Overal natuurkunde 3 havo 3.4 energie en vermogen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

3.4 Energie en vermogen

Doelstelligen

• uitleggen wat het vermogen van een apparaat met energiegebruik heeft te maken;
  
• rekenen met energiegebruik; 
  

• rekenen met elektrisch vermogen.

Wat(t) is vermogen?

Vermogen (P) is de energie (J) die per seconde (s) wordt geleverd of gebruikt, uitgedrukt in Watt (W)

Watt (W) kun je ook uitdrukken als Joule per seconde (J/s)

Groot- en eenheden

Grootheid

Spanning

Stroomsterkte

Weerstand

Vermogen

tijd

Energie

Verbruik

Symbool

U

I

R

P

t

E

E

Eenheid

Volt

Ampère

Ohm

Watt

seconde

Joule

Kilowattuur

Symbool

V

A

Ω

W

s

J

kWh

vermogen

Vermogen

P = het vermogen in watt (W)

U = de spanning in volt (V)

I = de stroomsterkte in ampère (A)

P=U⋅I

Apparaten

Elk huishoudelijk apparaat wordt thuis aangesloten op het lichtnet (230V).  

Toch gebruikt niet elk apparaat dezelfde hoeveelheid energie (gelukkig!)

Door het ene apparaat gaat een grotere stroomsterkte dan door het andere. Het vermogen (P = U × I ) is dan groter. 

m.a.w. : Er wordt per seconde meer energie omgezet 

vraag

Je hebt thuis de televisie (1,2A)aanstaan.

Bereken het vermogen van de televisie.

P = U.I

U= 230V

I = 1,2 A

P = 230 x 1,2 =276 W 

stel: ik speel per dag 3 uur games op mijn PS4.
Daarvoor staan mijn TV (500 W), PS4 (350 W) en soundbar (150W) gedurende die tijd aan.
Wat is het vermogen van deze opstelling?

1. 500 W
2. 1 kW
3. 230 V
4. 1 W

stel: ik speel per dag 3 uur games op mijn PS4.
De opstelling heeft een vermogen van 1000 W

Hoeveel energie (J/s)gebruik ik dan in een jaar?

1. 3x1000x365= ‭1.095.000‬ J
2. 3×60×60×1000×365 = ‭3.942.000.000‬ J
3. 3 × 1000 = 3000 J
4. 60×60×1000×365 = 1.314.000.000 J‬

energieverbruik

E=P.t

E is energieverbruik in joule (J)

P is vermogen in watt (W)

t is tijdsduur in seconde (s)

E is energieverbruik in kilowattuur kWh)
P is vermogen in kilowatt (kW)     

t is tijdsduur in uur (h)

P=​t​​E​​

t=​P​​E​​

Kilowattuur en Joule kun je omrekenen.

1kWh = 3.600.000 J.

Energieverbruik

Een rekening voor het gebruik van ‭3.942.000.000‬ J in een jaar!?

Tijd voor een nieuwe eenheid: kWh

P × t = E

vermogen (kW) × tijd (h) = verbruik (kWh)

Er geldt: 1 kWh = 3 600 000 J.

Wat kost dit?   (1 kwh = €0,22)

• P = 1 kW
• t = 3h x 365 d = 1095 h
• E = ? kWh
• E = P × t
• E = 1 * 1095 = 1095 kWh
• 1095 × 0,22 = €240,90
• het kost €240,90

Ik heb dit bureaulampje (35 W) de hele dag (24 h) aanlaten staan.
Wat kost dat?

Deze waterkoker heeft een vermogen van 1800 W. Hoe groot is de stroomsterkte door de stekker?

1. 230 A
2. 1 800 A
3. 7,8 A
4. 414 000 A

Formules

Wet van Ohm

Vermogen

Verbruik

P=U⋅I

E=P⋅t

R=​I​​U​​

Elektrisch vermogen van een weerstand

Een weerstand van 115Ω is aangesloten op het lichtnet.

Bereken hoeveel joule energie de weerstand in 10 s gebruikt.

Stap 1: bereken I.→ 𝑰=𝑼/𝑹,  𝑼=𝟐𝟑𝟎𝑽, 𝑹=𝟏𝟏𝟓Ω,      𝑰=𝟐𝟑𝟎/𝟏𝟏𝟓=𝟐,𝟎𝑨 

Stap 2: bereken P.→ P=U.I,     P= 230 x 2,0= 460W

Stap 3: bereken E.→ E=P.t,      E= 460 x 10 = 4600 J

vraag

Een adapter met een weerstand van 10.000 ohm is aangesloten op het stopcontact.
(geef antwoord in de volgende slides)

Bereken de stroomsterkte.

bereken het vermogen.

bereken hoeveel joule de adapter in een minuut gebruikt.

Een adapter met een weerstand van 10.000 ohm is aangesloten op het stopcontact.
Bereken de stroomsterkte.

1. 0.23A
2. 0.023A
3. 43.5A
4. 23,0A

Een adapter met een weerstand van 10.000 ohm is aangesloten op het stopcontact.
Bereken het vermogen.

1. 5.3W
2. 10.000W
3. 0.023W
4. 53W

Een adapter met een weerstand van 10.000 ohm is aangesloten op het stopcontact.
Bereken hoeveel energie in joule de adapter in een minuut verbruikt.

1. 0.088J
2. 5.3J
3. 11.3J
4. 318J

huiswerk

bestuderen paragraaf 3.4 digitaal

maak de vragen  3.4 digitaal