H11 Energie Samenvatting + opgaven toets

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k, g
• Leerjaar 4

H11 Energie

11.1 Fossiele brandstoffen        

11.2 Zonne-energie                   

11.3 Windenergie

11.4 Waterkracht

11.5 Energie besparen 

Samenvatting met tussendoor 5 rekenopdrachten uit de toets

Energiecentrale

Fossiele brandstof

In een energiecentrale worden fossiele brandstoffen omgezet in elektrische energie. Door ze te verbranden wordt water omgezet in stoom, wat de turbine aandrijft.

broeikaseffect

fossiele brandstoffen worden omgezet naar =>

• koolstofdioxide + waterdamp.

dit zorgt voor een versterkt broeikaseffect

Gevolgen?

Zure regen en Smog

Wat veroorzaakt zure regen en smog?

• Stikstofoxiden (NO_x) en zwaveloxiden (NH₃)

De elektromotor van een e-bike werkt op een accu. 

Die laadt op als hij is aangesloten op het lichtnet. 

Een deel van de elektrische energie wordt omgezet in warmte.

Als de e-bike op half vermogen rijdt is het rendement van de elektromotor 85%.

Maak het energie-stroomdiagram van de elektromotor compleet. 

Geef de pijlen naar verhouding de juiste hoogte. 

Noteer de soorten energie.

Welke vragen moet jij je eerst stellen!

1. Wat voor energie wordt er omgezet?

• Elektrische energie

2.Welke twee energie vormen worden er gevormd en hoeveel procent?

• Bewegings-energie (85%) en         warmte (15%)

Wet behoud van ENERGIE

De elektromotor van de e-bike van Julia heeft een vermogen van 240 W. Op een vlakke weg werkt de elektromotor op het maximale vermogen.

Bereken hoeveel energie in kJ de elektromotor omzet als Julia 25 minuten (1500 s) op een vlakke weg fietst.

Gegevens:

• t = 1500 s  ;  P = 240 W

Gevraagd:

• E = ? kJ

Formule:

• E = P x t

Uitwerking/Antwoord:

• E = 240 x 1500 = 360 000 J = 360 kJ

Energiebedrijven gebruiken eigen eenheid, let dus op welke eenheid!!!

Energie  in [kWh] of in [J] 

Vermogen in [kW] of in [W] = [J/s]

Zonnepanelen

• Hierbij wordt stralingsenergie omgezet in

=> 

• elektrische energie + warmte

Rendement

Het vermogen van een zonnepaneel verschilt. Het piekvermogen is in de zomer

Het rendement is het percentage energie dat nuttig gebruikt wordt. 

De waterkrachtcentrale van Bingfoss heeft een hoeveelheid zwaarte-energie van        119 GJ.

De waterkrachtcentrale geeft 110 GJ  energie af.

Laat met een berekening zien wat het rendement is.

Gegevens:

• E_tot = 119 GJ ; E_nut = 110 GJ

Gevraagd:

• Rendement = ? %

Formule:

• Rendement = (E_nut : E_tot) x 100%

Uitwerking/Antwoord:

• Rendement = (110 : 119) x 100%
• Rendement = 92,4 %

Windturbine

Bewegingsenergie => elektrische energie

Waterkrachtcentrale

zwaarte energie => bewegingsenergie => elektrische energie

Zwaarte Energie

waarin:
           =  kinetische energie in      J
           =  massa in                               kg
           =  snelheid in                           m/s

Zwaarte Energie

E​kin​​=​2​​1​​mv​2​​

E​kin​​

m

v

Kinetische energie / bewegingsenergie

In Schotland worden Highland games georganiseerd. Dit zijn traditionele atletische sporten. Een van de sporten is ‘Gewicht over de balk’. Hierbij gooien deelneemsters een gewicht (m = 25 kg) over een lat. 

Een deelneemster gooit het gewicht recht omhoog. Het gewicht gaat net 

over een lat die 3,8 m hoog ligt.

Laat met een berekening 

zien dat het gewicht op het 

hoogste punt 950 J 

zwaarte-energie heeft.

Gegevens:

• m = 25 kg ; h = 3,8 m ; g = 10 N/kg

Gevraagd:

• Is Ez = 950 J?

Formule:

• Ez = m x g x h

Uitwerking:

• Ez = 25 x 10 x 3,8 = 950 J

  Antwoord:

• Het klopt dat op het hoogste punt de zwaarte-energie 950 J is.

Chuck doet mee aan de olympische winterspelen. Hij maak een mooie sprong op zijn snowboard. De massa van Chuck inclusief kleding en snowboard is 80 kg.

Chuck laat zich vanuit stilstand naar beneden glijden en heeft onderaan de pijp een snelheid van 12 m/s

Bereken de bewegings-energie (E_kin)

van Chuck onderin de halfpipe.

Gegevens:

• m = 80 kg ; v = 12 m/s

Gevraagd;

• E_kin = ? J

Formule:

• E_kin = 1/2 x m x v² 

Uitwerking:

• E_kin = 0,5 x 80 x 12² = 5760 J 

Antwoord:

• De bewegings-energie van Chuck onderin de halfpipe is 5760 J

Wet behoudt van energie

Energie gaat nooit verloren

E_z =  E_k

    m x g x h = 0,5 x m x v²

g x h = 0,5 x v²

Dynamo

• Doel: Wisselspanning opwekken
• Magneet maakt weekijzer tijdelijk magnetisch
• draaien van magneet zorgt voor wisselend magneetveld in spoel
  
• wisselspanning wordt opgewekt  tussen uiteindenspoel 

Dynamo auto

• levert tijdens rijden                             elektrische energie
• Laadt de accu op                                          tijdens rijden

Een dynamo zet bewegingsenergie om in elektrische energie

Een dynamo in het groot noemen we een generator

Energie verbruik

Voordelen besparen en hoe kun je besparen?

• Energierekening omlaag, Beter milieu, Bespaart grondstoffen/ruimte
  
• Hoe? Energiezuinige apparaten, thermostaat graadje lager, fiets ipv auto pakken, etc

Berekenen met: 

Energiebedrijven gebruiken eigen eenheid, let dus op!!!

• Let op Energie is in kWh of in J
  
• En Vermogen is in kW of in W (J/s)
  
• En tijd is in h of in s

E = P x t

Energieverbruik

Energieverbruik (E) druk je ook uit in J (Joule).

                                         1 kWh = 3.600.000 J

                    

Dit was de samenvatting + oefenopgaven

Werk aan de oefentoets