H1.2 - Vermogen en energie (les 1)

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

Leerdoelen 

Je kunt uitleggen wat  het vermogen van een apparaat is.

Je kunt het vermogen van een apparaat berekenen.

Je kunt uitleggen welke apparaten een hoog vermogen hebben.

Je kunt berekeningen maken met het verband tussen vermogen, spanning en stroomsterkte.

Je kunt de kiloWattuur prijs berekenen

leerdoelen

4.4.1 Je kunt uitleggen wat het vermogen van een apparaat is.

  

4.4.2 Je kunt het vermogen van een apparaat berekenen.

4.4.3 Je kunt uitleggen waarom een apparaat met een groter vermogen meer elektrische energie verbruikt.

Wat is (elektrisch) vermogen?

Zaklamp A heeft een vermogen van 5 W en zaklamp B heeft een vermogen van 10 W.

Welke zaklamp heeft het grootste vermogen?

1. zaklamp A
2. zaklamp B
3. Dit hangt af van de spanning
4. Dit hangt af van de stroom

Module 7

Een apparaat met een klein vermogen gebruikt per seconde weinig
energie. 

Maar een apparaat met een GROOT vermogen gebruikt per seconde veel
energie. 

Het vermogen van een apparaat

Een laptop verbruikt in dezelfde tijd meer elektrische energie dan een tablet.

 Je zegt dat een laptop vergeleken met een tablet een groter vermogen heeft. 

Het vermogen geeft aan hoeveel elektrische energie een apparaat in een seconde verbruikt.

vermogen

Het vermogen wordt meestal opgegeven in watt (W) of in kilowatt (kW). 

Als het vermogen kan verschillen, wordt de maximale waarde opgegeven. 

Dat is bijvoorbeeld het geval bij een stofzuiger met regelbare zuigkracht.

Rekenen

vermogen = spanning × stroomsterkte

met daarin

• het vermogen in watt (W);

• de spanning in volt (V);

• de stroomsterkte in ampère (A).

Vermogen en energie

Tijdens het starten van een auto levert de accu van 12 V een stroom van 50 A.

Bereken het vermogen.

• P = U x I = 12 x 50 = 600 W

Vermogen en energie

Elektrisch vermogen

• Het vermogen (P) is afhankelijk van twee factoren.

    1 = spanning (U) (in Volt)

    2 = stroomsterkte (I) (in Ampere)

• Berekenen vermogen: P = U x I

• Het vermogen wordt gemeten in W (watt) 

Vermogen en energie

Elektrisch vermogen

• vermogen = hoeveel elektrische energie een apparaat per seconde verbruikt.
• Een wasmachine verbruikt tussen de 2500 en de 3000 W

Op een spaarlamp staat: 230 V/23 W/50 Hz.

Hoe groot is de spanning over de lamp als hij brandt op maximaal vermogen?

1. 230 V
2. 23 W
3. 50 Hz
4. 0,1 A

Je ziet de gegevens van drie lampen.

Welke lamp heeft het grootste vermogen?

1. 6 V, 400 mA, 2400 mW
2. 220 V, 0,9 A, 200 W
3. 230 V, 260 mA, 0,06 kW
4. 230 V, 0.5 A, 125 W

Eva maakt een schakeling met een elektromotor. Als spanningsbron gebruikt ze twee batterijen van samen 3 V. Na het inschakelen van de stroom geeft de stroommeter 20 mA aan.

Bereken het vermogen van de motor.

Een zeer krachtige schijnwerper is aangesloten op een spanning van 0,4 kV. De stroomsterkte door de schijnwerper is 50,5 A.

Bereken het vermogen van de schijnwerper.

De motor van een locomotief is aangesloten op een spanning van 1500 V. De stroomsterkte door de motor is 850 A.

Bereken het vermogen van de motor in kW.

Eva maakt een schakeling met een elektromotor. Als spanningsbron gebruikt ze twee batterijen van samen 3 V. Na het inschakelen van de stroom geeft de stroommeter 20 mA aan.

Bereken het vermogen van de motor.

De grootte van 1 kWh

1,0 kWh kost ongeveer €0,30

Een gemiddeld gezin gebruikt in huis ongeveer 3000 kWh per jaar.

Energiekosten per jaar gemiddeld: 3000 x 0,30 = €900,-

Hoeveel energie verbruikt een radio van 110W, die 30 seconden aan staat?

1. 3300 J
2. 1100 J
3. 3300 W
4. 1100 kWh

Aantekening

Elektrisch vermogen
Formule elektrisch vermogen

Ga nu zelf aan de slag

 Wat? Maak de vragen op het bord in je laptop of schrift.

Hoe? Je mag samenwerken. Je moet fluisterend overleggen. Ik wil je niet kunnen horen

Hoe lang? Tot het einde van de les

Klaar? Lees paragraaf H1.2 en maak de opdrachten

Wat is de formule van elektrische vermogen?

1. P=U * I
2. U=I * R
3. W = P * T
4. W = U * Q

Wat is de eenheid van elektrische vermogen

1. Volt
2. Watt
3. Ampère

Wat is de eenheid van elektrisch vermogen

1. Wat
2. Watt
3. volt
4. Energie

Wat is het symbool voor (elektrisch)vermogen

1. U
2. I
3. P
4. R

Een transformator werkt alleen op wisselspanning.

1. waar
2. niet waar

Als de verhouding van de transformator windingen van 200 (p) naar 400 (s) is.

​n​p​​​​n​s​​​​=​U​p​​​​U​s​​​​

​n​p​​​​n​s​​​​=​I​s​​​​I​p​​​​

1. Dan verdubbelt de spanning
2. Dan halveert de spanning

Paragraaf 2

Zoals we al zagen is het vermogen (P) de hoeveelheid energie (E) die per seconde (s) gebruikt wordt. of te wel:

Als we dan de hoeveelheid energie willen uitrekenen is dat dus:

vermogen=​tijd​​energie​​

Energie=vermogen⋅tijd

Paragraaf 2

Belangrijk: als we het vermogen (P) invullen in W(att) en de tijd (t) in seconden (s) krijg je het energieverbruik (E) in Ws en noemen we altijd J(oule)

als we het vermogen (P) invullen in KiloWatt (kW) en de tijd (t) in uur (h) krijg je het energieverbruik (E) in Kilowattuur (kWh)

1.2 Vermogen en energie

Energieverbruik

• De Joule is de officiele eenheid voor energie, maar op de energienota en op de energiemeter staat wat anders, namelijk kWh (kilowattuur)

• Berekenen energieverbruik in kWh:

      E = P x t

      P = kW (kilowatt) en t = h (uren)

• 1 kWh = 3.600.000 J (= 3,6 MJ)

1.2 Vermogen en energie

Een stofzuiger heeft een vermogen van 1500 watt en wordt gemiddeld 2 uur per week gebruikt. 1 kWh kost 13 eurocent.

Bereken de kosten (in euro) voor het verbruik van de stofzuiger.

• E = P x t = 1,5 x 2 = 3 kWh
• kosten = 3 x €0,13 = €0,39

1.2 Vermogen en energie

Een snelle waterkoker doet 2,5 min over het koken van 1 L water. Een snelle waterkoker heeft een vermogen van 3000 W.

Bereken het energieverbruik in Joule en in kilowattuur.

1.2 Vermogen en energie

Een snelle waterkoker doet 2,5 min over het koken van 1 L water. Een snelle waterkoker heeft een vermogen van 3000 W.

Bereken het energieverbruik in Joule en in kilowattuur.

• Joule: E = P x t = 3000 x 2,5 x 60 = 450.000 J
• kWh: E = P x t = 3 x 2,5 : 60 = 0,125 kWh

1.2 Vermogen en energie

Maken 1.2 Vermogen en energie opdracht 1 t/m 9

1.2 Vermogen en energie

EXTRA VOORBEELDEN

1.2 Vermogen en energie

Een elektrische kachel heeft een vermogen van 2000 W en staat 4 uur aan.

Bereken het energieverbruik in Joule.

• t = 4 h = 14.400 s
• E = P x t = 2000 x 14.400 
•     = 28.800.000 J

1.2 Vermogen en energie

Een elektromotor in een elektrische fiets heeft een vermogen van 250 watt. Patrick fietst iedere dag 50 min om op school te komen.1 kWh kost 50 eurocent.

Bereken de kosten (in euro) voor het verbruik van de elektrische fiets.

• E = P x t = 0,25  x0,833 (50/60) = 0,21 kWh
• kosten = 0,21 x €0,50 = €0,1

1.2 Vermogen en energie

Een kruimeldief heeft een vermogen van 100 watt en kan maximaal 9 minuten gebruikt worden.

Bereken het energieverbruik in Joule en in kilowattuur.

• Joule: E = P x t = 100 x 9 x 60 = 54.000 J
• kWh: E = P x t = 0,1 x 9 : 60 = 0,015 kWh
• Of 54.000 : 3.600.000 = 0,015 kWh
• Of 0,015 x 3.600.000 = 54.000 J

1.1 Elektrische energie vervoeren

Als er elektrische energie door een kabel stroomt, dan wordt een deel van de energie omgezet in warmte. 

Dit noemen we energieverlies. 

• Hoe hoger de spanning des te kleiner het energieverlies.

1.2 Vermogen en energie

Energieverbruik

• Het energieverbruik (E) is afhankelijk van twee factoren:
  

     1 = vermogen (P) (in watt of Joule per seconde)

     2 = tijd (t) (in seconde)

• Berekenen energieverbruik:

      E = P x t

• Het energieverbruik wordt gemeten in J (Joule)

1.2 Vermogen en energie

Een automobilist heeft zijn lampen aangelaten. Hun gezamenlijk vermogen is 50 W.

Het blijkt dat na 3 uur de lampen duidelijk zwakker gaan branden.

Bereken het energieverbruik.

• t = 3 h = 10.800 s
• E = P x t = 50 x 10.800 
•     = 540.000 J

1.2 Vermogen en energie

Een automobilist heeft zijn lampen aangelaten. Hun gezamenlijk vermogen is 50 W.

Het blijkt dat na 3 uur de lampen duidelijk zwakker gaan branden.

Bereken het energieverbruik.

• P = 50 W = 0,050 kW
• E = P x t = 0,050 x 3 = 0,15 kWh