3 H 1.2 Vermogen en Energie

• Natuurkunde
• Middelbare school
• mavo, havo
• Leerjaar 2

Hoofdstuk 1

1.2 Vermogen en energie

Lesdoelen voor vandaag

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

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

- je kunt berekeningen maken met de grootheden die belangrijk zijn bij de opslag van energie in batterijen: energiedichtheid, vermogen, spanning, stroomsterkte en energie.

Vermogen

Het vermogen geeft aan hoeveel elektrische energie een apparaat per seconde verbruikt.

Vermogen

Een apparaat met een klein vermogen, gebruikt per 

seconde weinig energie 

Maar een apparaat met een GROOT vermogen gebruikt 

per seconde veel energie

Vermogen

Het vermogen (P) hangt af van: De spanning (U).

Hoe meer Volt (V), des te groter is het vermogen.

Het vermogen (P) hangt óók af van: De stroomsterkte (I).

Hoe meer Ampère, des te groter het vermogen.

                          De formule voor het vermogen is dus:

                                               P = U x I

formule van vermogen

                      vermogen = spanning x stroomsterkte

                                 P         =       U            x               I 

Vermogen

Als we dus de spanning (U) invullen in Volt (V), en de stroomsterkte (I) in Ampere (A). Dan krijgen we het vermogen (P) in Watt (W).

Apparaten met een groot vermogen verbruiken dus meer elektriciteit en zullen dus sneller de batterij of accu waarop ze werken opmaken. Denk aan het heel helder zetten van je smartphone scherm. Het vermogen is dan groot, dus de accu zal sneller leeg raken. 

Vermogen = spanning x stroom

 Watt = Volt x Ampère

Let op! Soms moet je  eerst milliampère  omrekenen naar ampère!

 Van mA naar A: delen door 1000

Oefenen

Een lampje is aangesloten op 12 V. Door het lampje gaat een stroomsterkte van 5 A. Wat is het vermogen van het lampje?

Een magnetron van 1800 W is aangesloten op het stopcontact in Nederland. Wat is de stroomsterkte door de magnetron?

Oefenen

Een lampje is aangesloten op 12 V. Door het lampje gaat een stroomsterkte van 5 A. Wat is het vermogen van het lampje?

P = U x I

P = 12 x 5

P = 60 W

Oefenen

Een magnetron van 1800 W is aangesloten op het stopcontact. Wat is de stroomsterkte door de magnetron?

I = P : U

I = 1800 : 230

I = 7,8 A

Energie in kilowattuur

De energiemeter in huis gebruikt de eenheid kilowattuur (kWh). Om die te gebruiken, rekenen we het vermogen in kilowatt (kW), en de tijd in uur (h).

P = vermogen in kW

t = tijd in uur (h)

E = energie in kilowattuur (kWh)

We gebruiken:

Energie = vermogen × tijd

E = P × t

Energie in kilowattuur

De kilowattuur (kWh) is dus een eenheid van energie.

Als je een machine met een vermogen van 1 kW één uur laat werken heeft het een energie van 1 kWh verbruikt.

Energie in kWh

Om het energieverbruik te berekenen gebruiken we: E = P × t 

Maar dan ook: P = E / t       (ga na dat dit klopt!)

P = vermogen in watt (kW)

t = tijd in uren (h)

E = energieverbruik in kilowattuur (kWh)

Een LED lamp verbruikt 4 W.
De lamp brandt 2 uur.
Bereken de gebruikte energie in kilowattuur (kWh)

E=P⋅t

Een LED lamp verbruikt 4 W.

De lamp brandt 2 uur. 

Bereken de gebruikte energie in kilowattuur (kWh)

Gegeven: P = 4 W & t = 2h 

Voor de formule hebben we kW nodig

P= 4/1000 = 0,004 kWh

Gevraagd: de verbruikte energie in kilowattuur

Formule: E = P × t

Berekenen: E = 0,004 × 2 = 0,008 kWh

voorbeeld

Een oven van 2000 W staat 90 minuten aan.

Wat is de verbruikte energie in kWh?

Vermogen: P = 2000 W = 2000:1000=2 kW

Tijd: t = 90 min = 1,5 h

E = P × t

E = 2 × 1,5 = 3 kWh

Elektrische energie is niet gratis. 

Je moet ervoor betalen. Daarom is in elk huis een kilowattuurmeter geplaatst. Deze meter houdt bij hoeveel elektrische energie alle elektrische apparaten samen verbruiken. 

Energiekosten

1 kWh kost (volgens het boek) 23 cent. Deze kosten worden door het energiebedrijf in rekening gebracht.

Hebben je zonnepanelen vorig jaar 2920 kWh opgebracht, dan scheelt dat dus 2920 × 0,23 = 672€ op de elektriciteitsrekening.

Een elektrische kachel van 1250 W staat 4 uur aan. De kachel verbruikt dan ... kWh?
En wat kost dat?

E=P⋅t

Een wasdroger heeft een vermogen van 3000 W.
Een droogbeurt duurt 45 min.
Wat zijn de kosten?

E=P⋅t

Een elektrische kachel van 1250 W staat 4 uur aan. De kachel verbruikt dan ... kWh?

Vermogen P = 1250 W

P = 1250 / 1000  = 1,25 kW

Tijd t = 4 h

E = P × t

E = 1,25 × 4 = 5 kWh

Kosten: 5 × 0,23 = 1,15 euro

Een wasdroger heeft een vermogen van 3000 W.

Een droogbeurt duurt 45 min. Wat kostte dat?

Vermogen P = 3000 W

P = 3 × 1000 W = 3 kW

Tijd t = 0,75 h

E = P × t

E = 0,75 × 3 = 2,25 kWh

Kosten: 2,25 × 23 = 52 eurocent

Ik ga zelfstandig aan de slag.

Bladzijde 23,24,25

Maak opdrachten 1 t/m 9

Spanning is een grootheid. Wat is de eenheid van spanning?

1. U
2. V
3. u
4. A

Waar hoort de stroommeter om de stroom door lampje 1 te meten?

1. A
2. B
3. C
4. D

Welk antwoord is juist?

1. Een batterij levert een stroom
2. Een batterij raakt nooit leeg
3. Een batterij is milieu vriendelijk
4. Een batterij heeft 2 + aansluitingen

Bekijk de afbeelding het symbool met nummer 3 geeft een ...... weer

1. batterij
2. schakelaar
3. stopcontact
4. lampje

formule van vermogen is

1. vermogen = spanning / stroomsterkte
2. vermogen = spanning x stroomsterkte
3. vermogen = spanning + stroomsterkte
4. vermogen = spanning - stroomsterkte

Waarin meet je het vermogen?

1. Ampère
2. Volt
3. Watt
4. Uren

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

1. Juist
2. Onjuist

Op de verpakking van een lampje staat: 12 V / 0,5 A.
Bereken het vermogen.

1. 24W
2. 12W
3. 6W
4. 60W

Bereken het vermogen van een stofzuiger die 1500 mA gebruikt en op het lichtnet werkt.

1. 345 W
2. 345000 W
3. 0,345 W
4. 3,45 W

Koffiezet apparaat is aangesloten op het lichtnet. Het apparaat neemt 3 A op. Bereken het vermogen (P).

1. 3W.s
2. 690W
3. 230W
4. 690kW

Het energieverbruik in kilowattuur bereken je met de formule E = P ∙ t.
In welke eenheden moet je het vermogen en de tijd invullen?

1. het vermogen in kW en de tijd in minuten
2. het vermogen in W en de tijd in uren
3. het vermogen in kW en de tijd in uren
4. het vermogen in W en de tijd in minuten

Een magnetron (1100 W) staat 10 minuten aan. Bereken het energieverbruik in Joule.

1. E = 11.000 J
2. E = 660.000 J
3. E = 183,3 J
4. E = 1,83 J

Energieverbruik = vermogen x tijd.
Een wasmachine van 1000W staat 1uur en 30min aan. Bereken het energieverbruik in kWh.

1. Energieverbruik = 1000 : 1.5 = 666.7 kWh
2. Energieverbruik = 1000 x 1.5 = 1500 kWh
3. Energieverbruik = 1 x 1.5 = 1.5 kWh
4. Energieverbruik = 1 x 1.30 = 1.3 kWh

Welk apparaat heeft het hoogste energieverbruik per maand?

1. broodrooster
2. Vaatwasser
3. Wasmachine
4. koelkast

Een waterkoker heeft een vermogen van 1800 W. Hoe groot is de stroomsterkte door de stekker?

1. 230 A
2. 1 800 A
3. 7,8 A
4. 414 000 A

Een strijkijzer werkt op een netspanning van 230 volt. Het typeplaatje van het strijkijzer staat hiernaast.
Hoe groot is de stroomsterkte door het strijkijzer?

1. 60 Hz
2. 800 W
3. 3,5 A
4. 0,3 A

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

Energieverbruik = vermogen x tijd.
Een wasmachine van 1200 W staat 1uur en 30min aan. Bereken het energieverbruik in kWh.

1. Energieverbruik = 1,2 x 5400 = 6480 kWh
2. Energieverbruik = 1200 x 1,5 = 1800 kWh
3. Energieverbruik = 1,2 x 1,5 = 1,8 kWh
4. Energieverbruik = 1200 x 5400 = 6480 000 kWh

Maak opdrachten paragraaf 2