Les 36.2 - leerdoel 1

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

Les 36.2
Energie & vermogen

Lesplanning:

1. Uitleg energie en vermogen
2. Starten leerdoel 1
3. Voorbeeldopgave rendement
4. Verder werken aan leerdoel 1
5. Afsluiting: klassikale opgave

Leerdoel 1
Energie & vermogen

Je kan berekeningen maken met het energieverbruik (in J en kWh), het vermogen en het rendement van een apparaat.

Vermogen is de hoeveelheid energie dat een apparaat per seconde verbruikt. 

Energie = vermogen * tijd

Energie & vermogen

Reuzenrad in Dubai, het grootste reuzenrad ter wereld.

Hoeveel energie zou dit reuzenrad verbruiken?

Energie E in Joule (J) of kilowattuur (kWh)

Vermogen P in Watt (W) of kilowatt (kW)

Tijd t in seconden (s) of uur (h)

E(J)=P(W)⋅t(s)

E(kWh)=P(kW)⋅t(h)

Een gemiddeld gezin gebruik 3000 kWh per jaar. Hoeveel Joule is dat?

Een gemiddeld gezin gebruik 3000 kWh per jaar. Hoeveel Joule is dat?

Voorbeeldopgave

Een wasmachine met een vermogen van 1500 W draait
2 uur en 20 minuten. Bereken hoeveel elektrische energie de wasmachine in die periode verbruikt in kWh en in joule.

Het rendement

η=​E​totaal​​​​E​nuttig​​​​⋅100

η=​P​totaal​​​​P​nuttig​​​​⋅100

rendement (η) is het percentage energie of vermogen dat nuttig wordt gebruikt.

Studietip

nakijken

Van het ontdekken/analyseren van je eigen fouten leer je ontzettend veel. Daarnaast is niets zo zonde als je de stof verkeerd aanleren. Maak er een gewoonte van om na het maken van een opgave je antwoord na te kijken. De uitwerkingen van het gehele boek vind je in classroom.

Aan de slag

Werken aan leerdoel 1 - volgens de studiewijzer

In de volgende les rond je leerdoel 1 af.

4, 

Studietip

gegevens noteren

Door bij het maken van opgaven de gegevens te verzamelen en deze geordend onder elkaar te zetten creëer je orde en overzicht. Je kunt dan ook goed grootheden omrekenen naar een handige eenheid. Bijvoorbeeld 1,5 minuut naar 90 seconde of 75 cm naar 0,75 m

Voorbeeldopgave

Een ventilator wordt op de netspanning aangesloten. De ventilator levert een vermogen van 500 W. Het rendement van de ventilator is 46%

Bereken het opgenomen vermogen.

Aan de slag

Werken aan leerdoel 1 - volgens de studiewijzer

In de volgende les rond je leerdoel 1 af.

4, 

Studietip

Tekeningen en situatieschetsen maken

Door het maken van een tekening zet je tekst om in een tekening. Dit is niet alleen goede hersengymnastiek, maar zeker voor Natuurkunde een hele belangrijke vaardigheid voor het begrijpen van het probleem en de vraagstelling. Je kunt in een tekening veel gegevens kwijt en het geeft je houvast en een beeld van waar je mee bezig bent. Het maakt Natuurkunde minder abstract.

Oefenopgave - Solar Impulse

De Solar Impulse is een eenpersoons vliegtuig dat zonne-energie gebruikt om te vliegen. Opvallend zijn de lange vleugels die vrijwel helemaal bedekt zijn met zonnecellen. Deze zonnecellen zetten de energie van het zonlicht om in elektrische energie, waarmee accu's worden opgeladen. De accu's leveren vervolgens de energie aan de motoren. 

Energieverliezen bij het op- en ontladen van de accu worden in deze opgave verwaarloosd.  

Het rendement van de zonnecellen is 20% en het rendement van de motoren is 60%. De motoren leveren een gemiddeld nuttig vermogen van 8,5 kW. 

   1.    Wat is het vermogen dat de zon moet leveren aan de zonnecellen om op dit
          vermogen te kunnen werken.

Het vliegtuig moet ook 's nachts kunnen vliegen. Veronderstel dat de accu's helemaal vol zijn als de nacht begint. De maximale energie-inhoud van de accu's samen is 110 kWh.

   2.   Bereken hoelang de accu's energie kunnen leveren aan de motoren.

Hiernaast is weergeven hoe het vermogen van het invallend zonlicht op de zonnecellen verloopt tijdens 24 uur. 

3.  Bepaal de hoeveelheid
      energie die de zonnecellen
      binnenkrijgen tijdens

      deze 24 uur.