1.3 Vermogen en energie

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo t, mavo
• Leerjaar 3

1.3 Vermogen en energie

Lesdoel: 

Berekeningen met  de formule van het energieverbuik E= P x t  kunnen maken.

Voorkennis

Je hebt in de tweede klas al iets over vermogen geleerd.

Noteer op je wisbord wat je hier nog over weet.

Vermogen

• Hoeveel elektrische energie een 

       toestel per seconde verbruikt (watt)

• Vermogen hangt af van spanning en stroomsterkte
  

typeplaatje

broodrooster

Elektrisch vermogen

De hoeveelheid geleverde energie per seconde.

U is spanning in volt (V)

I is stroom in ampere (A)

P is vermogen in watt (W)

P=U⋅I

Het maximale vermogen op een groep met een zekering van 16 A.

Boven de 3680 W kan de zekering springen, want dan is de stroom groter dan 16 A.

Elektrische energie

P is vermogen in watt (kW)     van W naar kW delen door 1000

t is tijd in uren (h)     van minuten naar uren delen door 60 

E is energieverbruik in kilowattuur (kWh)

E=P⋅t

Een oud en nieuw model energiemeter

Wat is 1 kWh ?

1 kilowattuur is het energieverbruik als een apparaat met een vermogen van 1 kiloWatt 1 uur aanstaat. Dit kost c.a. € 0,25

Een vermogen van 2 kW  een half uur kan natuurlijk ook

De powermonitor

Hierop kun je o.a. vermogen, spanning, stroomsterkte, energieverbruik direct aflezen.

Belang lesdoel

Bereken wat een apparaat aan energie kost per jaar.

Geld besparen door juiste aanschaf.

Hoger cijfer doordat formules veel punten opleveren bij toetsen.

Bereken het vermogen van elk lampje (als het op de juiste spanning brandt).

Hakim doet een proef met een verwarmingselement (een stuk weerstandsdraad dat met plastic geïsoleerd is). Met zo'n element kun je het water in een bekerglas verwarmen.

In de figuur in de volgende dia zie je Hakims proefopstelling. De spanningsmeter geeft 11,5 V aan, de stroommeter 1,9 A.

Bereken het vermogen van het verwarmingselement.

In een huiskamer branden 's avonds van 19.00 tot 23.00 uur:

– vier lampen van 10 W;

– twee lampen van 15 W;

– één lamp van 25 W.

a Bereken hoeveel elektrische energie deze lampen samen per avond verbruiken.

b Bereken de kosten.

vier lampen van 10 W:

P = 40 W = 0,04 kW   t = 4 h    E = P ∙ t  = 0,04 ×4 =0,16kWh 

twee lampen van 15 W:
 

P = 30 W = 0,03 kW
    t = 4 h   E = P   t  = 0,03 × 4 

= 0,12 kWh

één lamp van 25 W:
P = 25 W = 0,025 kW  t = 4 h   E = P ∙ t 

= 0,025 × 4
   = 0,1 kWh 

 

Samen gebruiken de lampen:
  0,16 + 0,12 + 0,1 = 0,38 kWh

E = P tot x tot = 0,095 kW x 4 h = 0,38 kWh  (kost €0.095)

Ayse gebruikt de magnetron om het eten op te warmen.

De magnetron gebruikt een stroomsterkte van 3 A.

Bereken het vermogen van deze magnetron.

Uitwerking magnetron

Geg: U = 230 V (netspanning)

I = 3 A

Gevr: P

Opl: P = U x I 

P = 230 x 3 = 690 W

Ayse moet een maaltijd een kwartier in de magnetron doen.

a Bereken hoeveel energie de magnetron van 690 W  in die tijd verbruikt in kWh.

b Bereken de kosten als 1 kWh 22 cent kost.

Uitwerking

Geg P= 690 W

t = 15 minuten = 0,25 h

Gevr:E in kWh en de kosten

E = P x t 

E = 0,69 kW x 0,25 h = 0,17 kWh

Kosten:   0,17 x 22 = 3,7 cent