§1.2 Energie en vermogen - les 2

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

§1.2 Energie & vermogen

Lesplanning:

1. Klassikale opgave
2. Maken opgave (11), 12 en 14, (15), 16, (17) en 18
3. * Uitleg spanning en
      stroomsterkte
4. Afsluiting

4anat2 vrijdag week 37

Lesdoelen

Aan het einde van de les kan je...

• berekeningen maken met vermogen, energie en tijd;
• berekeningen maken met vermogen, energie en rendement.

Studietip

gegevens noteren

Door bij het maken van opgaven de gegevens te verzamelen en deze geordend onder elkaar te zetten creëer je orde en overzicht. Je kunt dan ook goed grootheden omrekenen naar een handige eenheid. Bijvoorbeeld 1,5 minuut naar 90 seconde of 75cm naar 0,75 m

gegeven - gevraagd - oplossing - antwoord

Oefenopgave - Solar Impulse

De Solar Impulse is een eenpersoons vliegtuig dat zonne-energie gebruikt om te vliegen. Opvallend zijn de lange vleugels die vrijwel helemaal bedekt zijn met zonnecellen. Deze zonnecellen zetten de energie van het zonlicht om in elektrische energie, waarmee accu's worden opgeladen. De accu's leveren vervolgens de energie aan de motoren. 

Energieverliezen bij het op- en ontladen van de accu worden in deze opgave verwaarloosd.  

Het rendement van de zonnecellen is 20% en het rendement van de motoren is 60%. De motoren leveren een gemiddeld nuttig vermogen van 8,5 kW. 

1. Wat is het vermogen dat de zon moet leveren aan de zonnecellen om op dit vermogen te kunnen werken.
2. Het vliegtuig moet ook 's nachts kunnen vliegen. Veronderstel dat de accu's helemaal vol zijn als de nacht begint. De maximale energie-inhoud van de accu's samen is 110 kWh.
   Bereken hoelang de accu's energie kunnen leveren aan de motoren.

Hiernaast is weergeven hoe het vermogen van het invallend zonlicht op de zonnecellen verloopt tijdens 24 uur. 

3.   Bepaal de hoeveelheid
      energie die de zonnecellen
      binnenkrijgen tijdens

      deze 24 uur.

Aan de slag

§1.2 opgave (11), 12, 14, (15), 16, (17) en 18

 Klaar, kijk de opgaven na.

Stroom

Stroom is het bewegen van lading in één richting.
In een metalen draad zijn de ladingen die stromen vrije elektronen.

-

+

Hoe ontstaat elektrische stroom?

Bij een “groot” ladingsverschil 

bewegen de elektronen van een negatief geladen plaats naar een positief geladen plaats.

Aantrekking

Ladingsverschil = spanning

Stroomsterkte in ampère I (A)

De hoeveelheid lading dat per seconde een 

bepaald punt in de 

stroomkring passeert.

1 Ampère 

= 

6,24 • 10¹⁸ elektronen per seconde

Spanning

Door een spanning over de draad aan te sluiten gaan de vrije elektronen van de negatieve naar de positieve pool bewegen. 

-

+

De vrije elektronen bewegen continu maar pas als je er spanning over zet bewegen ze netto in één richting, dan is er sprake van elektrische stroom.

Spanning in volt U(V)

De hoeveelheid elektrische energie dat een lading afgeeft tussen twee punten in de stroomkring. 

San Rafael waterval in Ecuador

Je kan het vergelijken met zwaartekracht; wanneer water van een punt met meer potentiele energie naar een plaats met een lagere potentiele energie stroomt komt er energie vrij. Die energie kan je gebruiken om apparaten (bijvoorbeeld een waterrad) van energie te voorzien.

Het vermogen

           Waar hangt het vermogen vanaf?

De richting 

van stroom

Afspraak: I loopt van de + pool naar - pool.  

Werkelijkheid: de elektronen worden van de – pool naar de + pool gepompt.  

Lesdoelen

Aan het einde van de les kan je...

• berekeningen maken met vermogen, energie en tijd;
• berekeningen maken met vermogen, energie en rendement.