H5.1-5.2 Elektrische apparaten

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k, g
• Leerjaar 3

H5 Elekticiteit

wk 9:   H5.1-5.2 Elektrische apparaten

wk 10:  H5.3       Spanning en stroomsterkte

wk 11:  H5.4       Weerstanden

wk 12   H5.5       Serie en Parallel

wk 13:  28 mrt    Schoolexamen H5 (nsk12)

H5 Elekticiteit

wk 9:   H5.1-5.2 Elektrische apparaten

wk 10:  H5.3       Spanning en stroomsterkte

wk 11:  H5.4       Weerstanden

wk 12   H5.5       Serie en Parallel

wk 13:  27 mrt    Schoolexamen H5 (nsk13)

waar denk je aan bij 

elektriciteit?

Wat zou je missen zonder elektriciteit?

Leerdoelen H5.1 Elektrische apparaten

Aan het eind van deze paragraaf kan ik:

• uitleggen wat elektrische energie is;
  
• beschrijven wat het vermogen van een apparaat is;
  
• energiekosten berekenen;
  
• het energieverbruik van een apparaat uitrekenen;
  
• het rendement van een apparaat berekenen.

Oefening stroomkring

1. Het lampje brandt
2. Het lampje brandt niet

Oefening stroomkring

1. Het lampje brandt
2. Het lampje brandt niet

Vermogen - stroomkring

Vermogen:

• Wat een apparaat kan.  Meer vermogen is sterker.
  

• Natuurkundig: vermogen = hoeveelheid energie in 1 seconde

Vermogen

Vermogen is het energieverbruik per seconde verbruikt 

De afkorting voor vermogen is de hoofdletter P van het Engelse woord voor vermogen, power.

 

De eenheid van vermogen is  watt (W). 

Energieverbruik

Afhankelijk van:

• Vermogen van het apparaat (hoeveel energie die per seconde verbruikt)

• Aantal uren dat het apparaat aan staat

Energiemeter thuis wordt ook wel kWh-meter genoemd?

• kWh = kilo-Watt-uur 
• Dus hoeveel kW (kiloWatt) er verbruikt wordt in 1 uur tijd
  

Energie gaat nooit verloren

Elektrische energie zetten we om in .... 

Hoe snel die omzetting gaat noemen we vermogen

Er vinden energie omzettingen plaats 

Energie-

omzettingen

Een energieomzetting kan je in een energiestroomdiagram weergeven.

De linkerkant geeft aan welke energievorm(en) er in gaan. De rechter kant geeft aan welke energievorm(en) er uit komen.

En nu aan de slag...

Maak opgaven H5.1 p. 103 (1-3) 

Maak opgaven 3 t/m 12 H5.2 (p. 104 - Begrijpen)

Klaar:

Lees H5.2 van het leerboek goed door (p. 104 - beheersen)

Maak opgaven 13 t/m 23 (p. 107 - Beheersen)

3GT.nsk12

Docent

H5 Elekticiteit

wk 9:   H5.1-5.2 Elektrische apparaten

wk 10:  H5.3       Spanning en stroomsterkte

wk 11:  H5.4       Weerstanden

wk 12   H5.5       Serie en Parallel

wk 13:  28 mrt    Schoolexamen H5 (nsk12)

3GT.nsk13

Docent

H5 Elekticiteit

wk 9:   H5.1-5.2 Elektrische apparaten

wk 10:  H5.3       Spanning en stroomsterkte

wk 11:  H5.4       Weerstanden

wk 12   H5.5       Serie en Parallel

wk 13:  27 mrt    Schoolexamen H5 (nsk13)

Leerdoelen H5.1 Elektrische apparaten

Aan het eind van deze paragraaf kan ik:

• uitleggen wat elektrische energie is;
  
• beschrijven wat het vermogen van een apparaat is;
  
• energiekosten berekenen;
  
• het energieverbruik van een apparaat uitrekenen;
  
• het rendement van een apparaat berekenen.

Energieverbruik

Afhankelijk van:

• Vermogen van het apparaat (hoeveel energie die per seconde verbruikt)

• Aantal uren dat het apparaat aan staat

Energiemeter thuis wordt ook wel kWh-meter genoemd?

• kWh = kilo-Watt-uur 
• Dus hoeveel kW (kiloWatt) er verbruikt wordt in 1 uur tijd
  

Energie en vermogen

Twee eenheden van ENERGIE 

• Natuurkunde       => Energie in Joule [J]
• Energiebedrijven => Energie in Kilo-Watt-hour [kWh]

ENERGIE = VERMOGEN x TIJD

• E in [J]      => P in [W]   en t in [s]
• E in [kWh] => P in [kW] en t in [h]

Een buitenlamp van 15 W brandt 

elke dag 8 uur.  Hoeveel kWh aan energie kost dat per jaar? 

Gegevens:

• P = 15 W = 0,015 kW  
• t = 8 h/dag x 365 dgn = 2920 h

Gevraagd:

• E = ? kWh

Formule:

• E = P x t

Uitwerking/Antwoord:

• E = 0,015 x 2920 = 43,8 kWh

Een buitenlamp van 15 W brandt 

elke dag 8 uur.  Hoeveel Joule aan energie kost dat per jaar?

Gegevens:

• P = 15 W 
• t = 8 x 365  = 2920 h = 10 512 000 s

Gevraagd:

• E = ? J
  

Formule:

• E = P x t
  

Uitwerking/Antwoord:

• E = 15 x 10 512 000 = 157 680 000 J 
• E =  157 680 kJ = 158 MJ
• (E = 158 : 3,6 = 43,8)

kWh-prijs

Energiebedrijven hanteren een kWh-prijs voor de geleverde energie => hier moet je mee kunnen rekenen!!!

Energiekosten = Energie x kWh-prijs

              [€]              [kWh]     [€ per kWh] 

Een koelkast verbruikt per jaar 360 kWh aan Energie. De kWh-prijs van de energieleverancier is € 0,25.

Hoe hoog zijn de energiekosten voor de koelkast per jaar? 

Gegevens:

• E = 360 kWh
  
• kWh-prijs = € 0,25

Gevraagd:

Energiekosten = € ? 

Formule:

Energiekosten = Energie x kWh-prijs

Uitwerking/Antwoord:

Energiekosten = 360 x € 0,25 

Energiekosten = € 90,00

Energie-

omzettingen

Een energieomzetting kan je in een energiestroomdiagram weergeven.

Rendement = η

Voor het dimlicht van een auto is een lampje nodig dat 12 watt licht geeft. Het rendement van een halogeenlampje is 20%. Bereken het vermogen van een halogeenlampje dat voldoende licht geeft.

Gegevens/gevraag:

• rendement = 20%
• Pnut = 12 W
• Ptot = ? W

Formule:

Uitwerking/Antwoord:

• 20 = (12 x 100%) : Ptot
• Ptot = 1200 : 20 = 60 W

        of via de verhoudingstabel

stap 1: 

stap 2:  

stap 3:

Onthouden formules

Energieprijs = Energie x kWh-prijs   

(kWh-prijs = € 0,25)

E      =   P     x   t    (let op eenheid kWh of J)

[kWh]      [kW]     [h]

  [J]          [W]      [s]

En nu de theorie toepassen

Maak opgaven H5.2 Elektrische apparaten

Volgende les:

Practicum of opgaven maken? (afh Toa)

Aan de slag rekenopgaven 

Maak opgave 15, 16, 17, 18 en 22 uit je werkboek

(p. 107)

opg. 15 p 107

Reken om:

Opg. 16 p. 108

Bekijk de afbeelding. Een auto heeft drie remlichten. Her vermogen van één remlicht is 1,92 watt.

Bereken het energiegebruik van de remlichten in joule als de remlichten 40 seconden branden.

Gegevens:

• vermogen = P = 1,92 x 3 = 5,76 W
• tijd = t = 40 s

Gevraagd:

• Energiegebruik = E = ? J

Formule:

• E = P x t

Uitwerking:

• E = 5,76 x 40 = 230,4 J

Antwoord:

• De remlichten gebruiken 230 Joule (afgerond) aan energie.

2500 : 1000 = 2,5      

0,25 x 1 000 000 = 250 000      

0,039 x 1 000 = 39                          

5,4 : 3,6 = 1,5                              

Opg. 17 p. 108

Een computermonitor heeft een elektrisch vermogen van 18 watt. De computer staat elke dag 5 uur aan. Bereken hoeveel elektrische energie deze monitor in één jaar verbruikt

Gegevens:

• vermogen = P = 18 W = 0,018 kW
• tijd = t = 5 h/dag x 365 = 1825 h/jaar
• (t = 5 x 3600 x 365 = 6 570 000 s/jaar)

Gevraagd:

• Energiegebruik = E = ? J (in één jaar)

Formule:

• E = P x t

Uitwerking:

• E = 0,018 x 1825 = 32,85 kWh
• (E = 32,85 x 3,6 = 118 MJ)
• (E = 18 x 6 570 000 = 118 260 000 J)

Antwoord:

• Het energieverbruik is 33 kWh per jaar

Opg. 18 p. 108

Iris heeft een elektrische scooter gekocht. Deze rijdt op een volle accu 70 km. Voor het opladen van de accu is 2,5 kWh energie nodig. Iris rijdt in een week 140 km.

Bereken hoeveel geld Iris per week uitgeeft aan energie voor haar scooter.

* Ga altijd uit van een kWh prijs van € 0,25

Gegevens:

• per week 140 km => 2x volle accu
• E (1x accu) = 2,5 kWh =>
• E (tot) = 2 x 2,5 = 5,0 kWh
• Prijs = € 0,25 per kWh

Gevraagd:

• Kosten per week

Formule:

• Kosten = verbruik x kWh-prijs

Uitwerking:

• Kosten = 5,0 x 0,25 = € 1,25

Antwoord:

• De kosten per week zijn 1,25 euro.

Opg. 22 p. 109

Voor de oostkust van Engeland wordt een windmolenpark op zee gebouwd. Gemiddeld gaan de windmolens samen 3 080 MWh elektrische energie per dag leveren. Deze energie is voldoende voor 220 000 Engelse huishoudens.

a) Hoeveel elektrische energie verbruikt één Engels huishouden gemiddeld per dag?

Gegevens:

• E = 3 080 MWh = 3 080 000 kWh p.d.
• Aantal huishoudens: 220 000 stk

Gevraagd:

• Energieverbruik één huishouden

Formule:

• E één huishouden =  E (tot) : aantal

Uitwerking:

• E één huis = 3 080 000 : 220 000
• E één huis = 14 kWh p.d.

Antwoord:

• Antwoord B

Opg. 22 p. 109

Voor de oostkust van Engeland wordt een windmolenpark op zee gebouwd. Gemiddeld gaan de windmolens samen 3 080 MWh elektrische energie per dag leveren. Deze energie is voldoende voor 220 000 Engelse huishoudens.

b) Als het park gereed is, bestaat het uit 88 windmolens. Bereken het gemiddeld vermogen van één windmolen.

Gegevens:

• E = 3 080 MWh p.d.
• Aantal windmolens = 88 stk
• E (1x) = 3 080 : 88 = 35 MWh p.d.
• tijd = t = 1 dag = 24 h

Gevraagd:

• Vermogen = P van één windmolen

Formule:

• E = P x t  => P = E : t

Uitwerking:

• P = 35 : 24 = 1,46 MW = 1 460 000 W

Antwoord:

• Het vermogen van één windmolen is 1,45 MW

phet.colorado.edu