Energie omzettingen en berekeningen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k, g
• Leerjaar 4

Energie

Energie

1. Energie omzetten

2. Rendement

3. Energiebronnen

4. Energiebronnen en het milieu

5. Rekenen met energie

6. Zwaarte-energie en Bewegingsenergie

Energie-stroomdiagrammen

Rendement

Het rendement geeft aan hoeveel procent van de toegevoerde energie voor een nutige energie soort gebruikt wordt.

Je berekent het met de formule

                                                              of

Welke energieomzetting heb je in een zonnepaneel?

1. Elektrische energie => licht en warmte
2. Warmte => licht en elektrische energie
3. Licht => elektrische energie en warmte
4. Licht => chemische energie en elektrische energie

Wat wordt er bedoeld met het rendement van een energie-omzetting?

1. Hoeveel winst je ermee maakt
2. Hoe zuinig het apparaat is
3. Hoeveel verlies aan energie er optreedt
4. Hoeveel procent nuttige energie het oplevert

Een zonnepaneel vangt zonlicht op en produceert 300 Watt aan elektrisch vermogen. 900 Watt van het zonlicht wordt niet omgezet in elektrische energie. Wat is het rendement?

1. 25%
2. 33%
3. 300%
4. 10%

Welke soorten energie ken je al

Vermogen berekenen

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

Elektrische energie

P is vermogen in watt (W)                   óf in kiloWatt (kW)

t is tijd in seconden (s)                         óf in uur (h)

E is energieverbruik in joule (J)        óf in kiloWattuur (kWh)

E=P⋅t

De joule als eenheid

Met 1 joule kun je niet veel doen.

Daarom gebruik je meestal kJ of MJ.

In een huis wordt energie verbruik niet in joule gemeten maar in kWh. (kWh meter)

E is het symbool voor?

1. Hoeveelheid energie
2. Spanning
3. Weerstand
4. Vermogen

0,2 kJ =

1. 0,0002 J
2. 2 J
3. 200 J
4. 2000 J

Wat is de eenheid van Energie

1. E
2. P
3. kWh
4. kW

Opdracht 3

Uitwerking opdracht 3

Kilowattuur-meter

Vermogen - typeplaatje

Een boormachine van 300 watt zal niet zo makkelijk een gat boren als een boormachine van 800 watt. 

Apparaten met een hoger vermogen kunnen meer.

Meer vermogen meer gebruik van elektrische energie. 

Hoe groter het vermogen van een apparaat, hoe meer het apparaat kost om het te gebruiken.

Een typeplaatje vind je vaak achterop of onderop een elektrisch apparaat.Op het typeplaatje vind je het vermogen van een apparaat.

Vermogen

Hoeveel elektrische energie een apparaat per seconde verbruikt, noem je het vermogen. 

Een eenheid van vermogen is joule per seconde (J/s). 

Een andere eenheid is de watt

(W). 

Hierbij geldt dat 1 W evenveel is als 1 J/s. 

Er zijn drie mogelijkheden om je energiegebruik duurzamer te maken:

• De toegevoerde energiesoort  

              Gebruik een duurzame bron.

• Het apparaat

               Kies een apparaat met een hoog rendement

                (bv. LED lamp)

• Geleverde energie

                 Beperk je energie vraag.

Symbool voor de grootheid vermogen

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

Wat is Energie?

1. Een hardrock band uit Ijsland
2. Het vermogen om Arbeid te verrichten of te leveren.
3. Dat spul uit een batterij.

Zwaarte Energie

waarin:
           =  kinetische energie in      J
           =  massa in                               kg
           =  snelheid in                           m/s

Zwaarte Energie

E​kin​​=​2​​1​​mv​2​​

E​kin​​

m

v

Kinetische energie / bewegingsenergie

In Schotland worden Highland games georganiseerd. Dit zijn traditionele atletische sporten. Een van de sporten is ‘Gewicht over de balk’. Hierbij gooien deelneemsters een gewicht (m = 25 kg) over een lat. 

Een deelneemster gooit het gewicht recht omhoog. Het gewicht gaat net 

over een lat die 3,8 m hoog ligt.

Laat met een berekening 

zien dat het gewicht op het 

hoogste punt 950 J 

zwaarte-energie heeft.

Gegevens:

• m = 25 kg ; h = 3,8 m ; g = 10 N/kg

Gevraagd:

• Is Ez = 950 J?

Formule:

• Ez = m x g x h

Uitwerking:

• Ez = 25 x 10 x 3,8 = 950 J

  Antwoord:

• Het klopt dat op het hoogste punt de zwaarte-energie 950 J is.

Wet behoudt van energie

Energie gaat nooit verloren

E_z =  E_k

    m x g x h = 0,5 x m x v²

g x h = 0,5 x v²

Chuck doet mee aan de olympische winterspelen. Hij maak een mooie sprong op zijn snowboard. De massa van Chuck inclusief kleding en snowboard is 80 kg.

Chuck laat zich vanuit stilstand naar beneden glijden en heeft onderaan de pijp een snelheid van 12 m/s

Bereken de bewegings-energie (E_kin)

van Chuck onderin de halfpipe.

Gegevens:

• m = 80 kg ; v = 12 m/s

Gevraagd;

• E_kin = ? J

Formule:

• E_kin = 1/2 x m x v² 

Uitwerking:

• E_kin = 0,5 x 80 x 12² = 5760 J 

Antwoord:

De bewegings-energie van Chuck onderin de halfpipe is 5760 J

Zijn er nog vragen?