneel komt 680W aan stralingsenergie. Het zonnepaneel levert een elektrische vermogen van 125W. Wat is het rendement van het zonnepaneel?

leerdoelen

Je kunt de werking van een waterkrachtcentrale beschrijven.
Je kunt zwaarte-energie beschrijven
Je kunt de zwaarte-energie van een voorwerp berekenen.
Je kunt het rendement van een waterkrachtcentrale berekenen.

elektriciteit uit een stuwmeer

stuwdammen wordt aangelegd in bergachtige gebieden

er ontstaat een diep stuwmeer

meestal staat er in een stuwmeer ook een waterkracht centrale

water loopt uit het stuwmeer

weglopende water kan elektriciteit opwekken

elektriciteit uit een stuwmeer

1. water loopt omlaag via de pijpleidingen

2. het water brengt de schoepen van een waterturbine in beweging

3. de turbine drijft een generator aan

4. de elektrische energie wordt via het elektriciteitsnet geleverd aan woningen en bedrijven

waterkracht centrale

water bevat zwaarte-energie

deze zwaarte-energie wordt in een waterkrachtcentrale omgezet in elektrische energie

de hoeveelheid zwaarte-energie hangt af van:

- de massa van het water

- de sterkte van de zwaartekracht ( op aarde altijd 10)

- de hoogte

een stuwmeer wordt meestal aangelegd

1. in gebieden zonder hoogteverschil( vlak)
2. in gebieden met een beetje hoogte verschil (heuvels)
3. in gebieden met veel hoogteverschil ( bergen)

welke energie omzetting vindt er plaats in een waterkracht centrale?

van welke 3 dingen hangt de hoogte van de zwaarte-energie af?

zwaarte-energie

m = massa in kg

g = 10

h = hoogte in meters

Ez = zwaarte-energie in joule

voorbeeldje

in een stuwmeer valt er 20 000 kg water van een hoogte van 25 meter. Bereken de zwaarte-energie die hier bij vrijkomt

m = 20 000 kg

g = 10

h = 25 m

Ez = m x g x h

20 000 x 10 x 25 = 5 000 000 J ( 5MJ)

Er valt 20 kg water van een hoogte van 2,5 meter. Bereken de zwaarte-energie die hier bij vrijkomt

Aan de slag

Maak de vragen bij 3.4

vraag 40a

Door een beekje stroomt per minuut 4,8 m³ water. Dit water wordt gebruikt om een waterrad te laten draaien. Tussen het water voor en na het waterrad is een hoogteverschil van 2,0 m.

a Bereken de zwaarte-energie van 4,8 m³ water op 2,0 m hoogte. 1 m³ water heeft een massa van 1000 kg

antwoord van 40a

vraag 40b

b Bereken het opgenomen vermogen van het waterrad.

P_op is in dit geval gelijk aan de hoeveelheid zwaarte-energie die per seconde wordt omgezet.

Wordt ook wel P_tot genoemd

antwoord vraag 40b

vraag 40c

Het waterrad is gekoppeld aan een dynamo die elektrische energie opwekt. Het rendement van het waterrad en de dynamo samen is 50%.

c Hoe groot is het elektrisch vermogen dat de dynamo levert?