paragraaf 3 vermogen en energie

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

Paragraaf 3 vermogen en energie deel 1:

WERKBOEK A

Hoofdstuk 1 Elektriciteit

Paragraaf 3 vermogen en energie blz. 32

Deel 1:   P = U x I

Deel 2:    E = P x t

Lesdoelen (reproductie):

- De leerling kan de symbolen (afkortingen) noemen voor spanning, stroomsterkte, vermogen, energie en tijd.

- De leerling kan bij een gegeven symbool de juiste grootheid (spanning, stroomsterkte, vermogen, energie en tijd) benoemen.

- De leerling kan bij de grootheden spanning, stroomsterkte, vermogen, tijd en energie de bijbehorende (afkorting van de) eenheid opnoemen.

Lesdoelen (toepassing/inzicht):

-  De leerling kan het vermogen, de spanning en stroomsterkte aflezen vanaf het typeplaatje van een apparaat.

- De leerling kan een apparaat kiezen op basis van de specificaties en kan daar een onderbouwing bij geven waarom hij/zij dit apparaat kiest op basis van het vermogen (krachtig of duurzaam).

Lesdoelen (toepassing/inzicht):

- De leerling kan het vermogen van een apparaat berekenen met de formule P = U x I.

- De leerling kan de stroomsterkte en de spanning van een apparaat uitrekenen met de formule P = U x I. Hierbij is de leerling in staat de formule correct om te schrijven met de juiste grootheid vooraan.

Grootheden, eenheden en symbolen

Aflezen typeplaatje

Leer deze afkortingen zo snel mogelijk uit je hoofd!

 Je mag nu nog op deze pagina "spieken"

De grootheid stroomsterkte kort je af met ?

1. U
2. I
3. A
4. S

De grootheid spanning kort je af met ?

1. U
2. I
3. V
4. S

De grootheid vermogen kort je af met de letter....

1. V
2. W
3. U
4. P

De eenheid van stroomsterkte kort je af met?

1. A
2. V
3. W
4. h

De eenheid van spanning kort je af met?

1. A
2. V
3. W
4. h

Geef je eerste reactie op de stelling/vraag hieronder:

Watt is de eenheid van vermogen.

type plaatje

Op welke spanning moet de Kärcher worden aangesloten?

Hoe groot is het opgenomen vermogen van de Kärcher?

Waarom kan men het energieverbruik van de Kärcher niet op het type plaatje zetten?

Antwoorden type plaatje

Op welke spanning moet de Kärcher worden aangesloten? 

spanning meet je in volt, dus 230V

Hoe groot is het opgenomen vermogen van de Kärcher? 

vermogen meet je in Watt, dus 3,6 kilowatt

Waarom kan men het energieverbruik van de Kärcher niet op het type plaatje zetten?

de formule luidt: E = P x t en t staat voor tijd, je weet niet hoe lang dit apparaat gebruikt is.

Wat is de spanning waarop men dit apparaat moet aansluiten?

1. 230V
2. 50Hz
3. 2200W
4. 10A

Wat is het vermogen van dit apparaat?

1. 230V
2. 50Hz
3. 2200W
4. 10A

Vermogen en energie

Juiste keuze maken op basis van functionaliteit, kosten in gebruik en duurzaamheid.

het vermogen zegt iets over hoeveel energie een apparaat per seconde gebruikt. Als een apparaat dus een groot vermogen (veel watt) verbruikt, dan is dit een energie slurper en dus slecht voor milieu en portemonnee. Als je kunt kiezen kies dan altijd een apparaat met een zo laag mogelijk vermogen (mits de prestaties gelijkwaardig zijn)!

P = groot aantal Watt = verbruikt veel energie, dus duur en slecht voor milieu

P = laag aantal Watt = verbruikt weinig energie, dus goedkoper en beter voor milieu

Juist/onjuist:
Apparaten met een hoog/groot vermogen zijn energiezuiniger dan apparaten met een laag/klein vermogen.

1. Juist
2. Onjuist

Wat is een duurzamere keuze, een gloeilamp of een halogeenlamp? 

LEG JE ANTWOORD UIT!

Juist/onjuist:
Apparaten met een klein vermogen zijn mogelijk minder krachtig dan apparaten met een groot vermogen.

1. Juist
2. Onjuist

Je moet een gat boren in een hele dikke/stevige steunmuur.

Welke boormachine zou jij kiezen? LEG JE ANTWOORD UIT!

Vermogen en energie

Rekenen met vermogen.

formule

P = U x I     ( U = P / I    of   I = P / U )

U = spanning in volt (V)

I = stroomsterkte  in ampere (A)

P = vermogen in watt (W)

voorbeeldsom vermogen

Elise heeft een föhn (spanning = 230V). Door de föhn loopt een stroomsterkte van 8,7A.

Bereken het vermogen van de föhn van Elise in watt.

voorbeeldsom vermogen

Elise heeft een föhn (spanning = 230V). Door de föhn loopt een stroomsterkte van 8,7A.

Hoe groot is het vermogen van de föhn in watt?

A.) noteer de letter waarmee spanning wordt afgekort. zoek dit eventueel op de eerste dia even op. noteer hier de waarde achter die in de som staat gegeven voor de spanning.

B.) noteer de letter waarmee stroomsterkte wordt afgekort. zoek dit eventueel op de eerste dia even op. noteer hier de waarde achter die in de som staat gegeven voor de stroomsterkte.

C.) noteer de letter waarmee het vermogen wordt afgekort. zoek dit eventueel even op de eerste dia op.

D.) noteer de formule waarin alle drie deze letters voorkomen. zoek eventueel op de groene dia's beide formules even op en kies de juiste formule waarin de letter die je bij vraag C.) hebt genoteerd vooraan staat!

E.) schrijf onder de formule die je bij D.) hebt genoteerd onder de juiste letter de juiste getallen zie vraag A.) en B.)

F.) reken het vermogen uit.

voorbeeldsom vermogen

Elise heeft een föhn (spanning = 230V). De stroomsterkte die door de föhn loopt is 8,7A.

Bereken het vermogen van de föhn in watt.

A.) u = 230V

B.) I = 8,7A

C.) P = ? W

D.) P = U x I

        E.)  P = 230 x8,7

F.) P = 2001W

voorbeeldsom vermogen

Pim heeft een koelkast gekocht met een standby vermogen van 46W.  De koelkast werkt op spanning die geleverd wordt door het stopcontact (230V). 

Hoe groot is de stroomsterkte die door dit apparaat heen loopt?

voorbeeldsom vermogen

Pim heeft een koelkast gekocht met een standby vermogen van 46W. 

De koelkast werkt op spanning die geleverd wordt door het stopcontact (230V). 

Hoe groot is de stroomsterkte die door dit apparaat heen loopt?

A.) noteer de letter waarmee vermogen wordt afgekort. zoek dit eventueel op de eerste dia even op. noteer hier de waarde achter die in de som staat gegeven voor het vermogen.

B.) noteer de letter waarmee spanning wordt afgekort. zoek dit eventueel op de eerste dia even op. niteer hier de waarde achter die in de som staat gegeven voor de spanning.

C.) noteer de letter waarmee stroomsterkte wordt afgekort. zoek dit eventueel even op de eerste dia op.

D.) noteer de formule waarin alle drie deze letters voorkomen. zoek eventueel op de groene dia's beide formules even op en kies de juiste waarin de letter die je bij vraag C.) hebt genoteerd vooraan staat!

E.) schrijf onder de formule die je bij D.) hebt genoteerd onder de juiste letter de juiste getallen zie vraag A.) en B.)

F.) reken de stroomsterkte uit. probeer de ontbrekende letter uit te rekenen.

voorbeeldsom vermogen

Pim heeft een koelkast gekocht met een standby vermogen van 46W. De koelkast werkt op spanning die geleverd wordt door het stopcontact (230V). Hoe groot is de stroomsterkte die door dit apparaat heen loopt?

A.) P = 46W

B.) U = 230V

C.) I = ? A.

D.) I = P / U

        E.)  I = 46 / 230

F.) I = 46 / 230 = 0,2A

Zelf oefenen met rekenen (P = U x I)

Basis

Welke stroomsterkte gaat er door dit apparaat?

1. 230V
2. 7,1A
3. 1,5kW
4. 4600GPH

Wat is het vermogen van dit apparaat?

1. 230V
2. 7,1A
3. 1,5kW
4. 4600GPH

Gemiddeld

Een frituurpan werkt op een spanning van 230V.
De stroom door de frituurpan is 4,6A.

—> Bereken het vermogen van de frituurpan In watt.

Alleen het antwoord invullen geen eenheid!

Een oven werkt op netspanning (230V).
De stroomsterkte door de oven is 8,5A.

—> Bereken het vermogen van de oven in Watt.

Noteer alleen het getal, geen eenheid. Rond indien nodig af op een heel getal!

Een TV werkt op netspanning (230V).
Het vermogen van de TV is 480W

—> Bereken het de stroomsterkte van de TV in ampère.

Noteer alleen het getal, geen eenheid. Rond indien nodig af op 1 decimaal!

Gevorderd

Er gaat een stroom van 25mA door een LED-lampje.
Het vermogen van het LED-lampje is 0,03W.

—> Bereken op welke spanning je het LED-lampje aan moet sluiten.


Noteer alleen het getal, geen eenheid. Rond indien nodig af op 1 decimaal!

Het vermogen van een wasmachine is 1,8kW. De wasmachine werkt op netspanning (230V).

—> Bereken hoe groot de stroomsterkte is die door de wasmachine stroomt in A.


Noteer alleen het getal, geen eenheid. Rond indien nodig af op 1 decimaal!

Hoe groot is de stroomsterkte door de zanussi in ampère? Tip: gebruik een kladblaadje. Noteer eerst de juiste letters en gegevens —>zoek de spanning en het vermogen op in het type plaatje. Gebruik een formule om de stroom uit te rekenen. Afronden op 1 decimaal. Geen eenheid noteren.

Expert

In nieuwe huizen zitten zekeringen van 16A op een groep. Femke zet de volgende apparaten tegelijk aan: 4 gloeilampen (40W per stuk), oven (1500W), frituurpan (900W) en wasmachine 760W). Alle apparaten werken op 230V. Kunnen deze apparaten aan staan en op dezelfde groep zijn aangesloten?
Vul in ja of nee (berekening op volgende dia inleveren).

Voeg hier de berekening toe met behulp van een foto om je antwoord op de vorige vraag te onderbouwen.

Paragraaf 3 vermogen en energie deel 2

WERKBOEK B     blz. 32

Deel 1:   P = U x I

Deel 2:    E = P x t

Leer deze afkortingen zo snel mogelijk uit je hoofd!

 Je mag nu nog op deze pagina "spieken"

formule

E = P x t     ( P = E / t   en   t = E / P )

E = energie in kilowattuur (kWh)

P = vermogen in kilowatt (kW)

t = tijd in uur (h)

P = E / t

1 W = J/s

1 Ws = 1J

omrekenen tijden

     :60 ---->

seconden                   minuten

    <---- x60

     :60 ---->

minuten                        uren

       <---- x60

algemeen

1 jaar = 365 dagen

1 jaar = 12 maanden

1 jaar = 52 weken

omrekenen vermogen

     :1000 ---->

      watt                                 kilowatt

        <---- x1000

    

Energieverbruik oven 

Salim maakt een ovenschotel. Het vermogen van zijn oven is 2000W. 

Het gerecht moet 30 minuten in de oven.

A.) noteer de gegevens achter de juiste letter.

B.) reken het vermogen om van watt naar kilowatt.

C.) Reken de tijd om van minuten naar uren.

D.) bereken het energieverbruik van Salim tijdens het koken van de ovenschotel in KWh.

E.) stel 1 KWh kost €0,32. Hoeveel kost het Salim dan aan elektriciteit om dit gerecht te bereiden?

Energieverbruik oven 

Salim maakt een ovenschotel. Het vermogen van zijn oven is 2000W. Het gerecht moet 30 minuten in de oven.

 P = 2000W = 2kW

t = 30 minuten = 0,5h 

E = P x t

E = 2 x 0,5

E = 1 kWh

1 kWh x €0,32 = €0,32

Waarom energieverbruik in kWh en niet in Ws

Salim maakt een ovenschotel. Het vermogen van zijn oven is 2000W. Het gerecht moet 30 minuten in de oven.

A.) noteer de gegevens achter de juiste letter.

B.) reken de tijd om van minuten naar seconden.

C.) bereken het energieverbruik van Salim tijdens het koken van de ovenschotel in Ws.

Energieverbruik stofzuiger 

Marnix gaat zijn huis stofzuigen. Het vermogen van zijn stofzuiger is 700W. Het stofzuigen van zijn appartement duurt 15 minuten.

A.) noteer de gegevens achter de juiste letter.

B.) reken het vermogen om van watt naar kilowatt.

C.) bereken het energieverbruik van marnix tijdens het stofzuigen van zijn appartement in KWh.

D.) stel 1 KWh kost €0,32. Hoeveel kost het Marnix dan aan elektriciteit?

Energieverbruik stofzuiger

Salim maakt een ovenschotel. Het vermogen van zijn oven is 2000W. Het gerecht moet 30 minuten in de oven.

 P = 700W = 0,7kW

t = 15 minuten = 0,25h

E = P x t

E = 0,7 x 0,25

E = 0,175 kWh

0,175 kWh x €0,32 = €0,06

Antwoord vakantie som:

P = ? kW —> W

t = 3 weken = 21 dagen = 504 h (uur)

E voor = 23456,7 kWh

E na = 23464,3 kWh

E verschil = E na - E voor

E = 23464,3 - 23456,7 = 7,6 kWh

P = E / t

P = 7,6 / 504 

P = 0,01507… kW = 15W

Zelf oefenen met rekenen (E = P x t)

Basis

Een oven heeft een vermogen van 1,8 kW. De oven staat op een dag 0,5h aan. Bereken hoeveel elektrische energie in kWh er die dag door de oven is verbruikt.

Rond je antwoord af op 1 decimaal. Noteer alleen het getal.

Een strijkijzer heeft een vermogen van 1,1 kW. Het strijkijzer staat op een dag 0,25h aan. Bereken hoeveel elektrische energie in kWh er die dag door de strijkijzer is verbruikt.

Rond je antwoord af op 2 decimalen. Noteer alleen het getal.

Gemiddeld

Lever hier een foto in van je berekening op de vorige som (vaatwasser)

Een vaatwasser heeft een vermogen van 2,5 kW. De vaatwasser staat op een dag 2 uur en 37 minuten aan. Bereken hoeveel elektrische energie in kWh er die dag door de vaatwasser is verbruikt.

Rond je antwoord af op 1 decimaal. Noteer alleen het getal.

Een gloeilampje heeft een vermogen van 35W. De lamp staat op een dag 3 uur en 18 minuten aan. Bereken hoeveel elektrische energie in kWh er die dag door de lamp is verbruikt.

Rond je antwoord af op 2 decimalen. Noteer alleen het getal.

Lever hier een foto in van je berekening op de vorige som (gloeilampje)

Lever hier een foto in van je berekening op de vorige som (televisie)

Een televisie staat het grootste deel van de dag (18 uur) op stand-by en verbruikt dan 0,2W. Bereken het energieverbruik in kWh van de TV per jaar (365 dagen) voor alleen het stand-by staan. Rond af op 1 decimaal. Alleen het getal noteren, geen eenheid!

Gevorderd

Een oven heeft een vermogen van 1800W. De oven wordt 45 minuten gebruikt om een ovenschotel te maken. 1 kWh kost €0,58. Bereken de kosten voor het maken van de ovenschotel. Geef je antwoord in euro’s rond af op centen.

Lever hier een foto in van je berekening op de vorige som (oven)

In het huis van Jim brandt een lampje tijdens zijn vakantie. Alle andere apparaten staan uit. Voordat Jim 2 weken op vakantie ging stond de kWh-meter op 56.875kWh. Bij terugkomst staat de meter op 56.880kWh. Bereken het vermogen van het lampje in watt. Alleen getal invullen, geen eenheid. Afronden op 1 decimaal.

Lever hier een foto in van je berekening op de vorige som (lampje)

Expert

formules samenvoegen

E = P x t                P = U x I

of

E = U x I x t

Een droger werkt op netspanning. Er gaat een stroomsterkte van 8,7A door de droger. De droger staat gemiddeld 1 uur en 23 minuten per dag aan. Bereken hoeveel het kost om de droger het hele jaar te gebruiken. Ga er hierbij vanuit dat 1 kWh €0,32 kost.

Verdieping

(Extra lesstof)

energie omzetten

Energie vormen kunnen worden omgezet in andere vormen van energie, zo kan bijv. elektrische energie worden omgezet in stralingsenergie (licht) en warmte.

voorbeeld:

denk bijv. aan een gloeilampje, wanneer deze wordt aangelsoten op het elektriciteitsnet, dan geeft deze licht en wordt deze warm.

energie omzetten

Bij het omzetten van energie van de ene vorm in de andere gaat er nooit energie verloren, dat wil zeggen. De hoeveelheid energie voor de energie-omzetting is precies gelijk aan de hoeveelheid energie na de energie-omzetting, dit noemt men de wet van behoud van energie!

wet van behoud van energie:

Energie voor = energie na

Wet van behoud van energie

E​totaal⋅erin​​=E​totaal⋅uit​​

rendement

Wanneer men een energievorm wil omzetten in een andere vorm van energie, dan kan het zijn dat er ook energievormen vrij komen die niet gewenst zijn. Neem bijv. een gloeilamp. Men wil de elektrische energie omzetten in stralingsenergie (licht). Echter als een gloeilampje enige tijd aan staat, dan kun je voelen dat deze ook veel warmte produceert. De functie van een gloeilamp is licht geven, niet warmte produceren. De energievorm warmte is dus ongewenst in dit geval! sommige apparaten zetten de energie die ze krijgen bijna helemaal om in de gewenste vorm van energie, terwijl andere apparaten slechts een klein deel van de totale energie die ze krijgen om kunnen zetten in de gewenste vorm van energie. Het rendement van een apparaat zegt hoeveel procent van alle energie wordt omgezet in de gewenste vorm van energie. Als het rendement van een lampje dus 10% is, dan wordt slechts 10% van alle (elektrische)energie die de lamp krijgt omgezet in licht. De andere 90% gaat dan dus "verloren" aan warmte!

rendement

Hoe hoger het rendement van een apparaat is, des te meer energie gunstig wordt omgezet. men streeft dus altijd naar een zo hoog mogelijk rendement! Bekijk de voorbeelden hieronder en bedenk dat het gebruiken van LED lampjes dus veel energie zuiniger is dan het gebruik van gloeilampen.

Rendement

η=(E​nuttig​​:E​totaal​​)⋅100

η=(P​nuttig​​:P​totaal​​)⋅100

of

rendement in procenten

η=

E = energie in Joule

P = vermogen in Watt

Enuttig = de hoeveelheid energie die het doel van het apparaat dient (bijv. bij een lamp de hoeveelheid energie die ten goede komt aan licht, NIET warmte!)