Les 24.1 - §2.6 Elektriciteit gebruiken

Les 24.1
Energie & vermogen

Lesplanning:

1. Uitleg energie en vermogen
2. Aan de slag:
   - Practicum schakelingen
   - Maken opgaven §2.6
3. Uitleg gemengde schakelingen (voor degenen die vorige les hebben gemist)

§2.6 Elektriciteit gebruiken
Energie & vermogen

Je kan berekeningen maken met het energieverbruik (in J en kWh), het vermogen en het rendement van een apparaat.

Vermogen is de hoeveelheid energie dat een apparaat per seconde verbruikt. 

Energie = vermogen * tijd

Energie & vermogen

Reuzenrad in Dubai, het grootste reuzenrad ter wereld.

Hoeveel energie zou dit reuzenrad verbruiken?

Energie E in Joule (J) of kilowattuur (kWh)

Vermogen P in Watt (W) of kilowatt (kW)

Tijd t in seconden (s) of uur (h)

E(J)=P(W)⋅t(s)

E(kWh)=P(kW)⋅t(h)

Elektrisch vermogen

P(W)=U(V)⋅I(A)

Een gemiddeld gezin gebruik 3000 kWh per jaar. Hoeveel Joule is dat?

Een wasmachine met een vermogen van 1500 W draait
2 uur en 20 minuten. Bereken hoeveel elektrische energie de wasmachine in die periode verbruikt.

Energie in Joule berekenen:

P = 1500 W 
t =2 uur en 20 minuten
  = 7200 + 1200 = 8400 s

E = P * t 

E = 1500 * 8400 = 1,26 * 107 J

Energie in Joule berekenen:

Gegeven:
P = 1500 W 
t =2 uur en 20 minuten
  = 7200 + 1200 = 8400 s

E = ?

Oplossing:

E = P * t 

E = 1500 * 8400 = 1,26 * 107 J

Energie in kWh berekenen:

Gegeven:

P = 1500 W = 1,5 kW

t =2 uur en 20 minuten

  = 2,33 h

E = ?

Oplossing:

E = P * t

E = 1,5 * 2,33 = 3,50 kWh

Het rendement

η=​E​totaal​​​​E​nuttig​​​​⋅100

η=​P​totaal​​​​P​nuttig​​​​⋅100

rendement (η) is het percentage energie of vermogen dat nuttig wordt gebruikt.

Aan de slag

Practicum schakelingen

+ 
§2.6 opgave 68, 69bc, 72, 74 en 76

4, 

Er wordt een schakeling gebouwd met drie identieke weerstanden en een voeding. Deze schakeling is een ...

1. serieschaking
2. parallelschakeling
3. gemengde schakeling

Gemengde schakeling

	U (V)	I (A)	R (Ohm)
R1			20
R2			43
R3			105
Totaal	12

Oefenopgave - Solar Impulse

De Solar Impulse is een eenpersoons vliegtuig dat zonne-energie gebruikt om te vliegen. Opvallend zijn de lange vleugels die vrijwel helemaal bedekt zijn met zonnecellen. Deze zonnecellen zetten de energie van het zonlicht om in elektrische energie, waarmee accu's worden opgeladen. De accu's leveren vervolgens de energie aan de motoren. 

Energieverliezen bij het op- en ontladen van de accu worden in deze opgave verwaarloosd.  

Het rendement van de zonnecellen is 20% en het rendement van de motoren is 60%. De motoren leveren een gemiddeld nuttig vermogen van 8,5 kW. 

   1.    Wat is het vermogen dat de zon moet leveren aan de zonnecellen om op dit
          vermogen te kunnen werken.

Het vliegtuig moet ook 's nachts kunnen vliegen. Veronderstel dat de accu's helemaal vol zijn als de nacht begint. De maximale energie-inhoud van de accu's samen is 110 kWh.

   2.   Bereken hoelang de accu's energie kunnen leveren aan de motoren.

Hiernaast is weergeven hoe het vermogen van het invallend zonlicht op de zonnecellen verloopt tijdens
24 uur. 

3.  Bepaal de hoeveelheid
      energie die de zonnecellen
      binnenkrijgen tijdens

      deze 24 uur.