LMC Voortgezet Onderwijs

§5.1 Energieomzettingen - les 2-2

§5.1 Energieomzettingen

Lesplanning:

Uitleg energie en vermogen
Opgave 5 en 6 maken
Uitleg rendemen en zwaarte-energie
Opgave 7, 10, 11 en 12 maken
Afsluiting: paardenkracht (pk)

1 / 31

Slide 1: Tekstslide

NatuurkundeMiddelbare schoolvwoLeerjaar 3

In deze les zitten 31 slides, met interactieve quizzen, tekstslides en 1 video.

Lesduur is: 45 min

Onderdelen in deze les

§5.1 Energieomzettingen

Lesplanning:

Uitleg energie en vermogen
Opgave 5 en 6 maken
Uitleg rendemen en zwaarte-energie
Opgave 7, 10, 11 en 12 maken
Afsluiting: paardenkracht (pk)

Slide 1 - Tekstslide

woensdag

Lesdoelen

Aan het einde van de les ...

kan je rekenen met het vermogen en het rendement.

Slide 2 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Vermogen

De energie die per seconde
wordt geleverd of gebruikt,
uitgedrukt in Watt.

Slide 3 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

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?

500 W

1 kW

230 V

1 W

Slide 4 - Quizvraag

Deze slide heeft geen instructies

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

Hoeveel energie gebruik ik dan in een jaar?

3x1000x365= ‭1.095.000‬ J

3×60×60×1000×365 = ‭3.942.000.000‬ J

3 × 1000 = 3000 J

60×60×1000×365 = 1.314.000.000‬

Slide 5 - Quizvraag

Deze slide heeft geen instructies

E (J) = P (W) \cdot t (s)

E = 1000 \cdot 3942000 = 3.942.000.000 J

P = 1000 W
t = 3 *365 h = 1095 h = 65700 min = 3942000 s

Slide 6 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Energieverbruik

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

Tijd voor een nieuwe eenheid: kWh

Slide 7 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Vermogen

E (J) = P (W) \cdot t (s)

E (k W h) = P (k W) \cdot t (h)

1 kWh = 3 600 000 J

Slide 8 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Wat kost dit? (1 kwh = €0,24)

P = 1 kW

t = 3 uur per dag

Slide 9 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Een gloeilamp met een vermogen van 60 W brandt 10 uur. Wat is het energieverbruik?

6 kWh

600 kWh

2.160.000 J

36000 J

Slide 10 - Quizvraag

Deze slide heeft geen instructies

Vermogen

P = 60 W = 0,06 kW

t = 10 h

P = 60 W

t = 10 h = 600 min = 36000 s

E(kWh) = P (kW) * t (h)

E = 0,06 * 10 = 0,6 kWh

E(J) = P (W) * t (s)

E = 60 * 36000
E = 2.160.000 J

Slide 11 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Aan de slag

In je schrift maken en nakijken

§5.1 opgave 5 en 6

timer

8:00

Slide 12 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Een wasmachine van 1000 W staat 1 uur en 30 min aan. Bereken het energieverbruik in kWh.

Energie = 1000 : 1.5 = 666.7 kWh

Energie = 1000 x 1.5 = 1500 kWh

Energie = 1 x 1.5 = 1.5 kWh

Energie = 1 x 1.30 = 1.3 kWh

Slide 13 - Quizvraag

Deze slide heeft geen instructies

Wat wordt er bedoeld met het rendement van een energie-omzetting?

Hoeveel winst je ermee maakt

Hoe zuinig het apparaat is

Hoeveel verlies aan energie er optreedt

Hoeveel procent nuttige energie het oplevert

Slide 14 - Quizvraag

Deze slide heeft geen instructies

Rendement

Het rendement geeft aan hoeveel procent nuttig gebruikt wordt.

Slide 15 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Rendement berekenen

η = \frac{​ E ^{​ n u t t i g ​ ​} ​ ​}{​ E ^{​ t o t a a l ​ ​} ​} \cdot 100

η = \frac{​ P ^{​ n u t t i g ​ ​} ​ ​}{​ P ^{​ t o t a a l ​ ​} ​} \cdot 100

Slide 16 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

η =

18%

20%

26%

74%

80%

Slide 17 - Sleepvraag

Deze slide heeft geen instructies

η = \frac{​ E ^{​ n u t t i g ​ ​} ​ ​}{​ E ^{​ t o t a a l ​ ​} ​} \cdot 100

η = \frac{​ 5 , 9 \cdot 1 0 ^{​ 3 ​ ​} ​ ​}{​ 8 , 0 \cdot 1 0 ^{​ 3 ​ ​} ​} \cdot 100 = 74

η = \frac{​ 8 ​ ​}{​ 4 0 ​} \cdot 100 = 20

Slide 18 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Een zonnepaneel vangt zonlicht op en produceert 300 Watt aan elektrisch vermogen. 900 Watt van het zonlicht wordt niet omgezet in elektrische energie. Wat is het rendement?

25%

33%

300%

10%

Slide 19 - Quizvraag

Deze slide heeft geen instructies

Een zonnepaneel vangt zonlicht op en produceert 300 Watt aan elektrisch vermogen. 900 Watt van het zonlicht wordt niet omgezet in elektrische energie. Wat is het rendement?

η = \frac{​ P ^{​ n u t t i g ​ ​} ​ ​}{​ P ^{​ t o t a a l ​ ​} ​} \cdot 100

η = \frac{​ 3 0 0 ​ ​}{​ 1 2 0 0 ​} \cdot 100 = 25

Slide 20 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Zwaarte-energie

E^{​ z ​ ​} = m \cdot g \cdot h

E^{​ z ​ ​} (J) = m (k g) \cdot 9, 81 \cdot h (m)

Slide 21 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Voorbeeldopgave

James Watt bepaalde dat een paard, dat een minuut lang trok, een voorwerp met een massa van 115 kg ongeveer 39 m omhoog kon trekken. Het geleverde vermogen hierbij noemde hij 1 pk. Bereken nu met hoeveel watt 1 pk overeenkomt.

P = ... W
E = P * t --> P = E / t
P (W) = E (J) / t (s)
E = Ez
Ez = m * g * h = 115 * 9,81 * 39
= 43997,9 J
P = E / t = 43997,9 / 60 = 733 W
1 pk komt overeen met 733 W

Slide 22 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Een lift heeft een rendement van 28%. De lift heeft een massa van 400 kg en gaat in 8 seconden
9 meter omhoog. Bereken de nuttige energie die de motor van de lift levert.

Enut = 8 * 9 = 72 J

Enut = 400 * 9,81 * 9 * 0,28 = 9,9 kJ

Enut = 400 * 9 * 0,28 = 1,0 kJ

Enut = 400*9,81*9 = 35 kJ

Slide 23 - Quizvraag

Deze slide heeft geen instructies

Vraag

Een lift heeft een rendement van 28%. De lift heeft een massa van 400 kg en gaat in 8 seconden

9 meter omhoog. Bereken de nuttige energie die de motor van de lift levert.

Oplossing

Enut = Ez
Ez = m * g * h
Ez = 400 * 9,81 * 9
Ez = 35316 J
Ez = 35 kJ

Slide 24 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Een lift heeft een rendement van 28%. De lift heeft een massa van 400 kg en gaat in 8 seconden 9 meter omhoog.
Bereken het vermogen van de lift.
Tip: Ez = 35316 J

Slide 25 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies

Gegevens
Een lift heeft een rendement van 28%. De lift heeft een massa van 400 kg en gaat in 8 seconden 9 meter omhoog.

Bereken het vermogen van de motor van de lift.

Tip: Ez = 35316 J

Slide 26 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Maken en nakijken in je schrift

§5.1 opgave 1 t/m 6, 7, 10, 11 en 12

Slide 27 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Slide 28 - Video

Deze slide heeft geen instructies

Gegevens
Een lift heeft een rendement van 28%. De lift heeft een massa van 400 kg en gaat in 8 seconden 9 meter omhoog.

Bereken het vermogen van de motor van de lift.

Tip: Ez = 35316 J

Oplossing 1

28 = 35316 / E_tot * 100%
0,28 = 35316 / E_tot
E_tot= 35316 / 0,28 = 126128 J
E (J) = P (W) * t (s)
P = E / t = 126128 / 8 = 15766 W
P = 16 kW

η = \frac{​ E ^{​ n u t t i g ​ ​} ​ ​}{​ E ^{​ t o t a a l ​ ​} ​} \cdot 100

Slide 29 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Gegevens
Een lift heeft een rendement van 28%. De lift heeft een massa van 400 kg en gaat in 8 seconden 9 meter omhoog.

Bereken het vermogen van de lift.

Tip: Ez = 35316 J

Oplossing 2

E (J) = P (W) * t (s)
P_nut = E_nut / t = 35316/ 8 = 4414 W

Slide 30 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Gegevens
Een lift heeft een rendement van 28%. De lift heeft een massa van 400 kg en gaat in 8 seconden 9 meter omhoog.

Bereken het vermogen van de lift.

Tip: Ez = 35316 J

Oplossing 2

E (J) = P (W) * t (s)
P_nut = E_nut / t = 35316/ 8 = 4414 W
28 = 4414 / P_tot * 100%
0,28 = 4414 / P_tot
_Ptot= 4414 / 0,28 = 15766 W
P = 16 kW

η = \frac{​ P ^{​ n u t t i g ​ ​} ​ ​}{​ P ^{​ t o t a a l ​ ​} ​} \cdot 100

Slide 31 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies