10. Energieverbruik

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

10. Energieverbruik

Vermogen - herhaling

Vermogen (P) geeft aan wat het energieverbruik van een apparaat is in 1 seconde.
Vermogen meet je in Watt (W) of in joule per seconde (J/s).

• Vermogen (P) meet je in Watt (W)   
• 1 W = 1 J/s

Elektrisch vermogen berekenen - herhaling

1

2

P = U I

I = P/U

U = P/I

Vermogen en energie

Vermogen: de energie die een apparaat verbruikt in 1 seconde.

Stel een lampje heeft een vermogen van 15 W, dat houdt in dat dit 

lampje iedere seconde 15 Joule (Ws) aan energie verbruikt.

Hoe kun je berekenen hoeveel energie deze lamp in 10 seconden heeft gebruikt?

Welke formule geldt er dan denk je voor P (vermogen), E (energie) en t (tijd?)

Hoeveel energie (E) verbruikt een lampje met een vermogen (P) van 15 W in een tijd (t) van 10 s?

Welke formule geldt er dus tussen E, P en t?

Vermogen en energie

Stel een lampje heeft een vermogen van 15W, dat houdt in dat dit lampje iedere seconde 15 Joule (Ws) aan energie verbruikt.

Hoe kun je berekenen hoeveel energie deze lamp in 10 seconden heeft gebruikt? 

Als je elke seconde 15 J verbruikt (P = 15 W),
dan zal je in 10 seconde 10 x 15 = 150 J energie verbruiken.

150 = 15 x 10 →  Energie = vermogen x tijd → E = P x t.

De formule is dus E = P x t.

Waarom kan men niet het totale energieverbruik van een apparaat op een apparaat vermelden?

Elektrische energie thuis

KWh-meter (energiemeter)

Digitale kWh-meter (energiemeter)

Alle apparaten in huis met een stekker gebruiken elektrische energie. Voor deze energie moet worden betaald aan de energieleverancier. Energiebedrijven verkopen hun energie uitgedrukt in kilo-watt-uur (kWh). 

Om te weten hoeveel je moet betalen wordt netjes bijgehouden hoeveel elektrische energie gebruikt wordt.
Ieder huishouden heeft daarvoor een energiemeter (kWh-meter) in de meterkast zitten. 

Wanneer een apparaat een groot vermogen heeft dan gebruikt dit apparaat veel energie in 1 seconde.
De kWh-meter draait sneller wanneer je een apparaat aanzet met een hoog vermogen.
Ook wanneer je meerdere apparaten tegelijk aanzet gaat de schijf in de energiemeter sneller draaien. 

De meeste moderne meters zijn tegenwoordig  digitaal en vaak ook 'slim'. Dit laatste houdt in dat de meterstanden van afstand kunnen worden uitgelezen. 

Energie, vermogen en tijd.

E = P t

P = E/t

t = E/P

Waarom denk je dat we in de formule E = P x t het vermogen invullen in kW en niet in W en de tijd in uur (h) en niet in seconde?

Eenheid van energie

Je hebt geleerd dat de eenheid van energie Joule (J) is.
Energiebedrijven rekenen echter met de eenheid kilo-watt-uur (kWh).
Dit is omdat het hier om hele grote hoeveelheden energie gaat, die in Joule uitgedrukt onwerkbaar zouden worden.

Het ligt dus helemaal aan de situatie of je werkt met J of kWh.

Zorg er goed voor dat je eenheden van E, P en t met elkaar kloppen zoals in de tabel.

E	P	t
J	W (J/s)	s
kWh	kW	h

Stel je wilt een ovenschotel maken. Deze moet 30 minuten in de oven.
Het vermogen van de oven is 2000W. Hoeveel energie wordt er in J verbruikt?
Maak de opdracht volgens het stappenplan in je schrift. 

Rekenvoorbeeld energie in Joule

0. E = ? J

1. E = P t

2. P = ... W

   t = ... minuten = .... s

3. E = ... x ...

4. E = ... J

J = Ws

De eenheid Joule is gelijk aan Watt x seconde (want E = P x t), en dit kan dus ook als eenheid worden gebruikt. 1 J = 1 Ws.

Gevraagd: 

Formule:

Gegevens:

Berekening:

Resultaat:

Stel je wilt een ovenschotel maken. Deze moet 30 minuten in de oven. Het vermogen van de oven is 2000W. Hoeveel energie wordt er in kWh verbruikt?
Maak de opdracht volgens het stappenplan in je schrift.  

Rekenvoorbeeld energie in kWh

0. E = ? kWh

1. E = P t

2. P = ... W = ... kW

   t = ... minuten = .... h

3. E = ... x ...

4. E = .... kWh

Gevraagd: 

Formule:

Gegevens:

Berekening:

Resultaat:

Lever je 2 gemaakte opdrachten van de rekenvoorbeelden hiervoor in.

Energieverbruik - kosten

Je betaalt via een energiebedrijf voor je gebruikte energie.

Je vindt HIER de actuele kWh prijs.

Stel: jullie familie gebruikt thuis per maand 130 kWh energie.
Hoeveel euro kost dat dan?

Omzetten van energie

Met welk apparaat zet je...
1. Beweging om in elektrische energie?
2. Licht om elektrische energie?
3. Warmte om in elektrische energie?

Filmpje

Energieverbruik berekenen

Let op, de prijs van 1 kWh is in de voorbeelden / opgaven niet persé de actuele energieprijs.

Je HOEFT de voorbeelden niet zelf te maken, mag wel :-).

Voorbeeld 1

Uitwerking voorbeeld 1

1

Voorbeeld 2

Uitwerking voorbeeld 2

1

Voorbeeld 3

Uitwerking voorbeeld 3

1

Voorbeeld 4

Uitwerking voorbeeld 4

1

Je kunt hier je gemaakte voorbeelden inleveren.

Lever hier een foto van je aantekeningen / samenvatting van deze LessonUp in.

Geef hieronder zo duidelijk mogelijk aan wat je nog niet goed snapt van deze les en / of waar je nog vragen over hebt.
Heb je nog tips of suggesties voor deze les?

Verwerkingsopgaven 10. Energieverbruik

Gebruik bij rekenvragen altijd het stappenplan.

Rond je EINDantwoord af op 1 decimaal (tenzij anders vermeld).

Uitwerkingen  (getallenantwoorden na de opgaven)

10.1
Een verwarmingselement zet in 15 minuten 0,4 kWh elektrische energie om in warmte.
Bereken het vermogen van dat element in Watt. 

 

10.2
Barry speelt dagelijks op zijn elektrische gitaar met een gemiddeld vermogen van 100 W.  

Hij beweert dat de kosten van het elektriciteitsgebruik € 0,30 per week zijn. 
Bereken hoeveel uur hij per dag speelt als 1 kWh elektrische energie € 0,20 kost. 

10.3 

Op de kWh-meter in de meterkast leest Donna, dat de draaischijf 400 omwentelingen per één kWh maakt.  
Als ze haar magnetron 12 minuten aanzet, draait de schijf van de kWh-meter precies 56 rondjes. 

a. Hoeveel kWh wordt er verbruikt als de draaischijf één rondje zou draaien?

b. Bereken elektrische energie de magnetron gebruikt heeft. 

c. Bereken hiermee het vermogen van Donna’s magnetron in W.

Let op!

Zorg er altijd voor dat de eenheden van E, P en t met elkaar 'kloppen'!

Hint 10.2

Bereken eerst met de prijs per kWh en de gemaakte kosten hoeveel energie er is verbruikt, doe dit eventueel met een verhoudingstabel.
Let op dat er per week en per dag gerekend wordt.

Vergeet niet je vermogen naar kW om te rekenen.

Getallenantwoorden

10.1 

P = 1600 W

10.2

t = 2,1 h

10.3

a. 0,0025 kWh

b. E = 0,14 kWh

c. P = 700 W

 

 

Je kunt hier je gemaakte verwerkingsopgaven van 10.1 t/m 10.3 inleveren.

10.4 

Een kerstboomverlichting bestaat uit een aantal lampjes (5,75 V; 1,5 W) die in serie zijn aangesloten op een netspanning van 230 V. 

a. Bereken hoeveel lampjes deze kerstverlichting bevat. Denk aan de regels van een serieschakeling.

De kerstverlichting blijft gedurende de hele kerstvakantie (14 dagen en nachten) branden. 

b. Bereken de elektriciteitskosten als 1 kWh elektrische energie € 0,20 kost. 

10.5

Tijdens het ontbijt vraagt Vince zich af, wat zijn croissantje hem inclusief het opwarmen kost.  

De voorgebakken croissantjes kosten € 0,60 per pakje van 4 stuks. Als hij zijn croissantje opwarmt, staat de hete luchtoven (1000 W) 6 minuten aan terwijl de kWh-prijs € 0,20 is. 

Bereken wat het croissantje hem inclusief het opwarmen kost. 

10.6 

De walkman van Koen heeft een vermogen van 0,3 W.  

Het apparaat speelt 8 uur op 2 batterijtjes van € 1,20 per stuk. Daarna zijn de batterijen leeg. 

a. Bereken hoeveel kWh elektrische energie de batterijen dan hebben geleverd. 

b. Bereken de prijs per kWh van de energie uit deze batterijen.
c. Hoeveel zou Koen betalen, als hij deze energie uit het stopcontact (kWh-prijs € 0,20) zou halen? 

Hint 10.4b

Bereken eerst het totale vermogen van alle lampjes samen. 

Bereken vervolgens hoeveel elektrische energie in kWh er is verbruikt. Daarmee kan je de gemaakte kosten berekenen.

Getallenantwoorden

10.4 

a. 40 lampjes, 

b. € 4,03

10.5 

€ 0,17

10.6 

a. E = 0,0024 kWh 

b. € 1000,-

c. € 0,00048

 

Je kunt hier je gemaakte verwerkingsopgaven van 10.4 t/m 10.6 inleveren.

Hieronder kun je je vragen en/of opmerkingen over de opgaven van deze LU kwijt.

a. Heb je alles van deze les begrepen?
b. Zijn er onderdelen van deze les die je nog niet zo
goed begrijpt of waar je meer uitleg voor nodig hebt?
c. Heb je nog tips of suggesties voor deze les?

Opdrachtenboek

VWO

Opdrachtenboek H3 maken + nakijken:

opdracht 48 t/m 50 + 52, 53 (blz 62, 63)

HAVO

Opdrachtenboek H3 maken + nakijken: 

opdracht 44 t/m 48 (blz 58 ,59)