2.3 Vermogen en energie

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo t
• Leerjaar 3

elektriciteit in huis paragraaf 2.2

• Telefoon in de telefoontas
• Ga zitten volgens de plattegrond
• Pak je schrift en je pen.
• Maak de startopdracht.

Proefwerk 3 Elektriciteit

Spullen bij je.

1. boek
2. schrift
3. rekenmachine
4. pen/potlood/
5. geodriehoek of liniaal
6. werkboek deel A + huiswerk controle op de maandag

https://www.online-stopwatch.com/chance-games/roll-a-dice/full-screen/

Starter for ten (             minuten)

Maak de vraag in je schrift.

In huis heb je vier verschillende soorten elektriciteitsdraden. Ze hebben alle vier een eigen kleur.

blauw =

bruin =

zwart =

groen/geel =

blauw = nuldraad

bruin = fasedraad

zwart = schakeldraad

gr/ge = aarddraad

Doelen van deze les

• Je kunt uitleggen wat het vermogen is
• Je kunt uitleggen wat de elektrische energie is
• Je kunt het vermogen uitrekenen met de formule P = U . I
• Je kunt de elektrische energie uitrekenen met de formule E = P . t

Voorkennis

Maak groepjes van drie leerlingen. Per groepje is er één telefoon aanwezig voor de volgende vragen.

Wat betekent dit symbool?

1. Spanningsbron
2. Lampje
3. Schakelaar
4. Stroomdraad

Wat betekent dit symbool?

1. Batterij (of accu)
2. Lampje
3. Schakelaar
4. Stroomdraad

Wat betekent dit symbool?

1. Batterij (of accu)
2. Lampje
3. Schakelaar
4. Stroomdraad

Wat voor soort schakeling is dit?

1. Een Serieschakeling
2. Een Parallelschakeling

Wat voor soort schakeling is dit?

1. Een Serieschakeling
2. Een Parallelschakeling

Het vermogen

Het vermogen is de hoeveelheid energie een een apparaat in 1 seconde gebruikt.

Het symbool voor het vermogen is de hoofdletter P (Power)

De eenheid is de Watt, afgekort met de hoofdletter W

James Watt (Greenock (Schotland), 19 januari 1736 – Heathfield Hall bij Birmingham, 25 augustus 1819) was een Schotse ingenieur die wordt beschouwd als de uitvinder van de moderne stoommachine. Maar ook is hij de uitvinder van het eerste kopieerapparaat, waar hij in 1781 patent op kreeg.

Het elektrisch vermogen

Het vermogen is de hoeveelheid energie die gebruikt wordt in 1 seconde of de energie die in 1 seconde wordt opgewekt.

Het symbool van het vermogen is de hoofdletter P (Power)

De eenheid is de Watt, afgekort met de hoofdletter W. Soms is het handiger om de kiloWatt te gebruiken (kW) 

Het vermogen is afhankelijk van twee dingen.

1. de spanning (U), als de spanning groter wordt, wordt ook het vermogen groter.
2. de stroomsterkte (I), als de stroomsterkte groter wordt, wordt ook het vermogen groter.

Hierdoor kun je het vermogen uitrekenen met de volgende formule: P = U . I

James Watt (Greenock (Schotland), 19 januari 1736 – Heathfield Hall bij Birmingham, 25 augustus 1819) was een Schotse ingenieur die wordt beschouwd als de uitvinder van de moderne stoommachine. Maar ook is hij de uitvinder van het eerste kopieerapparaat, waar hij in 1781 patent op kreeg.

De elektrische energie

De elektrische energie geeft aan hoeveel energie er totaal wordt gebruikt gedurende een bepaalde tijd

Het symbool voor (elektrische) energie is de hoofdletter E.

De eenheid is de Joule (= Wattseconde) die wordt afgekort met de hoofdletter J.

Vaak is het makkelijker om de kiloWattuur te gebruiken (afgekort kWh) omdat het getal dat je krijgt bij een berekening heel groot is. Bij een huishouden (kostprijs berekening) moet de energie in kWh !

1 kWh = 3 600 000 J

Het vermogen is afhankelijk van twee dingen.

1. het vermogen (P), als het vermogen groter wordt, wordt ook de energie groter.
2. de tijd (t), als de tijd groter wordt, wordt ook de energie groter.

Hierdoor kun je de energie uitrekenen met de volgende formule: E = P . t

James Prescott Joule (Salford, 24 december 1818 – Sale, 11 oktober 1889) was een Engelse natuurkundige.

James Joule was de zoon van de welgestelde bierbrouwer Jerry Joule (1794 - 1858). Hij kreeg in eerste instantie thuis les, tot hij in 1834, op vijftienjarige leeftijd, samen met zijn oudere broer Benjamin naar de Manchester Literary and Philosophical Society werd gestuurd, waar ze werden onderwezen in rekenen en meetkunde door John Dalton. Na twee jaar moest deze het onderwijs opgeven, toen hij werd getroffen door een beroerte — zijn taak werd overgenomen door de scheikundige William Henry en de ingenieurs Peter Ewart en Eaton Hodgkinson. Vervolgens werd Joule onderwezen door John Davies, de uitvinder van de elektromagneet. Joule was gefascineerd door elektriciteit en voerde allerlei experimenten uit, samen met zijn vader, door elkaar en het bedienend personeel elektrische schokken toe te dienen.

Energie (E)

Joule (J)

kiloWattuur (kWh)

totale hoeveelheid gebruikte energie

Vermogen

Watt (W)

kiloWatt (kW)

Elektrische energie per seconde

Vermogen - typeplaatje

Een boormachine van 300 watt zal niet zo makkelijk een gat boren als een boormachine van 800 watt. 

Apparaten met een hoger vermogen kunnen meer.

Meer vermogen meer gebruik van elektrische energie. 

Hoe groter het vermogen van een apparaat, hoe meer het apparaat kost om het te gebruiken.

Een typeplaatje vind je vaak achterop of onderop een elektrisch apparaat.Op het typeplaatje vind je het vermogen van een apparaat.

Elektrische energie thuis

Om precies te meten hoeveel elektrische energie je gebruikt, zit er in de meterkast een meter die de elektrische energie meet in kilowattuur (kWh).  Zo'n meter noem je een kilowattuurmeter. 

Tegenwoordig wordt de informatie van de kwh-meter door de digitale kwh-meter zelf,  via de elektriciteitskabels doorgegeven  aan de energie-maatschappij.

Kilowattuurmeter

Een apparaat dat de verbruikte elektrische energie meet. Deze vind je vaak in een meterkast.

4 stappenplan

1

2

3

4

5

Bereken het totale vermogen

2

1

Opdracht 1

formule	vraag gegevens
som	antwoordzin

Opdracht 1 formule - vraag - gegevens

formule E= P . t	vraag E = ? kostprijs = ? gegevens P = 100 W = 0,1 kW t = 12 h
som	antwoordzin

• Noteer de formule in vak 1
• Noteer de vraag in vak 2
• Noteer de gegevens in vak 2 in de goede eenheid.

Omdat dit over de kostprijs gaat en de tijd in uren is moet de energie in kWh (en het vermogen in kW)

Opdracht 1 som - antwoordzin

formule E= P . t	vraag E = ? kostprijs = ? gegevens P = 100 W = 0,1 kW t = 12 h
som E = 0,1 x 12	antwoordzin E = 1,2 kWh

• noteer de som door de gegevens in te vullen
• Noteer de antwoordzin (symbool = getal + eenheid)

Hoeveelheid energie x kilowattuur prijs = kostprijs

kostprijs = 1,2 x 0,15 = € 0,18

Opdracht 2

formule	vraag gegevens
som	antwoordzin

Opdracht 2 formule - vraag - gegevens

formule E= P . t	vraag E = ? kostprijs = ? gegevens P = 1500 W = 1,5 kW t = 300 x 0,25 = 120 h
som	antwoordzin

• Noteer de formule in vak 1
• Noteer de vraag in vak 2
• Noteer de gegevens in vak 2 in de goede eenheid.

Omdat dit over de kostprijs gaat en de tijd in uren is moet de energie in kWh (en het vermogen in kW)

Opdracht 2 som - antwoordzin

formule E= P . t	vraag E = ? kostprijs = ? gegevens P = 1500 W = 1,5 kW t = 300 x 0,25 = 75 h
som E = 1,5 x 75	antwoordzin E = 112,5 kWh

• noteer de som door de gegevens in te vullen
• Noteer de antwoordzin (symbool = getal + eenheid)

Hoeveelheid energie x kilowattuur prijs = kostprijs

kostprijs = 112,5 x 0,20 = € 22,50

Opdracht 3

formule	vraag gegevens
som	antwoordzin

Opdracht 3 formule - vraag - gegevens

formule E= P . t	vraag t = ? kostprijs = € 9,45 1 kWh kost € 0,15 gegevens P = 1500 W = 1,5 kW
som	antwoordzin

• Noteer de formule in vak 1
• Noteer de vraag in vak 2
• Noteer de gegevens in vak 2 in de goede eenheid.

Omdat dit over de kostprijs gaat en de tijd in uren is moet de energie in kWh (en het vermogen in kW)

kostprijs = E x 0,15 = € 9,45

dus 9,45 : 0,15 =  63 kWh

Opdracht 3 formule - vraag - gegevens

formule E= P . t	vraag t = ? kostprijs = € 9,45 1 kWh kost € 0,15 gegevens P = 1500 W = 1,5 kW
som 63 = 1,5 x t t = 63 : 1,5	antwoordzin t = 42 h per week t = 42 : 7 = 6 uur per dag

kostprijs = E x 0,15 = € 9,45

dus 9,45 : 0,15 =  63 kWh per week

• noteer de som door de gegevens in te vullen
• Noteer de antwoordzin (symbool = getal + eenheid)

Hoeveelheid energie x kilowattuur prijs = kostprijs

Opdracht 4

formule	vraag gegevens
som	antwoordzin

Opdracht 4 formule - vraag - gegevens

formule E= P . t	vraag E = ? kostprijs = ? 1 kWh kost € 0,15 gegevens P= 10x2000W= 20 000W= 20 kW t = 24h x 365 =8760
som	antwoordzin

• Noteer de formule in vak 1
• Noteer de vraag in vak 2
• Noteer de gegevens in vak 2 in de goede eenheid.

Omdat dit over de kostprijs gaat en de tijd in uren is moet de energie in kWh (en het vermogen in kW)

Opdracht 4 formule - vraag - gegevens

formule E= P . t	vraag E = ? kostprijs = ? 1 kWh kost € 0,15 gegevens P= 10x2000W= 20 000W= 20 kW t = 24h x 365 =8760
som E = 20 x 8760	antwoordzin E = 175 200 kWh

• noteer de som door de gegevens in te vullen
• Noteer de antwoordzin (symbool = getal + eenheid)

Hoeveelheid energie x kilowattuur prijs = kostprijs

kostprijs = 175 200 x 0,15 = € 26 280,00

Opdracht 4 formule - vraag - gegevens

formule E= P . t	vraag t = ? kostprijs = € 9,45 1 kWh kost € 0,15 gegevens P = 1500 W = 1,5 kW
som 63 = 1,5 x t t = 63 : 1,5	antwoordzin t = 42 h per week t = 42 : 7 = 6 uur per dag

kostprijs = E x 0,15 = € 9,45

dus 9,45 : 0,15 =  63 kWh per week

• noteer de som door de gegevens in te vullen
• Noteer de antwoordzin (symbool = getal + eenheid)

Hoeveelheid energie x kilowattuur prijs = kostprijs

afkorting voor de eenheid van Energie

1. P
2. E
3. W
4. kWh

Symbool voor de grootheid Energie

1. P
2. E
3. W
4. kWh

Een gloeilamp is aangesloten op een spanning van 230 V. Door de lamp loopt een stroomsterkte van 0,5 A. De lamp brandt 10 uur. Wat is het energieverbruik?

1. 1150 kWh
2. 1,15 kWh
3. 4600 kWh
4. 21,7 kWh

Een strijkijzer heeft een vermogen van 800 W. Het strijkijzer staat per maand 10 uur aan. 1 kWh kost
€ 0,15. Wat zijn de kosten voor energie per jaar voor dit strijkijzer?

1. € 14400
2. € 12000
3. € 14,40
4. € 1,20

Een kantoor is voorzien van 26 TL buizen van 80 W. De verlichting staat iedere werkdag 9 uur aan. Het kantoor is 2 van de 52 weken per jaar dicht. Hoeveel energie wordt er in een jaar door de verlichting gebruikt?

1. 936 kWh
2. 973,44 kWh
3. 936000 kWh
4. 973440 kWh

Bereken het vermogen van een TV die is aangesloten op de netspanning. Er loopt een stroom van 0,2 A doorheen.

1. 1150 W
2. 11,5 W
3. 46 W
4. 460 W

Een lamp wordt aangesloten op een lichtpunt. Hierdoor loopt er een stroom door de lamp van 174 mA.
Bereken het vermogen (in kW).

Een gloeilamp met een vermogen van 40 W staat 30 min aan.
Bereken de hoeveelheid elektrische energie in kWh.

Een stofzuiger met een vermogen van 1200 W staat 20 minuten aan. Hierbij kost 1 kWh €0,23
Bereken de energiekosten.

Huiswerk

lezen paragraaf 3.1, 3.2 en 3.3

Maken de vragen in het werkboek paragraaf 4.3

Maak deze digitaal (klassencode 955 259)