1 Elektriciteit
Elektrische schakelingen en energiegebruik | Havo
Uitwerkingen basisboek
1.1 INTRODUCTIE
1 [W] Sluipgebruik van elektrische apparaten
2 [W] Spanningsbronnen
3 [W] Experiment: Statische elektriciteit
4 Waar of niet waar?
a Waar
b Niet waar: Elektronen stoten andere elektronen af.
c Waar
d Niet waar: De eenheid van stroomsterkte is ampère.
e Waar
5
Het lampje geeft licht in situatie C.
Er is sprake van een elektrische stroom in situatie C.
Er is sprake van een spanning in situaties A, B en C.
6
a
A
b Het maakt bij een lamp niet uit vanaf welke kant de
stroom komt, dus als je de spanningsbron omdraait brandt de lamp ook.
7 [W] Voorkennistest
1.2 ENERGIE EN VERMOGEN
8 [W] Energie in de toekomst
9 [W] Experiment: Het rendement van een led-lamp en een gloeilamp
10 [W] Experiment: Energiegebruik van een lamp
11 Waar of niet waar?
a Waar
b Niet waar: Een elektrisch apparaat zet elektrische energie om in een andere vorm
van energie.
c Niet waar: Een apparaat dat een groot deel van de elektrische energie omzet in
nuttige energie heeft een hoog rendement.
d Niet waar: Een led-lamp heeft een rendement van ongeveer 50%.
e Waar
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 1 van 23
, f Waar
12
a 100% - 35% = 65%
Elicht
Eel Spaarlamp
Warmte
b
Ebew
Eel Mixer
Warmte
c Bijvoorbeeld:
Elicht
Eel Televisie Egeluid
Warmte
13 Het vermogen van alle apparaten en de tijdsduur dat ze hebben aangestaan.
14
a Joule (J).
b Watt (W).
c Kilowattuur (kWh).
15
a De autolamp.
b Vermogen is de energie die een apparaat per seconde verbruikt. De energie die
een apparaat verbruikt heeft is dus het vermogen van het apparaat keer de tijd dat
het apparaat heeft aangestaan (in seconden).
c Je weet niet zeker of beide lampen hetzelfde rendement hebben. De gloeilamp
heeft een heel laag rendement en ook het laagste vermogen. Een autolamp is een
halogeenlamp of een Xenonlamp. Beide lampen hebben een hoger rendement
dan een gloeilamp. Omdat het vermogen van de autolamp ook hoger is, zal de
autolamp waarschijnlijk het meeste licht geven.
16 Lager vermogen. Het rendement van een spaarlamp is hoger dan van een gloeilamp. Dus
om een spaarlamp evenveel licht te laten geven als een gloeilamp, heb je een lamp met
een lager vermogen nodig.
17
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 2 van 23
, a Bewegingsenergie.
b Bij allebei de centrales wordt met de verbrandingswarmte water verhit tot stoom.
De stoom drijft een stoomturbine met generator aan. Maar bij een STEG-centrale
worden de verbrandingsgassen gebruikt om een tweede generator aan te drijven,
die ook elektriciteit produceert. Door die tweede generator wordt het rendement
verhoogd.
c Waterkrachtcentrale, windturbine en kerncentrale.
18 -
19
a –
b Energie: E in joule (J) of in kilowattuur (kWh),
vermogen: P in watt (W) of joule per seconde (J/s),
rendement η in % of als een getal tussen 0 en 1,
energiedichtheid in kilojoule of megajoule per kilogram (kJ/kg of MJ/kg).
c 𝐸 =𝑃∙𝑡
𝐸nuttig 𝐸nuttig
𝜂= 𝐸in
∙ 100% of 𝜂 = 𝐸in
𝑃nuttig 𝑃nuttig
𝜂= ∙ 100% of 𝜂 = .
𝑃in 𝑃in
20
a In 1,0 uur zet de lamp 30 kJ om, in 2,0 uur twee maal zo veel, dus 60 kJ.
b 30 kJ wordt omgezet in 1,0 uur, dus 0,30 MJ = 300 kJ wordt in 10 h omgezet.
21
a Lamp A brandt het kortst op 1,0 kWh en heeft dus het grootste vermogen. Lamp B
kan 2,5 keer langer branden op 1,0 kWh, dus het vermogen van lamp A is 2,5 keer
zo groot als dat van lamp B.
b Nee, want je weet alleen hoeveel energie er in gaat, niet hoeveel nuttige
(licht)energie er uit komt.
22
a De helft van de verbruikte energie wordt omgezet in licht, dus het rendement is
50%.
b Het rendement is het deel van de ingaande energie dat nuttig gebruikt wordt. Dat
kun je schrijven als percentage (50%), maar ook als factor (0,50).
c Het ingaand vermogen is de energie die per seconde wordt verbruikt. Deze is te
berekenen door de 180 J elektrische energie te delen door 60 seconden. Het
nuttig vermogen is de lichtopbrengst per seconde. Hiervoor deel je de 90 J
lichtenergie door 60 seconden.
d Omdat bij het berekenen van zowel het ingaand vermogen als het nuttig vermogen
door dezelfde tijd (60 s) wordt gedeeld valt dat weg in de breuk van het rendement
𝑃nuttig 𝐸nuttig /𝑡 𝐸nuttig
(𝜂 = ∙ 100% = ∙ 100% = ∙ 100%).
𝑃in 𝐸in /𝑡 𝐸in
23 Als de energiedichtheid 50% groter wordt, wordt deze anderhalf keer zo . Dan bevat de
nieuwe opgeladen accu anderhalf keer zoveel energie. Ein is dan anderhalf keer zo groot.
𝐸nuttig
Bij een gelijkblijvend rendement (𝜂 = ∙ 100%) is Enuttig dan ook anderhalf keer zo
𝐸in
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 3 van 23
Elektrische schakelingen en energiegebruik | Havo
Uitwerkingen basisboek
1.1 INTRODUCTIE
1 [W] Sluipgebruik van elektrische apparaten
2 [W] Spanningsbronnen
3 [W] Experiment: Statische elektriciteit
4 Waar of niet waar?
a Waar
b Niet waar: Elektronen stoten andere elektronen af.
c Waar
d Niet waar: De eenheid van stroomsterkte is ampère.
e Waar
5
Het lampje geeft licht in situatie C.
Er is sprake van een elektrische stroom in situatie C.
Er is sprake van een spanning in situaties A, B en C.
6
a
A
b Het maakt bij een lamp niet uit vanaf welke kant de
stroom komt, dus als je de spanningsbron omdraait brandt de lamp ook.
7 [W] Voorkennistest
1.2 ENERGIE EN VERMOGEN
8 [W] Energie in de toekomst
9 [W] Experiment: Het rendement van een led-lamp en een gloeilamp
10 [W] Experiment: Energiegebruik van een lamp
11 Waar of niet waar?
a Waar
b Niet waar: Een elektrisch apparaat zet elektrische energie om in een andere vorm
van energie.
c Niet waar: Een apparaat dat een groot deel van de elektrische energie omzet in
nuttige energie heeft een hoog rendement.
d Niet waar: Een led-lamp heeft een rendement van ongeveer 50%.
e Waar
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 1 van 23
, f Waar
12
a 100% - 35% = 65%
Elicht
Eel Spaarlamp
Warmte
b
Ebew
Eel Mixer
Warmte
c Bijvoorbeeld:
Elicht
Eel Televisie Egeluid
Warmte
13 Het vermogen van alle apparaten en de tijdsduur dat ze hebben aangestaan.
14
a Joule (J).
b Watt (W).
c Kilowattuur (kWh).
15
a De autolamp.
b Vermogen is de energie die een apparaat per seconde verbruikt. De energie die
een apparaat verbruikt heeft is dus het vermogen van het apparaat keer de tijd dat
het apparaat heeft aangestaan (in seconden).
c Je weet niet zeker of beide lampen hetzelfde rendement hebben. De gloeilamp
heeft een heel laag rendement en ook het laagste vermogen. Een autolamp is een
halogeenlamp of een Xenonlamp. Beide lampen hebben een hoger rendement
dan een gloeilamp. Omdat het vermogen van de autolamp ook hoger is, zal de
autolamp waarschijnlijk het meeste licht geven.
16 Lager vermogen. Het rendement van een spaarlamp is hoger dan van een gloeilamp. Dus
om een spaarlamp evenveel licht te laten geven als een gloeilamp, heb je een lamp met
een lager vermogen nodig.
17
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 2 van 23
, a Bewegingsenergie.
b Bij allebei de centrales wordt met de verbrandingswarmte water verhit tot stoom.
De stoom drijft een stoomturbine met generator aan. Maar bij een STEG-centrale
worden de verbrandingsgassen gebruikt om een tweede generator aan te drijven,
die ook elektriciteit produceert. Door die tweede generator wordt het rendement
verhoogd.
c Waterkrachtcentrale, windturbine en kerncentrale.
18 -
19
a –
b Energie: E in joule (J) of in kilowattuur (kWh),
vermogen: P in watt (W) of joule per seconde (J/s),
rendement η in % of als een getal tussen 0 en 1,
energiedichtheid in kilojoule of megajoule per kilogram (kJ/kg of MJ/kg).
c 𝐸 =𝑃∙𝑡
𝐸nuttig 𝐸nuttig
𝜂= 𝐸in
∙ 100% of 𝜂 = 𝐸in
𝑃nuttig 𝑃nuttig
𝜂= ∙ 100% of 𝜂 = .
𝑃in 𝑃in
20
a In 1,0 uur zet de lamp 30 kJ om, in 2,0 uur twee maal zo veel, dus 60 kJ.
b 30 kJ wordt omgezet in 1,0 uur, dus 0,30 MJ = 300 kJ wordt in 10 h omgezet.
21
a Lamp A brandt het kortst op 1,0 kWh en heeft dus het grootste vermogen. Lamp B
kan 2,5 keer langer branden op 1,0 kWh, dus het vermogen van lamp A is 2,5 keer
zo groot als dat van lamp B.
b Nee, want je weet alleen hoeveel energie er in gaat, niet hoeveel nuttige
(licht)energie er uit komt.
22
a De helft van de verbruikte energie wordt omgezet in licht, dus het rendement is
50%.
b Het rendement is het deel van de ingaande energie dat nuttig gebruikt wordt. Dat
kun je schrijven als percentage (50%), maar ook als factor (0,50).
c Het ingaand vermogen is de energie die per seconde wordt verbruikt. Deze is te
berekenen door de 180 J elektrische energie te delen door 60 seconden. Het
nuttig vermogen is de lichtopbrengst per seconde. Hiervoor deel je de 90 J
lichtenergie door 60 seconden.
d Omdat bij het berekenen van zowel het ingaand vermogen als het nuttig vermogen
door dezelfde tijd (60 s) wordt gedeeld valt dat weg in de breuk van het rendement
𝑃nuttig 𝐸nuttig /𝑡 𝐸nuttig
(𝜂 = ∙ 100% = ∙ 100% = ∙ 100%).
𝑃in 𝐸in /𝑡 𝐸in
23 Als de energiedichtheid 50% groter wordt, wordt deze anderhalf keer zo . Dan bevat de
nieuwe opgeladen accu anderhalf keer zoveel energie. Ein is dan anderhalf keer zo groot.
𝐸nuttig
Bij een gelijkblijvend rendement (𝜂 = ∙ 100%) is Enuttig dan ook anderhalf keer zo
𝐸in
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 3 van 23
