2.6 Energie en vermogen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 4

P2.6 Energie en vermogen

hv4 - natuurkunde overal

Eind van de les kun je; 

- uitleggen wat vermogen is

- joule en kilowattuur in elkaar omrekenen

- rekenen met vermogen, energie en tijd

- rekenen met vermogen, spanning en stroomsterkte

Energie (E)

Energie (E) meet je in Joule (J). 

Lampen zetten elektrische energie om in straling en warmte. 

Boormachines zetten elektrische energie om in beweging (en warmte).

Een telefoon zet elektrische energie om in licht, beweging, informatieverwerking, warmte, ....

Alle elektrische apparaten zetten elektrische energie om in andere energiesoorten. 

Vermogen

Ontzettend versimpeld: 

De elektronen reizen van de + naar de - pool. Voordat ze de lamp bereiken dragen ze energie bij zich, na de lamp niet meer.

Dit betekend dat de lamp de energie omzet

Hoeveel energie de lamp elke seconde omzet heet vermogen. 

Waar hangt de hoeveelheid energie die een apparaat per seconde omzet vanaf?
(tip: het zijn 2 dingen!)

Vermogen

Het vermogen hangt af van 2 dingen:

Als er meer elektronen langs de lamp komen (meer vrachtwagens), dan zal de lamp meer energie ontvangen. --> Stroomsterkte

Als de elektronen meer energie (houtblokken) bij zich dragen, dan zal de lamp meer energie ontvangen.
--> Spanning

Vermogen (P)

Vermogen kun je berekenen met behulp van spanning en stroomsterkte: P = U x I

De eenheid van vermogen is Watt (W), maar ook joule per seconde (J/s) wordt gebruikt. 

[U] = V = J/C                Bewijs:

[I]   = A = C/s                [P] = [U] x [I] = J/C x C/s        --> De Coulombs mag je tegen elkaar wegstrepen

[P] = W = J/s                                           = J/s

Vermogen en weerstand

de formules van vermogen en weerstand kun je met elkaar combineren, 

dan krijg je de formule: 

Leidt deze formule af in je schrift en lever het bij de volgende slide in. (Daar staat ook een tip als je niet weet hoe je moet beginnen)

P=I​2​​⋅R

Afleiding formule vorige slide

Een koolweerstand van 50 ohm sluit je aan op een batterij van 12 V. Bereken het vermogen van de weerstand.

Waar hangt het energieverbruik van een apparaat van af?
(tip: het zijn 2 dingen)

Energieverbruik

Het energieverbruik hangt van 2 dingen af: vermogen en tijd

Hoe groter het vermogen, hoe meer energie een apparaat per seconde omzet.

Hoe langer je een apparaat aan laat staan, hoe meer energie er in totaal wordt gebruikt.

Daaruit volgt de formule: 

E = P x t                ---> [E] = [P] x [t] = J/s x s = J

Als we de energierekening betalen, zien we de eenheid kilowattuur terug komen. 

Omrekenen J <--> kWh

Als ik een apparaat met een vermogen van 1 kW, 1 uur lang gebruik dan is de hoeveelheid verbruikte energie:

E = P x t = 1 x 1 = 1 kWh

Je kunt dit ook berekenen in Joules. 

1 kW = 1000 W

1 h = 3600 s

E = P x t = 1000 x 3600 = 3,6 x 10^6 J

1,0kWh=3,6⋅10​6​​J

Binas 5

Bewijs met behulp van de formule
E = P x t dat kilowattuur ook een eenheid van energie is.

Koolweerstanden kunnen behoorlijk warm worden, als je er langdurig een stroom door laat lopen.
Bereken de warmteontwikkeling (in J en kWh) in een weerstand van 50 ohm, als je deze 10 minuten aansluit op een batterij van 12 V.

Nog vragen, opmerkingen, tips of tops naar aanleiding van deze les?