Auteur Laatst gewijzigd Licentie Webadres team NS 02 june 2017 CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie https://maken.wikiwijs.nl/72547 Dit lesmateriaal is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.
Inhoudsopgave Hoofdstuk 6 Elektriciteit Systeembord leerdoelen hoofdstuk 6 6.1 Elektriciteit om je heen 6.1.1 Elektriciteit om je heen. 6.1.2 Werking Elektriciteitscentrale 6.2 Energiegebruik inleiding Opdracht 6.2.1: Rekenen met vermogen opdracht 6.2.2: Rekenen met vermogen 6.2.3 Extra oefenopdrachten 6.3 Stroomkring Practicum 1: Stroomkringen 6.3.1 Stroomkring Practicum 2: geleiders en isolatoren 6.3.2 Serie- parallelschakeling 6.4 Stroomsterkte Practicum 3: Meten met de multimeter Practicum 4: Stroomsterkte in een parallelschakeling 6.4.1 Hoe groot is het vermogen? 6.4.2 Veiligheid Rekenvaardigheid Wetenschappelijke notatie PO Elektrisch vermogen Antwoorden antwoorden 6.2 Antwoorden 6.3 Antwoorden 6.4 Antwoorden: 6.4.1 Hoe groot is het vermogen antwoorden: 6.4.2 Veiligheid Oefentoetsen Oefentoest Onthouden en begrijpen Oefentoets Toepassen en Integreren Antwoorden oefentoets toepassen en integreren Pagina 1
Over dit lesmateriaal Pagina 2
Hoofdstuk 6 Elektriciteit Systeembord Uitvoering Systeembord kn.nu/ww.6bb1862 (docx, maken.wikiwijs.nl) leerdoelen hoofdstuk 6 Pagina 3
1. Kunnen benoemen van verschillende spanningsbronnen 2. De functie van spanningsbronnen kunnen noemen 3. Werking van een elektriciteitscentrale kunnen uitleggen 4. Uitleggen wat de functie van elektriciteit is 5. Begrijpen wat de functie van elektronen is 6. Begrijpen wat vermogen is 7. Bereken van Elektrische energie (E) met de formule 8. Bereken van vermogen (P)met de formule 9. Bereken van tijd (t) met de formule 10. Omrekenen van eenheden van tijd, vermogen en Elektrische energie 11. Kosten van energieverbuik kunnen berekenen 12. Tekenen van een stroomkring 13. Begrijpen werking van een stroomkring en stroom 14. Begrijpen geleiding en isolatie 15. Tekenen en bouwen van parallel- en serieschakelingen 16. Begrijpen verschil tussen serie- en parallelschakeling 17. Rekenen met formule P = U*I 18. Begrijpen wat kortsluiting is 19. Berekenen stroomsterkte Pagina 4
20. Werking beveiliging 6.1 Elektriciteit om je heen leerdoelen die centraal staan in paragraaf 6.1 1. Kunnen benoemen van verschillende spanningsbronnen 2. De functie van spanningsbronnen kunnen noemen 3. Werking van een elektriciteitscentrale kunnen uitleggen 4. UItleggen wat de functie van elektriciteit is 5. Begrijpen wat de functie van elektronen is 6.1.1 Elektriciteit om je heen. Vraag 1 Leg uit met natuurkundige woorden wat je verstaat onder het begrip elektrische spanning. Google ook eens naar 'Spanning Volt' Vraag 2 Welke soorten spanningbronnen ken je nog meer naast een batterij en accu? Vraag 3 Welk symbool gebruiken we voor de grootheid spanning? En welke eenheid met symbool hoort er bij de spanning? Vraag 4 Wat wordt er bedoeld met het lichtnet? Pagina 5
Vraag 5 Noem 5 apparaten die jullie thuis gebruiken die aangesloten zijn op een spanning van 230 V Vraag 6 Elk elektrisch apparaat heeft zijn eigen spanningsbron met bijbehorende spanning. Bijna alle apparaten thuis (zonder adapter) werken op 230 V. Een mobieltje werkt over het algemeen op een veel lagere spanning; tussen de 5 en de 10 V. Waarom zou dit zo zijn? Vraag 7 In welke vormen van energie wordt elektrische energie omgezet in een mobieltje? Welke vorm van energie ken je nog meer uit het vorige hoofdstuk? Vraag 8 Bekijk het filmpje over Energie: https://www.youtube.com/watch?v=uhoiymymgf0 Welke energiebronnen worden er gebruikt voor het produceren van elektrische energie? Vraag 9 Welke voordelen en nadelen hebben deze energiebronnen? Pagina 6
Vraag 10 Leg in je eigen woorden uit wat je verstaat onder het begrip elektriciteit. Vraag 11 In de tekst 'Wat is elektriciteit' op blz 125 gesproken over dat er kennelijk iets beweegt bij elektriciteit. Wat beweegt er, en wat vervoeren deze deeltjes dan eigenlijk? Vraag 12 Welke symbool heeft de grootheid energie en in welke eenheid (met symbool) wordt dit uitgedrukt? Vraag 13 Welk voordeel heeft een stopcontact van 230 V ten opzichte van een accu van 12 V als we het hebben over energie? Vraag 14 Reken de volgende waarden om in de bijbehorende eenheid: 12 V =.. kv 380000 V = kv 15000 mv =. V 250000 mv =. kv 8550 kj =. J 2,6 MJ =.. J Pagina 7
6.1.2 Werking Elektriciteitscentrale Klik op de onderstaande link om het filmpje op te starten over: Hoe werkt een Elektriciteitscentrale. Werken in een elektriciteitscentrale. kn.nu/ww.f592847 (edpuzzle.com) AT23: https://edpuzzle.com/join/edhigme AT24: https://edpuzzle.com/join/ebnefli 6.2 Energiegebruik Leerdoelen bij deze paragraaf 6 tot en met 11 6. Begrijpen wat vermogen is 7. Bereken van Elektrische energie (E) met de formule 8. Bereken van vermogen (P)met de formule 9. Bereken van tijd (t) met de formule 10. Omrekenen van eenheden van tijd, vermogen en Elektrische energie 11. Kosten van energieverbuik kunnen berekenen inleiding Bekijk de onderstaande filmpjes over energieverbruik Energieverbruik kn.nu/ww.3d3d782 (youtube.com) film energieverbruik 2 kn.nu/ww.4b3cac3 (youtube.com) Ga verder met opdracht 6.2.1 Opdracht 6.2.1: Rekenen met vermogen Bij het begrip elektrisch vermogen horen verschillende lastige begrippen. Al deze lastige begrippen moet je kennen en kunnen gebruiken voor de toets, maar ook in de derde klas. Hoe handig zou het zijn als je voor elk begrip een korte uitleg video hebt. Bij deze opdracht ga je dat als klas voor alle onderwerpen maken Pagina 8
Opdracht: Maak een video waarin je 1 van de begrippen die horen bij Elektrisch vermogen uitlegt. Deze begrippen staan in de onderstaande lijst. Elk begrip mag maar 1 keer gekozen worden. Doel: Je zorgt er met de klas voor dat alle begrippen worden uitgelegd. Tijd: je krijgt 2 lessen de tijd om dit uit te werken. Hoe: Om de film te maken heb je verschillende opties. Je kunt zelf een filmpje opnemen en daar later tekst aan toe kunnen voegen met bijvoorbeeld Cutecut Je kunt ook een animatie maken met behulp van powtoon hier kun je zowel tekst als gesproken tekst bij voegen. Andere zelf bedachte optie. Werkwijze: Stap 1: zoek eerst informatie op over je onderwerp. Zorg dat jij precies weet hoe het werkt voordat je het gaat uitleggen Stap 2: maak een script. Schrijf uit wat je wilt filmen, hoe je dat erop wilt hebben en wat je wilt zeggen Stap 3: bespreek je script met je docent voordat je begint met opnemen Stap 4: maak de film Stap 5: zet de film in de dropbox van de klas zodat iedereen deze kan bekijken Lijst met onderwerpen: a. Wat(t) is vermogen. b. Berekenen van vermogen met de formule. c. Berekenen van tijd met formule. d. Bereken van energieverbuik met formule. e. Omrekenen van eenheden. f. Berekenen van de kosten van het gebruik van apparaten Afronden: Je plaatst je filmpje na goedkeuring van je docent in de dropbox van je klas opdracht 6.2.2: Rekenen met vermogen Opdracht: Maak rekenopdrachten bij de rekenonderwerpen van opdracht 1. Doel: Zorgen voor rekenopdrachten bij alle onderwerpen van opdracht 1 (b tot en met f). Je maakt 2 eenvoudige rekenopdrachten en je maakt 4 moeilijke rekenopdrachten. Je zorgt ook voor uitwerkingen op deze vragen. Pagina 9
Tijd: je krijgt twee lessen de tijd om deze opdracht af te ronden Hoe: Je werkt in tweetallen Je kiest een ander onderwerp dan het onderwerp die je bij opdracht 1 hebt gekozen Je zorgt ook voor uitgewerkte antwoorden Werkwijze: Stap 1: kijk de video van je onderwerp Stap 2: bedenk 2 eenvoudige vragen en werk deze uit Stap 3: laat deze controleren door je docent Stap 4: bedenk 4 moeilijke opdrachten en werk deze uit Stap 5: laat deze opdrachten controleren door je docent Stap 6: plaats je opdrachten met je uitwerkingen in de dropbox van je klas Afronding: Je rond je opdracht af door deze te plaatsen op de dropbox van je klas 6.2.3 Extra oefenopdrachten 1. Omrekenen a. 1 kwh =... J b. 230 J =... kj c. 1409 mj =... J d. 9,8 *10 5 J =... kwh e. 405 kwh =... kj f. 788 J =... kwh g. 6778 kj =... kwh h. 7,30 h =... min i. 0,50 h =... min j. 105 min =... h k. 55 min =...h l. 0,60 h =... min 2. Rekenopdrachten a. Een lamp met het vermogen van 45 W staat 2 uur en 15 min aan. Bereken de hoeveelheid gebruikte energie b. Een lamp met een vermogen van 0,089 kw staat 167 min aan. Bereken de hoeveelheid gebruikte energie c. Een lamp met een vermogen van 0,108 kw staat 4 uur en 55 min aan. Bereken de hoeveelheid gebruikte energie in J. d. Een koelkast gebruikt in totaal 0,876 kwh per dag. Bereken hoelang de koelkast elke Pagina 10
dag aanstaat als de koelkast een vermogen van 170 W heeft. e. Een strijkijzer staat 42 min aan, in die tijd verbruikt het strijkijzer 2,18 *10 6 J aan Energie. Bereken het vermogen van het strijkijzer. f. Een wasmachine staat 1 uur en 39 min aan. Er wordt in die tijd 1,85 kwh aan energie verbruikt. Bereken het vermogen van de wasmachine in W. 3. In een huis staan de volgende apparaten: 1 waterkoker( vermogen 1,8 kw en staat per week 3 uur en 15 min aan, televisie (525 W en staat per dag 4 uur en 48 min aan), een lamp van 50 W die elke dag 258 min aanstaat en 3 lampen van 21 W die elk elke dag 3 uur en 35 min aanstaan. Prijs voor 1kWh is 19 cent a. Bereken de hoeveelheid gebruikte energie per week in J b. Bereken de hoeveelheid gebruikte energie per jaar in kwh. c. Bereken hoeveel geld het kost om een heel jaar tv te kijken d. De lamp van 50 W wordt vervangen door een LEDlamp met een vermogen van 7 W. Bereken hoeveel geld je daarmee bespaart. e. Een Ledlamp kost 25 euro. Bereken hoeveel jaar het duurt voordat de LEDlamp zichzelf heeft terugverdiend. 6.3 Stroomkring Leerdoelen bij paragraaf 6.3 Stroomkring: 12. Tekenen van een stroomkring 13. Begrijpen werking van een stroomkring en stroom 14. Begrijpen geleiding en isolatie 15. Tekenen en bouwen van stroom- en serieschakelingen 16. Begrijpen verschil tussen serie- en parallelschakeling Practicum 1: Stroomkringen Practicum 1A Stroomkring Doel: Maak met zo min mogelijk materialen een lampje branden. Benodigdheden: Voedingskast (soort batterij) lamp... Uitvoering: De spanning op het spanningskastje mag niet hoger zijn dan 5,0 V (onderste display) Zelf bedenken Vragen bij de proef: Maak een tekening met natuurkundige symbolen van de schakeling Pagina 11
Practicum 1B Serieschakeling Doel: Kun je beide lampen van een serieschakeling in 1 keer aan doen met behulp van 1 schakelaar? En kun je beide lampen in een serieschakeling onafhankelijk van elkaar aan doen met behulp van 1 schakelaars? Benodigdheden: Stroomkast 2 lampen 1 schakelaar snoeren Uitvoering: De spanning op het spanningskastje mag niet hoger zijn dan 5,0 V (onderste display) Bouw de opstelling van figuur 1 De rest verder bedenken Vragen bij de proef: Noteer de felheid van het licht van de lampen Practicum 1C Parallelschakeling Doel: Kun je beide lampen van een parallelschakeling in 1 keer aan doen met behulp van 1 schakelaar? En kun je beide lampen in een parallelschakeling onafhankelijk van elkaar aan doen met behulp van 1 schakelaars? Benodigdheden: Stroomkast 2 lampen 1 schakelaar snoeren Uitvoering: De spanning op het spanningskastje mag niet hoger zijn dan 5,0 V (onderste display) Bouw de opstelling van figuur 2 De rest verder bedenken Vragen bij de proef: Noteer de felheid van het licht van de lampen Pagina 12
6.3.1 Stroomkring Bekijk het volgende filmje over De Stroomkring. De Stroomkring kn.nu/ww.d02b1f7 (youtube.com) Vragen bij paragraaf 6.3 Stroomkring: 1. Leg aan de hand van een voorbeeld uit wat wordt bedoeld met een stroomkring. 2. Een batterij heeft een pluspool en een minpool. Hoe gaat de stroom door de stroomkring? 3. Een stroomkring kan 'gesloten' zijn en 'onderbroken'. Wat wordt hier mee bedoeld? 4. Teken met de symbolen uit bron 2 (blz 131) een schakelschema een gesloten stroomkring en een onderbroken stroomkring bestaande uit 2 lampjes, een batterij, een schakelaar en snoeren. 5. Wanneer spreekt men bij de natuurkunde over een geleider als men het over elektriciteit heeft? 6. Hoe noemen we een stof die elektriciteit niet of nauwelijks geleidt? 7. Hieronder staan een aantal stoffen. Maak een rij met stoffen die elektriciteit geleiden en een rij met stoffen die elektriciteit niet geleiden; Aluminium, rubber, hout, koper, glas, ijzer, porselein, papier, glas, zeewater. Practicum 2: geleiders en isolatoren Pagina 13
figuur 1 Practiicum 2: geleiders en isolatoren Doel: onderzoeken welke stoffen geleiders en isolatoren zijn. Benodigdheden: voedingskast Lamp Draden Uitvoering: 2 krokodillenbekklemmen verschillende materialen om te onderzoeken Bouw de opstelling van figuur 1 Laat je opstelling controleren Zet het voedingskastje op 5,0 V De spanning op het spanningskastje mag niet hoger zijn dan 5,0 V (onderste display) Test de werking van je opstelling door de krokodillenbekklemmen met elkaar in aanraking te laten komen. Gaat het lampje branden? Dan is je opstelling goed. Gaat je lampje niet branden dan vraag je hulp bij de docent of toa. Doe verschillende stoffen tussen de krokodillenbekklemmen. Noteer je waarnemingen in een tabel. Zet in je tabel de soort stof en niet het voorwerp. 6.3.2 Serie- parallelschakeling Bekijk het volgende filmpje over Serie- en parallelschakelingen Pagina 14
Serie- en Parallelschakeling. kn.nu/ww.70f2827 (youtube.com) Vragen bij paragraaf 6.3 Stroomkring. 1. Schakelschema's a. Teken een schakelschema waarin 2 lampjes (L1 en L2) parallel geschakeld zijn en aangesloten op een batterij. b. Wat kun je zeggen over de stroomkring in vraag 1a? c. Je wilt de lampjes L1 en L2 uit vraag 1a graag afzonderlijk aan en uit kunnen doen. Teken dit in je schakelschema. d. Wat kun je zeggen over de stroomkring uit vraag 1c wanneer beide lampjes uit zijn? 2. Thuis staan verschillende apparaten in de huiskamer; een tv, verschillende lampen en een radio. Dan gaat één van de lampen kapot. a. Heeft het kapot gaan van één van de lampen invloed op het branden van de andere lampen? b. Wat kun je zeggen over hoe de stopcontacten thuis geschakeld zijn? 3. Drie dezelfde lampjes worden in serie aangesloten op een batterij van 9V samen met een schakelaar. a. Teken een schakelschema van deze opstelling. b. Hoe groot is de spanning die elk lampje krijgt in deze opstelling? c. De lampjes uit vraag 3 zijn zo gemaakt dat ze het beste werken bij een spanning van 9V. Wat kun je zeggen over de manier hoe de lampjes branden in vraag 3b? d. Hoe komt de energie benodigd voor het branden van de lampjes bij de lampjes terecht? e. Hoe wordt de energie over de lampjes verdeeld? 4. 3 dezelfde lampjes worden parallel aangesloten op een batterij van 9V. Elk lampje kan afzonderlijk aan en uit worden geschakeld met een schakelaar. a. Teken een schakelschema van deze opstelling. b. Wat kun je zeggen over de spanning die elk lampje krijgt in deze opstelling wanneer de stroomkring gesloten is voor elk lampje? c. Wat kun je zeggen over de manier hoe de lampjes branden in de opstelling uit vraag 4b? d. Wat kun je vertellen over de benodigde energie die nodig is om de lampjes te laten branden?. 5. In een minikerstboom zit een kerstverlichting met 8 lampen. Al deze lampen zijn serie geschakeld. a. Teken het schakelschema van deze opstelling b. Het laatste lampje van de kerstverlichting gaat kapot. Leg uit wat er gebeurt met de stroom door lamp 1. c. Leg uit of lamp 7 nog kan branden. 6.4 Stroomsterkte Pagina 15
In deze paragraaf worden de leerdoelen 17 tot en met 20 behandeld 17. Rekenen met formule P = U*I 18. Begrijpen wat kortsluiting is 19. Berekenen stroomsterkte 20. Werking beveiliging Practicum 3: Meten met de multimeter figuur 1 Pagina 16
figuur 2 figuur 3 Pagina 17
figuur 4 figuur 5 Pagina 18
figuur 6 figuur 7 Pagina 19
figuur 8 Practicum 3: Meten met een multimeter figuur 9 Doel: Leren aansluiten van de multimeter als amperemeter en als voltmeter. Inleiding: Pagina 20
Een multimeter is een meetinstrument waarmee je verschillende grootheden in een elektrische schakeling kunt meten. Je kunt er bijvoorbeeld de stroomsterkte mee meten, maar ook de spanning of de weerstand. Daarvoor moet je de multimeter wel op de juiste manier gebruiken. Je gaat leren hoe je de multimeter aansluit als voltmeter in practicum 3A en je leert hoe je een multimeter aansluit als amperemeter in practicum 3B Practicum 3A: Meten van de spanning met de multimeter Doel: Leren aansluiten van de multimeter als voltmeter. Benodigdheden: 1 Multimeter (figuur 1) 2 lamp Voedingskast Snoeren Schakelaar Uitvoering: Stel de spanningsbron in op 5,0 V. De spanning op het spanningskastje mag niet hoger zijn dan 5,0 V (onderste display) Stel de Multimeter in op het meetbereik van 20 V, figuur 1. Maak de opstelling zoals getekend in figuur 2. Gebruik voor het meten van de spanning met de multimeter de aansluitpunten COM en VmA Figuur 3. Laat je opstelling controleren. Noteer je meting in je schrift. Maak de opstelling zoals getekend in figuur 4. Laat je opstelling controleren. Noteer je meting in je schrift. Maak de opstelling zoals getekend in figuur 5. Laat je opstelling controleren. Noteer je meting in je schrift. Practicum 3B: Meten van de stroomsterkte met de multimeter Pagina 21
Doel: Leren aansluiten van de multimeter als amperemeter. Benodigdheden: 1 Multimeter (figuur 1) 2 lamp Voedingskast Snoeren Schakelaar Uitvoering: Stel de spanningsbron in op 5,0 V. De spanning op het spanningskastje mag niet hoger zijn dan 5,0 V (onderste display) Stel de Multimeter in op het meetbereik van 10A. figuur 6 Let op: Een amperemeter staat altijd in serie met een ander apparaat! Maak de opstelling zoals getekend in figuur 7. Gebruik voor het meten van de stroomsterkte met de multimeter de aansluitpunten COM en 10A DC Figuur 8. Laat je opstelling controleren. Noteer je meting in je schrift. Maak de opstelling zoals getekend in figuur 9. Laat je opstelling controleren. Noteer je meting in je schrift. Vragen bij de proef: 1. Op welke manier moet je een voltmeter schakelen? 2. Op welke manier moet je een stroommeter schakelen? 3. Wat gebeurt er met de stroom in een stroomkring? Practicum 4: Stroomsterkte in een parallelschakeling Pagina 22
figuur 1 figuur 2 Pagina 23
figuur 3 figuur 4 Pagina 24
figuur 5 Pagina 25
figuur 6 Pagina 26
figuur 7 Practicum 4: Stroomsterkte in een Parallelschakeling Doel: Achterhalen van de formule voor het berekenen van de totale stroomsterkte in een parallelschakeling. Benodigdheden: 3 lampen multimeter voedingskast Snoeren Uitvoering: De spanning op het spanningskastje mag niet hoger zijn dan 5,0 V (onderste display) Maak de opstelling van figuur 1. Laat je opstelling controleren. Pagina 27
Noteer de meting in de tabel. Maak de opstelling van figuur 2. Laat je opstelling controleren. Noteer de meting in de tabel. Maak de opstelling van figuur 3. Laat je opstelling controleren. Noteer de meting in de tabel Maak de opstelling van figuur 4. Laat je opstelling controleren. Noteer de meting in de tabel. Maak de opstelling van figuur 5. Laat je opstelling controleren. Noteer de meting in de tabel. Maak de opstelling van figuur 6. Laat je opstelling controleren. Noteer de meting in de tabel. Maak de opstelling van figuur 7. Laat je opstelling controleren. Noteer de meting in de tabel. Waarnemingen: Tabel 1 aantal lampen Totale stroomsterkte (A) Stroomsterkte (A) door lamp 1 Stroomsterkte (A) door lamp 2 Stroomsterkte (A) door lamp 3 2 XXXXXXXXXXX 3. 6.4.1 Hoe groot is het vermogen? 1. Rekenen met symbolen a. Neem onderstaande tabel over en vul in Naam grootheid Symbool grootheid Naam eenheid Symbool eenheid Pagina 28
Watt volt A b. Verander de formule zo dat je de stroomsterkte zou kunnen uitrekenen. c. Verander de formule zo dat je de spanning zou kunnen uitrekenen 2. Omrekenen a. 15 ma =... A b. 0,0032 ma =...A c. 9,0 A =... ma d. 0.0045 ma =... A 3. Standaard sommen a. Bereken P als I= 5,0 A en U = 1,8 V b. Bereken P als I = 325 ma en U = 70 V c. Bereken I als P = 150 W en U = 62,8 V d. Bereken I als P = 1,2 kw en U = 180 V e. Bereken U als P = 1,58 W en I = 0.0053 A f. Bereken U als P = 0.25 kw en I = 475 ma 4. Staafmixer In de keuken staat de lamp (50 W) aan, de koelkast (350 W) en de magnetron (800 W) a. Bereken de stroom door de lamp. b. Bereken de stroom door de magnetron. c. Bereken de stroom door de koelkast. d. Bereken de totale stroom door de drie apparaten. e. Leg uit hoe de apparaten geschakeld moeten zijn. f. Wanneer ook een staafmixer wordt gebruikt stijgt de totale stroom naar 6,08 A. Bereken het vermogen van de staafmixer g. Er mag maximaal 10 A aan stroom door de draden naar de keuken lopen. Wanneer er meer dan 10 A aan stroom naar de keuken loop gaat de smeltzekering erdoor. De eigenaar van de woning wil ook nog een vriezer installeren in de keuken. De vriezer heeft een vermogen van 950 W. Laat door een bereking zien of dat zou kunnen in combinatie met alle 4 de andere apparaten. Pagina 29
5. Kerstverlichting Bij een kerstverlichting zijn alle lampen Serie geschakeld. Op de verpakking staan de volgende gegevens: Spanning is 196 V. Totale vermogen is 78 W. Er zitten 82 lampen aan de kerstverlichting a. Leg uit waarom alle lampen uit gaan als er 1 lamp kapot gaat. b. Bereken de totale stroomsterkte. c. Beredeneer wat de stroomsterkte door 1 lamp is. d. Bereken de spanning en het vermogen van 1 lamp. 6. Weerstanden Van een elektrische schakeling zoals in afbeelding 1. Zijn de volgende gegevens bekend: weerstand 1 (R1) en Weerstand 2(R2) zijn dezelfde weerstanden. Door weerstand 1 gaat een stroom van 2,41 A. Over weerstand 3 staat een spanning van 9,4 V. Bereken het vermogen van weerstand 2. 7. Woonkamer In de woonkamer zit jij tv te kijken. Je moeder is aan het strijken en er staat ook nog een lamp aan van 50 W. Het strijkijzer heeft een vermogen van 150 W. De totalestroomsterke is 1.80 A. Bereken het vermogen van de tv. 6.4.2 Veiligheid 1. Veiligheid De zekering (smeltzekering) en de aardlekschakelaar zijn 2 belangrijke manieren om de veiligheid van elektriciteit te vergroten. Leg de functie en het doel van beide maatregelen uit. 2. Lampen Bereken hoeveel lampen van 50 W je maximaal in huis aan kan doen zonder dat de smeltzekering van 10 A erdoor gaat. Pagina 30
3. Keuken Ín de keuken staat een elektrische kookplaat (0,75 kw), een koelkast van 500 W, een keukenapparaat (0,34 kw) a. Bereken de totale stroomsterkte. Vervolgens wordt de oven op 800 W ingesteld. b. Laat door middel van een berekening zien dat de zekering erdoor gaat. c. Wat moet je doen om toch alle apparaten tegelijk te laten werken zonder dat de zekering erdoor gaat. 4. Auto In de auto zit een smeltzekering van 10 A er zit een accu met een spanning van 230 V in de auto. Jhonnie wil een nieuwe geluidsinstallatie in zijn auto hebben. Hij heeft een subwoofer gekocht met een vermogen van 1,2 kw en verder nog 4 boxen van elk 0,29 kw. Laat door middel van een berekening zien of dit samen op een smeltzekering van 10 A kan. Rekenvaardigheid Wetenschappelijke notatie Bestudeer Blz 142 en 143 Rekenvaardigheid Wetenschappelijke Notatie. Let op bij het gebruik van de rekenmachine wanneer je machten van 10 gebruikt. Bij de wiskunde heb je geleerd om 1,3 x 10 2 in te tikken op je rekenmachine als; (tussen accolades is een toets op je rekenmachine) "1" "," "3" "x" "10" "^" "2". Dit kan problemen geven als je delingen gaat berekenen wanneer je de machten van 10 niet tussen haakjes zet. Een manier die eenvoudiger is, is het gebruik van de functie "EXP" op je rekenmachine; Die betekent namelijk al x10 tot de macht... Makkelijker is dus op je rekenmachine intikken: "1" "," "3" "EXP" "2" Maak de volgende rekenopdrachten. Wetenschappelijke notatie maken.wikiwijs.nl/p/questionnaire/standalone/2074715 Vraag 1 Schrijf de volgende getallen om naar machten van 10 0,016 m =... m 110000 V =... V 380 kv =... V 4 Tbyte =... byte 0,035 ma =... A Pagina 31
Vraag 2 Zet de getallen in volgorde van toenemende grootte a. 9 GW b. 45kW c. 27Mw d. 33mW vraag 3 Bereken de volgende opgaven met je rekenmachine en gebruik daarbij de EXP-functie. 6,2x10 2 x 4,72x10 6 =... 3,5x10 2 x 4,21x10 2 =... 7,32x10 5 x 13x10-2 =... 6,89x10 8 x 9,2x10-5 =... 34x10 4 x 1,53x10-7 =... Vraag 4 Erik sluit een lampje aan van 30mW op een spanningsbron van 3 Volt. Het lampje brandt vervolgens 2,5 uur. Bereken het energieverbruik in Joule. (schrijf je antwoord in machten van 10) Vraag 5 Een gemiddeld gezin verbruikt ongeveer 3500kWh per jaar. Hoeveel MJ is dat per dag? (Antwoord in machten van 10) Vraag 6 Pagina 32
Een stofzuiger van 1,8kW wordt aangesloten op het lichtnet. Bereken de stroomsterkte in ma. (antwoord in machten van 10) Vraag 7 In een computerruimte staan 60 computers met monitor die elk een vermogen hebben van 215W. De computers staat 9 uur per dag aan. Bereken het energieverbruik in kwh per jaar. PO Elektrisch vermogen Inleiding Bij dit PO krijg je een aantal weerstanden of lampen waarvan je het vermogen moet bepalen. Je bereid dit voor, voert de proef uit en legt dit vast in een verslag. Voor dit geheel krijg je een cijfer, hoe je cijfer tot stand komt staat in het nakijkmodel onderaan het voorschrift. Veel succes Doel: Bepalen van het vermogen van onbekende lampen of weerstanden Benodigdheden: uitvoering: Voedingskast snoeren Onbekende lampen of weerstanden 1 multimeter De spanning op het spanningskastje mag niet hoger zijn dan 5,0 V (onderste display) Zelf bedenken Nakijkmodel: PO Elektrisch vermogen klas 2 Pagina 33
Namen: Voorbereiding Juiste schakelschema s getekend (2 * 9) Schakelschema met potlood getekend (4) Voorbereiding handgeschreven (3) Totaal voorbereiding (max 25)[1] Uitvoering[2] Bouwen opstelling 1 e keer goed = 35 2 e keer goed = 20 3 e keer goed = 10 Lamp heel terug en alles netjes opgeruimd(5) Totaal uitvoering (Max 40) Verslag Waarnemingen in overzichtelijke tabel (5) Berekeningen correct en met formules (10)[3] Conclusie in overeenstemming met waarnemingen (5) Discussie, wat kan beter/moet anders. Hier geen samenwerking of planning noemen (10) Algemene stijl (totaal 5) Zinnen correct Nederlands[4] Totaal verslag (max 35) Totaal (max 100) Cijfer = punten/10 [1] Bij geen voorbereiding aanwezig op dag van uitvoering dan 0 punten noteren voor de voorbereiding [2] Na drie maal controle opstelling niet goed gebouwd dan 0 punten noteren en juiste opstelling bouwen [3] Berekening volgens stappenplan [4] Per taal of schrijffout 1 punt in mindering brengen met een max van 5 punten Pagina 34
Nakijkmodel PO ELektrisch vermogen kn.nu/ww.f465609 (pdf, maken.wikiwijs.nl) Antwoorden antwoorden 6.2 Antwoorden 6.2.3 Extra oefenopdrachten 1. Omrekenen a. 1 kwh = 3600000 J b. 230 J delen door 1000 = 0,230 kj c. 1409 mj delen door 1000 = 1,409 J d. 9,8 *10 5 J delen door 3600000 = 0,27 kwh e. 405 kwh keer 3600000, dan delen door 1000 = 1,5 *10 6 kj f. 788 J delen door 3600000 = 2,2 *10-4 kwh g. 6778 kj keer 1000, dan delen door 3600000 = 1,9 kwh h. 7,30 h keer 60 = 438 min i. 0,50 h keer 60 = 30 min j. 105 min delen door 60 = 1,75 h k. 55 min delen door 60 = 0,92h l. 0,60 h keer 60 = 36 min 2. Rekenopdrachten a. Een lamp met het vermogen van 45 W staat 2 uur en 15 min aan. Bereken de hoeveelheid gebruikte energie P = 45 W / 1000 = 0,045 kw t = 2 uur en 15 min = 2,25 uur E = P x t => 0,045 kw x 2,25 h = 0,101 kwh a. Een lamp met een vermogen van 0,089 kw staat 167 min aan. Bereken de hoeveelheid gebruikte energie P = 0,089 kw t = 167 min / 60 = 2,783 h E = P x t => 0,089 kw x 2,783 h = 0,248 kwh a. Een lamp met een vermogen van 0,108 kw staat 4 uur en 55 min aan. Bereken de hoeveelheid gebruikte energie in J. P = 0,108 kw t = 4 uur en 55 min = 4 uur + 55/60 = 0,92 uur = 4,92 uur E = P x t => 0,108 kw x 4,92 h = 0,531 kwh x 3600000 = 1911600 J a. Een koelkast gebruikt in totaal 0,876 kwh per dag. Bereken hoelang de koelkast elke dag aanstaat als de koelkast een vermogen van 170 W heeft. Pagina 35
E = 0,876 kwh per dag P = 170 W / 1000 = 0,170 kw E = P x t => t = E / P => t = 0,876 / 0,170 = 5,15 uur per dag a. Een strijkijzer staat 42 min aan, in die tijd verbruikt het strijkijzer 2,18 *10 6 J aan Energie. Bereken het vermogen van het strijkijzer. t = 42 min / 60 = 0,7 uur E = 2,18 * 10 6 J / 3600000 = 0,6055 kwh E = P x t => P = E / t => 6,055 / 0,7 = 8,65 kw a. Een wasmachine staat 1 uur en 39 min aan. Er wordt in die tijd 1,85 kwh aan energie verbruikt. Bereken het vermogen van de wasmachine in W. t = 1 uur en 39 min = 1 uur + 39/60 = 0,65 uur = 1,65 uur E = 1,85 kwh E = P x t => P = E / t => 1,85 / 1,65 = 1,12 kw x 1000 = 1120 W 1. In een huis staan de volgende apparaten: 1 waterkoker( vermogen 1,8 kw en staat per week 3 uur en 15 min aan, televisie (525 W en staat per dag 4 uur en 48 min aan), een lamp van 50 W die elke dag 258 min aanstaat en 3 lampen van 21 W die elk elke dag 3 uur en 35 min aanstaan. Prijs voor 1kWh is 19 cent a. Bereken de hoeveelheid gebruikte energie per week in J P waterkoker = 1,8 kw, tijd: 3 uur en 15 min = 3,25 uur P televisie = 525 W / 1000 = 0,525 kw, tijd: 4 uur en 48 min = 48/60=0,8 + 4 = 4,8 uur P lamp = 50 W / 1000 = 0,05 kw, tijd 258 min / 60 = 4,3 uur P 3 lampen = 3 x 21 W = 63 W /1000 = 0,063 kw, tijd 3 uur en 35 min = 35/60 = 0,583 + 3 = 3,583 uur Vermogen P in kw Tijd t in uur Energie E in kwh Waterkoker 1,8 kw 3,25 uur 5,85 kwh Televisie 0,525 kw 4,8 uur x 7 = 33,6 h 17,64 kwh Lamp 0,05 kw 4,3 uur x 7 =30,1 h 1,505 kwh 3 lampen 0,063 kw 3,583 uur x 7 = 25,081 h 1,5801 kwh Totaal 26,58 kwh 8,811 kwh x 360000 = 9567037 Joule per week a. Bereken de hoeveelheid gebruikte energie per jaar in kwh. Zie antwoord a a. Bereken hoeveel geld het kost om een heel jaar tv te kijken 1 kwh = 19 cent => 17,64 kwh per week x 52 = 917,28 kwh x 0,19 = 174,28 euro a. De lamp van 50 W wordt vervangen door een LEDlamp met een vermogen van 7 W. Bereken hoeveel geld je daarmee bespaart. Pagina 36
Lamp 50 W = 1,505 kwh per week x 0,19 cent = 0,28595 euro / 50 * 7 = 0,040033 euro dus je bespaart 0,2459 euro per week (ongeveer 25 cent) a. Een Ledlamp kost 25 euro. Bereken hoeveel jaar het duurt voordat de LEDlamp zichzelf heeft terugverdiend. 25 euro / 0,25 euro per week = 100 weken / 52 = 1,92 jaar Antwoorden 6 2 3 Extra oefenopdrachten.docx kn.nu/ww.48b623d (docx, maken.wikiwijs.nl) Antwoorden 6.3 Antwoorden 6.4 Antwoorden: 6.4.1 Hoe groot is het vermogen 1. Rekenen met symbolen a. Neem onderstaande tabel over en vul in Naam grootheid Symbool grootheid Naam eenheid Symbool grootheid Vermogen P Watt W Spanning U volt v Stroomsterkte I Ampére A b. Verander de formule zo dat je de stroomsterkte zou kunnen uitrekenen. P = U * I I = P/U c. Verander de formule zo dat je de spanning zou kunnen uitrekenen U = P/I 2. Omrekenen a. 15 ma = 0,015 A b. 0,0032 ma = 3,2 * 10-6 A c. 9,0 A = 9000 ma d. 0.0045 ma = 4,5 * 10-6 A Pagina 37
3. Standaard sommen a. Bereken P als I= 5,0 A en U = 1,8 V P = U * I P = 1.8 * 5,0 = 9,0 W b. Bereken P als I = 325 ma en U = 70 V I = 325 ma = 0,325 A U = 70 V P = U * I P = 0,325 * 70 = 22,75 W c. Bereken I als P = 150 W en U = 62,8 V P = 150 W U = 62,8 V I =? P = U* I I = P/U I = 150/62,8 = 2,39 A d. Bereken I als P = 1,2 kw en U = 180 V P = 1,2 kw = 1200 W U = 180 V I =? P = U * I I = P/U I = 1200/180 = 6.67 A e. Bereken U als P = 1,58 W en I = 0.0053 A P = 1,58 W I = 0,0053 A U =? P = U * I U = P/I U = 1,58/0.0053 = 298 V f. Bereken U als P = 0.25 kw en I = 475 ma P = 0,25 kw = 250 W I = 475 ma = 0,475 A U =? U = P/I U = 250/0.475 = 526 V 4. Staafmixer In de keuken staat de lamp (50 W) aan, de koelkast (350 W) en de magnetron (800 W) a. Bereken de stroomsterkte die de lamp nodig heeft. P = 50 W U = 230 V I =? P = U * I I = P/U I = 50/230 = 0,22 A b. Bereken de stroomsterkte die de magnetron nodig heeft. P = 800 W U = 230 V I =? Pagina 38
I = P/U I = 800/230 = 3,48 A c. Bereken de stroomsterkte die de koelkast nodig heeft. P = 350 W U = 230 V I =? I = P/U I = 350/230 = 1,52 A d. Bereken de stroomsterkte die de drie apparaten samen nodig hebben. I totaal = I 1 + I 2 + I 3 I 1 = 0,22 A I 2 =3,48 A I 3 = 1,52 A I totaal = 0,22 + 3,48 + 1,52 = 5,22 A e. Leg uit hoe de apparaten geschakeld moeten zijn. Elk apparaat heeft zijn eigen hoeveelheid stroom, bovendien kunnen alle apparaten afzonderlijk aan en uit geschakeld worden. Het moet hier dus gaan om een parallelschakeling. f. Wanneer de staafmixer ook wordt gebruikt stijgt de stroomsterkte naar 6,08 A. Bereken het vermogen van de staafmixer. U = 230 V I = 6,08-5,22 = 0,86 A P =? P = U * I P = 230 * 0,86 = 198 W g. Er mag maximaal 10 A aan stroom naar de keuken lopen. Wanneer er meer dan 10 A aan stroom naar de keuken loop gaat de smeltzekering erdoor. De eigenaar van de woning wil ook nog een vriezer installeren in de keuken. De vriezer heeft een vermogen van 950 W. Laat door een bereking zien of dat zou kunnen in combinatie met alle andere apparaten. P = 950 W U = 230 V I =? I = P/U I = 950/230 = 4.13 A I totaal = 6,08 + 4,13 = 10,25 A Maximaal mag er 10 A stroom lopen, dus gaat de smeltzekering er door. antwoorden: 6.4.2 Veiligheid 1. Veiligheid De zekering (smeltzekering) en de aardlekschakelaar zijn 2 belangrijke manieren om de veiligheid van elektriciteit te vergroten. Leg de functie en het doel van beide maatregelen uit. De smeltzekering smelt door bij een te hoge stroomsterkte, hierdoor kan de stroomsterkte in de kring nooit te hoog worden. De aardlekschakelaar schakelt de stroom uit wanneer de hoeveelheid uitgaande stroom ongelijk is aan de hoeveelheid terugkerende stroom. 2. Lampen Bereken hoeveel lampen van 50 W je maximaal in huis aan kan doen zonder dat de smeltzekering van 10 A erdoor gaat. I = 10 A U = 230 V P =? P U * I Pagina 39
P = 230 * 10 = 2300 W Aantal lampen = 2300/ 50 = 46 lampen 3. Keuken Ín de keuken staat een elektrische kookplaat (0,75 kw), een koelkast van 500 W, een keukenapparaat (0,34 kw) a. Bereken de totale stroomsterkte. P 1 = 0,75 kw = 750 W U = 230 V I 1 = 750/230 = 3,26 A P 2 = 500 W U = 230 V I 2 = 500/230 = 2,17 A P 3 = 0,34 kw = 340 W U = 230 V I = 340/230 = 1,47 A I totaal = 3,26 + 2,17 + 1,47 = 6,9 A Vervolgens wordt de oven op 800 W ingesteld. b. Laat door middel van een berekening zien dat de zekering erdoor gaat. P 4 = 800 W U = 230 V I 4 = 800/230 = 3.47 A I totaal = 6.9 + 3,47 = 10,37 A Zekering is maximaal 10 A, dus de stroomsterkte is boven de maximale stroomsterkte c. Wat moet je doen om toch alle apparaten tegelijk te laten werken zonder dat de zekering erdoor gaat. Niet alle apparaten op dezelfde zekering plaatsten, maar op verschillende zekeringen. 4. Auto In de auto zit een smeltzekering van 10A en een accu met een spanning van 230 V. Jhonnie wil een nieuwe geluidsinstallatie in zijn auto hebben. Hij heeft een subwoofer gekocht met een vermogen van 1,2 kw en verder nog 4 boxen van elk 0,29 kw. Laat door middel van een berekening zien of dit samen op een smeltzekering van 10 A kan. P 1 = 1,2 kw = 1200 W U = 230 V I 1 = 1200/230 = 5,2 A P 2 = 0.29 kw = 290 W U = 230 V I 2 = 290/230 = 1,3 A de 4 boxen samen zijn 1,3 * 4 = 5,2 A totaal = de stroomsterkte 10,4 A. Dan kan de zekering niet aan want die is maximaal 10 A 5. Kerstverlichting Bij een kerstverlichting zijn alle lampen Serie geschakeld. Op de verpakking staan de volgende gegevens: Spanning is 196 V. Totale vermogen is 78 W. Er zitten 82 lampen aan de kerstverlichting a. Leg uit waarom alle lampen uit gaan als er 1 lamp kapot gaat. Er is bij een serieschakeling maar 1 stroomkring. Als 1 lamp kapot gaat is de gehele stroomkring verbroken en krijgt dus geen enkele lamp meer stroom. b. Bereken de totale stroomsterkte. U = 196 V P = 78 W I =? I = P/U I = 78/196 = 0,40 A c. Beredeneer wat de stroomsterkte door 1 lamp is. Pagina 40
Er is maar 1 stroomkring omdat het hier gaat om een serieschakeling. Dus is de stroomsterkte door lamp 1 ook 0,40 A d. Bereken de spanning en het vermogen van 1 lamp. P totaal = 78 W aantal lampen = 82 U totaal = 196 V P 1 = 78/82 = 0,95 W U 1 = P/I U 1 = 0,95/0,40 = 2,38 V 6. Weerstanden Van een elektrische schakeling zoals in afbeelding 1. Zijn de volgende gegevens bekend: weerstand 1 (R1) en Weerstand 2(R2) zijn dezelfde weerstanden. Door weerstand 1 gaat een stroom van 2,41 A. Over weerstand 3 staat een spanning van 9,4 V. Bereken het vermogen van weerstand 2. I 2 = 2.41 A U 1 + U 2 = 9,4 V U 2 = 9,4/2 = 4,7 V P =? P = U * I P = 2,41 * 4,7 = 11.3 W 7. Woonkamer In de woonkamer zit jij tv te kijken. Je moeder is aan het strijken en er staat ook nog een lamp aan van 50 W. Het strijkijzer heeft een vermogen van 150 W. De totalestroomsterke is 1.80 A. Bereken het vermogen van de tv. P 1 = 50W U = 230 V I 1 =? I 1 = P/U = 50/230 = 0,22 A P 2 = 150 W U = 230 V I 2 =? I 2 = 150/230 = 0,65 A I totaal = 1,80 A I 2 = 0,65 A I 1 = 0,22 A I 3 =? I totaal = I 1 + I 2 + I 3 I 3 = 1,80-0,65-0,22 = 0.93 A P 3 =? P 3 = 230 * 0,93 P 3 = 214 W Oefentoetsen Oefentoest Onthouden en begrijpen Oefentoets onthouden en begrijpen H6 maken.wikiwijs.nl/p/questionnaire/standalone/3145068 Pagina 41
omrekenen Hoeveel uur staat het gelijk aan 51 min a. 0,51 h a. 3060 h a. 0,85 h symbolen Onder een waterkoker staat 2000 W. Dit is de grootheid formule Je wilt de stroomsterkte berekenen. welke formule wil je gebruiken a. I = p * U a. I = U * p a. I = U/p a. I = p/u meten Je moet de spanning meten. Hoe moet je de meter aansluiten a. Serie a. Parallel a. Kan beide, zowel parallel en serie meten Je wilt de stroomsterkte meten hoe sluit je de meter aan a. Parallel a. Serie a. Kan zowel parallel en serie gegevens Hoe groot is de spanning van het lichtnet a. 100 V a. 220 V a. 230 V formule Een lamp met een onbekend vermogen staat per dag 8 uur aan. De spanning over de lamp is 230 V en de lamp verbruikt per dag 1,88 kwh. Welke formule gebruik je voor het berekenen van het vermogen a. p = U * I a. p = I * U a. p = E/t a. p = t/e omrekenen Pagina 42
Zet de volgende tijden op volgorde van de grootste tijdsduur naar de kleinste tijdsduur a. 110 min b. 1 uur en 10 min c. 4000 s d. 1,1 h gegevens Een lamp staat aangesloten in de keuken. hoe groot is de spanning op de lamp a. 100 V a. 220 V a. 230 V a. Dat moet je uitrekenen met de formule U = p/i, maar daar heb je niet voldoende gegevens voor Meten Je wilt de Stroomsterkte meten. Welke meter sluit je aan a. Amperemeter a. Voltmeter Multimeter Als je een multimeter aansluit om de spanning te meten dan staat de multimeter altijd geschakeld. meten Je wilt de spanning meten. Welke meter sluit je aan a. Amperemeter a. Voltmeter schakelschema Zoek de juiste omschrijving bij het schakelschema 1. 2. 3. 4. a. Spanningsmeter verkeerd aangesloten b. stroommeter verkeerd aangesloten c. Goed schakelschema d. kortsluiting Veiligheid De werking van een smeltzekering is Pagina 43
a. Een smeltzekering zorgt ervoor dat er geen kortsluiting kan ontstaan a. Een smeltzekering gaat door branden als er kortsluiting is a. Een smeltzekering brand door als er te veel stroom door een draad gaat a. Een smeltzekering zorgt ervoor dat er niks door kan branden en dat er altijd stroom naar de apparaten gaat Symbolen Je meet de spanning. Je gebruikt het symbool om de spanning aan te geven. symbolen De richting van de stroom is altijd van naar multimeter Als een multimeter als een stroommeter wordt gebruikt dan staat de multimeter altijd geschakeld schakelschema Maak de juiste combinaties tussen de tekeningen en de begrippen die horen bij een schakelschema 1. 2. 3. 4. a. spanningsbron b. Voltmeter c. lamp d. Stroommeter formule Je moet de spanning berekenen. Hoe ziet de formule eruit a. U = p*i a. U = I*P a. U = P/I a. U = I/p Oefentoets Toepassen en Integreren Pagina 44
Deze oefentoets bestaat uit 4 vragen en is vergelijkbaar met de vragen zoals ze in de toets van de toetsweek ook staan. Bij alle rekenopdrachten is het verstandig om gebruik te maken van het stappenplan voor rekenopdrachten. 1. Omrekenen a. 250 A =... ma b. 230 mv =... V c. 4.25 kwh =... kj d. 45 kj =... J e. 954 * 10 3 J =... kwh f. 450 J/s =... kw 2. Verbanden a. Een huis wordt een lamp met een vermogen van 50 W vervangen door een spaarlamp van 7 W. De lampen geven elk evenveel licht. Leg uit wat er gebeurt met de stroomsterkte. b. Twee batterijen bevat beide 2,5 kwh aan energie. Op batterij 1 wordt een telefoon aangesloten met een vermogen van 20 W. Op batterij 2 wordt een lamp aangesloten van 13 W. Leg uit welke batterij als eerst op is. c. Twee lampen moeten onafhankelijk van elkaar aan en uit kunnen. Leg uit op welke manier deze lampen geschakeld moeten worden. d. In huis staan 2 lampen parallel geschakeld. Lamp 1 heeft een groter vermogen dan lamp 2. Leg uit door welke lamp de meeste stroom loopt. 3. Rekensommen a. Een laptop met een vermogen van 42 W staat 98 min aan de lader. Bereken de verbruikte energie b. Een Iphone wordt in de auto opgeladen. Het vermogen van de Iphone is 12,5 W. De accu van de auto heeft een spanning van 24 V. Bereken de stroomsterkte c. De neonverlichting op broadway heeft gezamenlijk een vermogen van 98 kw en staat aangesloten Pagina 45
op de netspanning. Bereken de totale stroomsterkte. d. De diepvriezer staat dagelijks 250 min aan. De vriezer heeft een vermogen van 0,47 kw. Een kwh kost 0,15 euro. Berekend hoe groot de elektriciteitskosten zijn als de diepvriezer een week aan staat. e. Een strijkijzer met een vermogen van 80 W is aan blijven staan tijdens de vakantie. De familie is 2 weken op vakantie geweest. Bereken de kosten van het aan laten staan van het strijkijzer gedurende de vakantie. f. De slaapkamers staan geschakeld op een zekering van 10 A. Wanneer alle lampen en andere apparaten aanstaan wordt de stroomsterkte gemeten op 7,89 A. Er wordt vervolgens een zonnebank in de slaapkamer geplaatst. De zonnebank heeft een vermogen van 0.55 kw. Laat door een berekening zien of de zekering eruit vliegt als alle apparaten inclusief zonnebank aan staan. 4. Parallel en serie schakelingen Linda koopt een kroonluchter met daarin 3 lampen en vraagt zich af of deze serie of parallel geschakeld zijn. Ze hangt de kroonluchter op in haar slaapkamer en a. Teken de schakeling met natuurkundige symbolen voor de parallel schakeling. b. Teken de schakeling met natuurkundige symbolen voor de serie schakeling. Ze hangt de kroonluchter op in haar slaapkamer en leest daarbij op de verpakking dat de lampen parallel geschakeld zijn. Er blijken helaas 2 lampen kapot, gelukkig heeft ze nog 2 lampen in huis.. Lamp 2 heeft een vermogen van 25 W. Lamp 3 heeft een vermogen van 10 W. Lamp 1 is de originele lamp uit de doos het vermogen van deze lamp is niet bekend. De totale stroomsterkte van de drie lamp en samen is 183 ma. c. Wat is de spanning die over lamp 1 staat? d. Bereken de stroomsterkte door lamp 2. e. Bereken de stroomsterkte door lamp 3. f. Bereken het vermogen van lamp 1. Antwoorden oefentoets toepassen en integreren 1. Omrekenen a. 2,50 * 10 5 ma b. 0.230 V c. 1.53 * 10 4 kj d. 4,5 * 10 4 J e. 2,65 * 10-2 kwh f. 0,45 kw 2. Verbanden a. Beide lampen zijn in huis aangesloten en dus staat over beide lampen een spanning van 230 V. De lamp met een vermogen van 50 W heeft meer energie per seconde nodig dan de lamp van 7 W. Omdat Pagina 46
elke ampere evenveel energie meeneemt zal de lamp van 7 W dus minder stroom nodig hebben dan de lamp van 50 W. De stroomsterkte zal in deze situatie dus afnemen. b.de telefoon met een vermogen van 20 W verbruikt elke seconde 20 J aan energie. De lamp met een vermogen van 13 W verbruikt elke seconde 13 J aan energie. De lamp gebruikt dus minder energie per seconde dan de telefoon. Beide baterijen bevatten evenveel energie. De batterij van de telefoon zal eerder op zijn dan de batterij van de lamp omdat de telefoon meer energie per seconde gebruikt. c. Bij een parallelschakeling staat elk apparaat in een eigen stroomkring. Bij een serieschakeling staan alle apparaten in dezelfde stroomkring. Wanneer je in de serieschakeling de stroomkring onderbreekt kan er geen stroom en dus geen energie naar beide lampen. Als je bij een parallelschakeling een stroomkring onderbreekt dan blijft de andere stroomkring intact, er blijft dan dus wel stroom (en dus energie) naar de andere lamp gaan. Om beide lampen onafhankelijk van elkaar te kunnen bedienen die je de lampen parallel te schakelen. d. Wanneer de lampen parallel geschakeld zijn staat over beide lampen dezelfde spanning. De formule die hier geldt is P = U * I. Omdat de spanning over beide lampen gelijk is heeft U geen invloed op de stroomsterkte. Wanneer het vermogen groot is moet de stroomsterkte ook groot zijn. Omdat lamp 1 een groter vermogen heeft dan lamp 2 zal de stroomsterkte door lamp 1 groter zijn dan de stroomsterkte door lamp 2. 3. Rekensommen a. P = 42 W t = 98 min = 98 * 60 = 5880 s E =? E = P * t E = 42 * 5880 E = 2,47 * 10 5 J b. P = 12,5 W U = 24 V I =? P = U * I I = P/U I = 12,5 / 24 I = 0,52 A c. P = 98 kw = 98000 W U = 230 V I =? P = U * I I = P/U I = 98000 /230 I = 4,26 *10 2 A d. t dag = 250 min = 250/ 60 = 4,17 h P = 0,47 kw 1kWh = 0,15 euro kosten per week =? t week = 4,17 * 7 = 29,17 h E = P * t E = 0,47 * 29,17 E = 13,7 kwh kosten per week = 13,7 * 0,15 = 2,06 euro Pagina 47
e. P = 80 W = 0,080 kw t = 2 weken = 2 *7 * 24 = 336 h 1 kwh = 0,15 euro kosten =? E = P* t E = 0,080 * 336 E = 26.88 kwh kosten = 26.88 * 0,15 = 4,03 euro f. I 1 = 7.89 A P = 0,55 kw = 550 W U = 230 V I t =? P = U * I I 2 = P/U I 2 = 550/230 = 10,28 A I t = I 1 + I 2 I t =7,89 + 2,39 I t = 10,28 A De zekering kan maximaal 10 A hebben. De stroomsterkte is groter, dus de zekering gaat erdoor. 5 serie en parallel schakelingen a + b. 4c. U = 230 V d. U = 230 V P = 25 W I 2 =? P = U * I I 2 = P/U I 2 = 25/230 Pagina 48
I 2 = 0,11 A e. U = 230 V P = 10 W I 1 =? P = U * I I 3 = P/U I 3 = 10/230 I 3 = 0,04 A f. I t = 283 ma = 0,283 A I 2 = 0.11 A Pagina 49
Over dit lesmateriaal Colofon Auteur team NS Laatst gewijzigd 02 june 2017 om 09:50 Licentie Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 3.0 Nederlands licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om: het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden. Meer informatie over de CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie Aanvullende informatie over dit lesmateriaal Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar: Leerniveau ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; Leerinhoud en ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; doelen Eindgebruiker leerling/student Moeilijkheidsgraad gemiddeld Bronnen Bron Werken in een elektriciteitscentrale. https://edpuzzle.com/join/ewajetu Energieverbruik https://www.youtube.com/watch?v=nkwcha2z3rg film energieverbruik 2 https://www.youtube.com/watch?v=10zht7r35p4 De Stroomkring https://www.youtube.com/watch?v=cka6auajigk Serie- en Parallelschakeling. https://www.youtube.com/watch?v=yl23bvrt0xe Type Link Link Link Link Link Pagina 50