Hoofdstuk 5 Elektriciteit

Hoofdstuk 5 Elektriciteit
§2 Energieverbruik
Grootheid
Symbool Eenheid
Uitleg:
Vermogen
P
Watt (W)
Watt is het aantal Joule per seconde
Energie
Vermogen
Tijd
E
P
t
Joule (J)
Watt (W)
Seconde
(s)
Uren (h)
Energie (J) = vermogen (W) x tijd (s)
E
= P
xt
Kilowattuu
r (kWh)
Kilo Watt
(kW)
Uren (h)
Energie = vermogen x tijd
kWh = kW x h
Rekenen met kWh
Energie
Vermogen
Tijd
Dit gebruik je als het over veel energie gaat.
Dus in huishoudens of bedrijven.
Stappenplan bij de formule:
energie (J) = vermogen (W) x tijd (s)
1. Formule opschrijven
2. Tijd omrekenen naar aantal seconde
3. Formule toepassen:
Energie in Joule = aantal Watt x aantal seconde
Maak de volgende opgave:
Vermogen stofzuiger: 1400W en staat 40 minuten
aan.
Wat is het energie verbruik in Joule?
Uitwerking
1. Schrijf de formule op:
E=Pxt
(eerste punt is binnen op de toets!)
2. Tijd omrekenen naar aantal seconde:
 40 minuten = 40 x 60 s = 2400 s
3. Formule toepassen:
Energie in Joule = aantal Watt x aantal seconde
Energie (J) = 1400 W x 2400 s
Energie (J) = 3 360 000 J
Reken de volgende sommen uit:
1. P= 50W , t = 20 s Wat is het energieverbruik
(Energie in Joule)
2. E = 150 J, t = 10 s Wat is het vermogen (P in
Watt)?
3. E = 500 J, P = 40W Hoelang heeft het
apparaat aangestaan? (t in seconde)
Uitwerkingen:
Stap 1: Formule opschrijven:
Energie (J) = Vermogen (W) x tijd (s)
E (J) = P (W) x t (s)
1. E = 50 W x 20 s
 E = 1000 J
2. 150 J = P (W) x 10 s
 P = 15 W
3. 500 J = 40 W x t (s)
 t = 12, 5 s
12 = 6 x 2
Kilowattuur (kWh)
Een kilowattuur is de hoeveelheid energie die je
gebruikt als je een apparaat van 1000 W (= 1
kW) 1 uur lang gebruikt.
Wil je het energieverbruik in kilowattuur
uitrekenen is de formule als volgt:
Energie = vermogen x tijd
(kWh)
(kW)
(h)
Rekenstappenplan met kilowattuur
Energie = vermogen x tijd
(kWh)
(kW)
(h)
Vb. 1 kWh kost 13 eurocent. Hoeveel kost het
om de stofzuiger van 1500 W 2 uur te
gebruiken?
1. Reken eerst het vermogen om naar kilowatt
2. Bereken dan de energie in kWh
3. En daarna hoeveel het kost.
Uitwerking
Vb. 1 kWh kost 13 eurocent. Hoeveel kost het om
de stofzuiger van 1500 W 2 uur te gebruiken?
1. Formule opschrijven: E (kWh) = P (kW) x t (h)
2. Reken daarna het vermogen om naar kilowatt
 1500 W = 1,5 kW
3. Bereken dan de energie in kWh
1,5 x 2 = 3 kWh
4. En daarna hoeveel het kost.
 3 kWh x 13 eurocent = 39 eurocent
Maak nu opgave 3 van test je zelf!
• Klaar? Maak dan ook de rest van test je zelf!
Uitwerking opgave 3 test jezelf
a
b
30 joule per seconde. (30 W)
t = 8 x 60 x 60 = 28800 s
E = P x t = 30 W x 28800 s = 864 000 J
c
P = 30 W = 0,030 kW
E = P x t = 0,030 kW x 8 h = 0,24 kWh
d
0,24 kWh x € 0,13 = € 0,03
e
Ja, want op de hele lange termijn gaat het wel
meetellen:
3 eurocent in 8 uur = 9 eurocent per dag = € 32,85
per jaar.
§3 Stroomkring
§3 Stroomkring
Wanneer loopt er stroom?
• Als alle onderdelen van de kring geleidend
met elkaar verbonden zijn, waardoor de
stroom van de pluspool van de batterij naar
de minpool van de batterij kan stromen
Welke stoffen geleiden stroom?
• Goed:
– Metalen en zout oplossingen (vb. keukenzout in
water)
• Slecht:
– Kunststoffen (Er zijn uitzonderingen maar dat zijn
technische hoogstandjes)
– Glas
– Hout
– Papier
Wanneer is deze stroomkring
gesloten? Wanneer gaat het lampje
branden?
Stroomkring schematisch weergeven:
Schakelschema
Serie of parallel?
Serie:
Alle lampjes zijn achter elkaar geschakeld
Dezelfde stroom loopt door alle lampjes
Vb. Kerstlampjes
Parallel schakeling
• Elk lampje heeft zijn eigen stroomkring.
• Elk lampje kun je apart aan en uit zetten.
Waar zouden jullie in dit
plaat je de schakelaars
tekenen? Om ze elk apart
aan en uit te kunnen zetten?
Parallel of serie?
• Let goed op je krijgt een demonstratie
Spanningsverdeling bij parallel en serie
Serie:
De spanning wordt verdeeld over het aantal
lampjes
Parallel:
De spanning blijft overal even groot.
Spanningsverdeling bij serie
schakeling.
• De spanning vb. van een batterij worden
verdeeld over 3 lampjes in serie.
• De spanningsbron is 9 volt.
• Hoeveel volt krijgt dan ieder lampje?
Oplossing:
9V : 3 lampjes = 3 V per lampje
Opgave 19
• 19 a
9V–6V=3V
• b Vermogen van 3 watt, dus 3 joule per seconde
• c Totale vermogen is 3 W + 1,5 W = 4,5 W, dus
iedere seconde verlaat 4,5 joule de batterij.
• d t = 10 x 60 = 600 s
E = P∙t = 4,5 W x 600 s = 2700 J
• e t = 10 / 60 = 0,167 h
P = 4,5 W = 0,0045 kW
E = P∙t = 0,0045 kW x 0,167 h = 0,00075 kWh
§4 Stroomsterkte
Cv installatie kun je zien als model voor de
stroomkring.
Stroomsterkte vs. spanning
• Spanning: Hoe graag stroom van + naar – wil
stromen.
• Stroomsterkte: Hoeveel stroom er vervoerd
wordt.
Nieuwe formule:
Vermogen = spanning x tijd
Wat kun je met deze formule?
- Als je het vermogen en spanning weet, de
stroomsterkte uitrekenen,
- Als je de spanning en de stroomsterkte weet,
het vermogen uitrekenen.
Formule
Vermogen (W) = spanning (V) x stroomsterkte (A)
P
=
U
x I
Stappenplan:
1. Wat is er gegeven?
2. Wat is er gevraagd?
3. Schrijf de formule op
4. Vul in wat je weet.
5. Reken uit wat je niet weet.
6. Schrijf het antwoord op. Let goed op
grootheden en eenheden!
Oefenopgave met:
Vermogen = Spanning x Stroomsterkte
• Maak opgave 7 en 8.
7: Lampje van 3 Watt wordt aangesloten op een
batterij van 6V
a. Hoeveel energie zet de lamp elke seconde
om in licht en warmte?
 3W = 3 Joule per seconde
b. Hoe groot is de stroomsterkte door de lamp?
Uitwerking opgave 7b
1. gegeven: Vermogen is 3 Watt,
Spanning is 6 Volt
2. Gevraagd: Stroomsterkte
3. Formule opschrijven:
Vermogen (W) = Spanning (V) x Stroomsterkte (A)
P (W) = U (V) x I (A)
4. Vul in wat je weet:
3 W = 6 V x I (A)
5. 6 V : 3W = 0,5 A
Opgave 8 Wb
Opdracht:
Op een typeplaatje van een boormachine staat
230V/600W