Hoofdstuk 5 Elektriciteit

§2 EnergieverbruikGrootheid Symbool Eenheid Uitleg:

Vermogen P Watt (W) Watt is het aantal Joule per seconde  Energie E Joule (J) Energie (J) = vermogen (W) x tijd (s)

E = P x t

Vermogen P Watt (W)Tijd t Seconde

(s)Uren (h)

Rekenen met kWh Energie Kilowattuu

r (kWh)Energie = vermogen x tijdkWh = kW x h Dit gebruik je als het over veel energie gaat. Dus in huishoudens of bedrijven.

Vermogen  Kilo Watt (kW)

Tijd  Uren (h)

Stappenplan bij de formule: energie (J) = vermogen (W) x tijd (s)

1. Formule opschrijven 2. Tijd omrekenen naar aantal seconde3. 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 = P x t (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 sEnergie (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 kilowattuurEnergie = 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 kilowatt2. Bereken dan de energie in kWh3. 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 kW3. Bereken dan de energie in kWh1,5 x 2 = 3 kWh4. 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 30 joule per seconde. (30 W)b t = 8 x 60 x 60 = 28800 s

E = P x t = 30 W x 28800 s = 864 000 Jc P = 30 W = 0,030 kWE = P x t = 0,030 kW x 8 h = 0,24 kWhd 0,24 kWh x € 0,13 = € 0,03e 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 StroomkringWanneer 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 geschakeldDezelfde 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 9 V – 6 V = 3 V• 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 kWE = 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.

FormuleVermogen (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 op4. 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 6Va. 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: Stroomsterkte3. 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