les 11 maart vermogen en energie carrousel

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

Welkom vandaag 11 maart

Planning

• Planning
• Theorie
• Aan de slag met de carrousel

M7 bestaat uit

- Elektriciteit

- Zenuwstelsel van de mens

- Rekenen met het metriekstelsel

- Rekenen met formules

Toets vrijdag 6 mei (week 19)

Nu week 11

Neem plaats en pak papier, pen en je boekje erbij

week/datum	Planning
11 maart	Elektra en carrousel huisinstallatie (Lindeborg)
18 maart	Rest carrousel opgaven M7 elektra
25 maart	Zintuigen met opdracht (Nijeborg)
1 april	Zintuigencarrousel (Lindeborg)
8 april	Zintuigen en bespreken opdrachten (Nijeborg)
17 april	Herhalen stof (Nijeborg)
25 april- 5 mei	vakantie
6 mei	Toets over module 7 (Nijeborg)

HB2

Studiemiddag

Cursusmiddag

Leerdoelen. Je leert

• Over de van serie- en parallelschakelingen: verdeling stroom en spanning
• Wat kortsluiting en overbelasting is

En opfrissen van kennis, want dan weet je weer

• Hoe je moet rekenen met vermogen, energie en energiekosten

• Alle onderdelen zitten in dezelfde stroomkring 
• De stroom (= aantal elektronen) die er loopt is dus overal even groot 
• Bij een onderbreking in de stroomkring gaan alle lampjes uit

• De meeste apparaten in huis zijn parallel aangesloten
• Elk onderdeel heeft een eigen  stroomkring, de stroomsterkte is dus niet overal even groot 
• Bij een onderbreking gaan alleen apparaten waarvan de stroomkring wordt onderbroken

serieschakeling                                       parallelschakeling

Meterkast

De groepenkast is de de kast die in de meterkast zorgt voor de verdeling van de elektrische energie vanuit het energie bedrijf naar de diverse groepen van de woning.

Vandaar uit gaat het naar allerlei apparaten.
Ook wel de "stoppenkast" genoemd.

Zekering/stoppen

Is de stroomsterkte te hoog, dan slaan de stoppen (zekering) door.

Zekering:

Bimetaal waar stroom doorgaat. 

Hoge stroom -> bimetaal wordt heet, trekt krom:

Mechaniek onderbreekt stroomkring. Stroom valt uit.

Zekeringen: Ook in auto's, elektrische apparaten

Dun draadje dat doorsmelt en dan vervangen moet worden.

Eerst probleem oplossen dan pas zekering resetten of vervangen!

Problemen met elektriciteit

• Overbelasting
• Kortsluiting

er loopt teveel stroom...of er wordt teveel ampère gevraagd

Als de stroomsterkte heel hoog wordt kan er brand ontstaan er staan teveel apparaten aan

Overbelasting: er wordt teveel stroom gevraagd

Kortsluiting

• Kortsluiting ontstaat meestal door een storing, oude bedrading, een kapot apparaat of elektrische draden die contact met elkaar maken. Bij kortsluiting loopt de stroom niet meer veilig door je elektrische apparaten en kan er brand ontstaan.

vermogen en energie

Herhalen

Vermogen

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

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

P=U*I

Het vermogen (P) hangt af van: De spanning (U)

• Hoe meer Volt (V), des te groter het vermogen in Watt (W)

Het vermogen (P) hangt ook af van: De stroomsterkte (I)

• Hoe meer Ampère (A), des te groter het vermogen in Watt (W)

De formule is dan dus: 

P=U⋅I

Rekenen

Rekenen met het vermogen:

Beter:

Uit je hoofd leren

P = U x I

P = vermogen             in watt (W)

U = spanning              in volt (V)

I = stroomsterkte      in ampère (A)

Opgave:

Op een lader van een telefoon

staat 5 V en 2 A. 

Hoe groot is het het vermogen van dit lampje?

antwoord

Gegevens    U = 6V

                         I   = 2A

Gevraagd     Wat is het vermogen in W?

Formule        P  =   U  x I 

Uitwerking   P  =   6  x 2 =12

 Antwoord    Het vermogen is 12 W

Energie

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

vermogen=​tijd​​energie​​

Energie=vermogen⋅tijd

Energie

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)

Energie: E = P x t

E = energieverbruik in kilowattuur (kWh)

P = vermogen in kilowatt (kW)

t = tijd in uur (h)

Een lamp met een vermogen van 15W 

brandt de hele avond (18:00 - 23:00)

Bereken hoeveel energie de lamp verbruikt.

Antwoord

Gegevens :    P = 15 W = 0,015 kW ; t = 23:00-18:00 = 5 uur

Gevraagd:      Hoeveel energie verbruikt de lamp  in kWh

Formule:         E = P x t

Uitwerking:    E = 0,015 x 5 = 0,075 kWh

Antwoord:       De energieverbruik van de lamp is 0,075 kWh

Energieverbruik 

• Apparaten verbruiken energie. We rekenen af  per kWh.

• 1 kiloWatt is 1 000 Watt.                                                                                                        Kilo-Watt-uur (kWh) is de maatstaf voor elektrische energie-inhoud. 

• Het is het gemiddeld vermogen dat verbruikt wordt gedurende één uur.              Een elektrische kachel met een maximaal vermogen van 2 kW verbruikt per uur 2 kWh       als hij maximaal aanstaat.

• Een kWh (kilo-Watt-uur) kost ongeveer 25 cent => Maar hoe rekenen we hiermee?

Kosten energiegebruik berekeken.

Je kunt de energiekosten van een apparaat bereken, wanneer je de kWh-prijs weet.
Als eerste bereken je het energiegebruik. E=Pxt
Vervolgens vermenigvuldig je de uitkomst in kWh met de kWh-prijs.
Voorbeeld:

• Vermogen lamp = 50W en tijd hoe lang de lamp brandt= 8h > 50W is 0,05 kW
• E=0,05x8. Dus het energieverbruik is 0,4 kWh
• De kWh-prijs is € 0,22.
• Energieverbruik x kWh- prijs. Dus 0,4 kWh x € 0,22 = € 0,09
• De kosten voor 8 uur een lamp te laten branden van 50W zijn € 0,09

Er volgen nu een aantal oefeningen

Grootheid	Symbool	Eenheid	afkorting
Spanning	U	Volt	V	U=P:I
Stroomsterkte	I	Ampère	A	I=P:U
Vermogen	P	Watt	W	P=U*I
Energie	E	kiloWattuur	kWh	E= P *t P in kW
tijd	t	uur	h

Neem tabel over in schrift en leer uit je hoofd

U=​I​​P​​

P=U⋅I

I=​U​​P​​

Staat ook op ItsLearning

Energiekosten

Het energieverbruik (E) is Kilowattuur (kWh).

Voor dit verbruik moet er betaald worden, nu is dit ongeveer €0,25 per kWh.

Energieverbruik laptop:
                                     50-200 kWh

Kosten dus 50*0,25= €12,50 

          tot 200*0,25=€ 50 per jaar

Energiekosten AI...

- Het genereren van een afbeelding met AI kost ongeveer evenveel energie als het opladen van een GSM

- Het trainen van een AI netwerk gebruikt een supercomputer per uur evenveel stroom als 8300 huishoudens in datzelfde uur

Samenvatting

Vermogen is hoeveelheid elektrische energie die een apparaat per seconde verbruikt!

P = U x I   (vermogen in Watt)

Energieverbruik is het gemiddelde vermogen dat verbruikt wordt gedurende één uur kWh

E = P x t   (vermogen P in kiloWatt)

Energiekosten, het bedrag wat je betaald per kWh

kosten (€)= E* prijs per kWh

Leerdoelen. Je leerde

• Over de serie- en parallelschakelingen: verdeling stroom en spanning
• Wat kortsluiting en overbelasting is

En opfrissen van kennis, want dan weet je weer

• Hoe je moet rekenen met vermogen, energie en energiekosten

Heb je nog vragen?
schrijf ze op en stel ze aan je docent.

Check: Was de uitleg duidelijk en is het goed begrepen?

Check

• Wat is de eenheid van vermogen?
• Waarom zijn alle apparaten in huis parallel aangesloten?
• Hoe kan kortsluiting ontstaan?
• Hoe kan overbelasting ontstaan?
• Waarom zijn in huis meerdere groepen?
•  

Check

• Wat is de eenheid van vermogen?
• W (watt)
• Waarom zijn alle apparaten in huis parallel aangesloten?
• Omdat dan elk apparaat afzonderlijk aan/uit gezet kan worden en dat als 1 apparaat stuk gaat de rest blijft werken.
• Hoe kan kortsluiting ontstaan?
• Als er een stroomkring ontstaat met een hele kleine weerstand, bijvoorbeeld doordat 2 stroomdraden elkaar raken.

Check

• Hoe kan overbelasting ontstaan?
• Doordat er teveel apparaten aangesloten zijn op 1 groep, hierdoor moet er meer stroom door de kabel dan die aan kan. (In huis is dat meer dan 16A)
• Waarom zijn in huis meerdere groepen?
•  Om te zorgen dat er minder snel overbelasting ontstaat.

Huiswerk voor 18 maart

Bestuderen [Module 7 Elektriciteit] 

en de filmpjes op de planner [HB elektriciteit]

 

Maken oefenopgave M7 

Vergeet de bronnen niet!

Aan de slag 

Nodig

                Je boekje en een pen

je vindt de info op bladzijde 14- 22

                           Opgave 9 en 10 doen we klassikaal

Aan de slag

1. Een huis is verdeeld in groepen. Iedere groep heeft een eigen stroomkring met een maximale stroomsterkte. De meeste groepen zijn gezekerd met een zekering van 10 Ampère;
Sommige hebben een zekering van 16 Ampère

Ik koop een nieuwe wasmachine. Tijdens het centrifugeren heeft deze een vermogen van 2500 Watt.

a. Leg uit op welk type groep (10 of 16 A)ik deze wasmachine kan aansluiten.
Bewijs dit met een berekening.

b. Bereken het maximale vermogen van een apparaat dat ik naast de wasmachine op deze groep aansluit mag hebben.

Formule

Getallen

Antwoord met eenheid

Een manier

Manier 1:

Gegeven: U = 230V

   I = 10A of 16A

Gevraagd bereken P

Formule P=U*I

Invullen P = 230*10; P = 230*16

Berekenen P = 2300 W (bij 10A)

   P = 3680 W (bij 16A)

Conclusie 2300 Watt is te weinig, dus 10 Ampere kan niet; 16 Ampere is nodig.

Aanpak: vermogen (P) berekenen

Een andere manier

Manier 2:

Gegeven: U = 230V

   P = 2500 W

Gevraagd bereken I

Formule P=U*I ; I = P/U

Invullen I = 2500 / 230

Berekenen I = 10,9Ampere (let op; er is afgerond!)

Conclusie 10,9 Ampere is nodig. Dus 10 is te weinig. 16 Ampere is nodig.

Aanpak: stroomsterkte (I) berekenen

Energieverbruik

1

2

3

Uitleg vermogen

Zie ook planner voor deze en meer filmpjes

Nog één

Een zekering brandt door bij 10 Ampère.

De zekering ‘beveiligt’ een groep waarop zijn aangesloten:

• Wasmachine: 2000 Watt

• Magnetron: 800 Watt

• Frituurpan: 1500 Watt

Leg uit wat er met de zekering gebeurt als je alle apparaten tegelijkertijd aanzet.

Formule

Getallen

Antwoord met eenheid

Manier 1: Een stroom van 10A levert een vermogen van:

Formule P = U * I

Invullen P = 230 * 10

Antwoord met eenheden P = 2300 Watt

Vergelijken 2000 + 800 + 1500 = 4300 Watt > 2300 Watt

De zekering brandt door omdat er meer dan 2300 Watt aan vermogen op aangesloten is.

Aanpak: vermogen (P) berekenen

Andere aanpak

Manier 2:

Wasmachine: 8,7A (zie hieronder)

Formule P = U * I of I = P/U

Invullen 2000 = 230 * I of I = 2000/230

Antwoord met eenheden I = 8,70 A

Magnetron: 3,5A (berekening 800/230= 3,48 A)

Frituurpan: 6,5A (berekening 1500/230= 6,52 A)

Opgeteld levert dat een stroomsterkte op van: 8,7 + 3,48 + 6,52 = 18,7 Ampère. 

De zekering zal dus doorbranden en geen stroom meer geven aan deze groep.

Aanpak: stroomsterkte (I) berekenen

Aan de slag

Marian kijkt graag tv. Elke avond van 19.30-23.00 zit ze achter de tv.

Ze is dan ook erg blij met de nieuwe tv; het vermogen van deze nieuwe tv is 124 Watt.

Het vermogen van haar vorige tv was 250 watt.

Wat bespaart Marian aan kosten met haar nieuwe tv per week. Vandaag is de kWh prijs  €0,32.

Rond af op 2 decimalen.

Formule

Getallen

Antwoord met eenheid

Elke avond van 19.30-23.00 nieuwe tv is 124 Watt; vorige tv was 250 watt.

Wat bespaart Marian aan kosten met haar nieuwe tv per week gebruik voor de kWh prijs €0,32.

Rond af op 2 decimalen.

E=P*t     124 W= 0,124 kW              tijd: 23.00-19.30= 3.5 h

E nieuw: 0,124*3,5= 0,434 kWh dan in een week (7 dagen) 7*0,434= 3,038 kWh

Kosten per week: 3,038* 0,32= € 0,9722 (laat eerst 4 cijfers staan)

E=P*t 250 W= 0,25 kW tijd: 23.00-19.30= 3.5 h

E nieuw: 0,25*3,5= 0,875 kWh dan in een week (7 dagen) 7*0,875= 6,125 kWh

Kosten per week: 6,125* 0,32= € 1,96

Besparing: 1,96-0.9722= € 0,99

Formule

Getallen

Antwoord met eenheid

Op een fietslampje staat 0,3 A en 15 V
Bereken het vermogen van dat lampje.

Op een fietslampje staat 0,3 A en 15 V
Bereken het vermogen van dat lampje.

Een telefoon moet om op te laden 3 uur aan de lader. De lader heeft een vermogen van 10 W. Hoeveel energie gaat er in die tijd in de telefoon?

Een telefoon moet om op te laden 3 uur aan de lader. De lader heeft een vermogen van 10 W. Hoeveel energie gaat er in die tijd in de telefoon?

Op een zaklamp staat: 50 V en 2 A. De zaklamp staat 10 uren aan. Bereken de energie die deze zaklamp verbruikt in die tijd.

Op een zaklamp staat: 50 V en 2 A. De zaklamp staat 10 uren aan. Bereken de energie die deze zaklamp verbruikt in die tijd.

Een apparaatje van 10 W is aangesloten op het batterij van 10 V. Hoe groot is de stroomsterkte door het apparaat?