H1.2 Elektriciteit

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

H1.2 Elektriciteit

Vermogen en energie

Lesplanning

• Herhalingsopdracht paragraaf 1
• Leerdoelen paragraaf 2
• Uitleg en aantekeningen
• Aan de slag

Herhalingsopdracht

Er zit een transformator in je telefoonoplader. 

Jou telefoon werkt op 12V.  De primaire spoel heeft 250 windingen. 

Bereken de aantal windingen op de secondaire spoel

Leerdoelen

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

1.2.2 Je kunt berekeningen maken met het verband tussen energie, vermogen en tijd.

1.2.3 Je kunt de eenheden joule en kilowattuur naar elkaar omrekenen.

1.2.4 Je kunt berekeningen maken met de grootheden die belangrijk zijn bij de opslag van energie

1.2 Vermogen en energie

Elektrisch vermogen

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

1.2 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) of in kW (kiloWatt)

Vermogen

Vermogen = Spanning x Stroomsterkte

P = U x I

        

P

U

I

Watt of kiloWatt

Volt

Ampère

W of kW

V

A

Vermogen

Spanning

Stroomsterkte 

1.2 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

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)

Energie

Energie = Vermogen x Tijd

E = P x t

        

E

P

t

Joule of kiloWattuur

Watt of kiloWatt

Seconde of uur

J of kWh

W of kW

s of h

Energie

Vermogen

Tijd
 

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

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)

eenheden voor energie 

Er zijn twee eenheden voor energie: 

• Joule (J)
• Kilowattuur (kWh) <-  voor elektrische energie

Energie

E = P x t

        

Energie in Joule? Dan:

-vermogen in Watt

-tijd in seconde

Energie in kiloWattuur? Dan:

-vermogen in kiloWatt

-tijd in uur

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 oefening!

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

Even op een rijtje

Spanning                    U         Volt              V

Stroom(-sterkte)      I          Ampère     A

Energie                         E         Joule          J     of    kiloWattuur     kWh

Vermogen                   P         Watt            W   of    kiloWatt

1 Watt                      =      1 Joule per seconde                     P = U x I

1 kiloWattuur       =       3.600.000 Joule                             E = P x t

Aan de slag

Maak de opdrachten van 1.2

De plusopdrachten mag je overslaan

1.2 Vermogen en energie

EXTRA VOORBEELDEN

1.2 Vermogen en energie

Een elektrische grasmaaier wordt aangesloten op een spanning van 230 V. De stroomsterkte door de motor is 4 A. 

Bereken het vermogen van de motor.

• P = U x I = 230 x 4= 960 W

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