1 Elektriciteit
Elektrische schakelingen en energiegebruik | vwo
Uitwerking basisboek
1.1 INTRODUCTIE
1 [W] Sluipgebruik van elektrische apparaten
2 [W] Spanningsbronnen
3 [W] Experiment: Statische elektriciteit
4 Waar of niet waar?
a Niet waar: Elektronen zijn negatief geladen en stoten elkaar af.
b Waar
c Niet waar: De eenheid van stroomsterkte is ampère.
d 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: Hoeveel energie gebruikt een lamp?
11 Waar of niet waar?
a Waar
b Waar
c Niet waar: Het vermogen is een maat voor de hoeveelheid elektrische energie die een apparaat per seconde
omzet.
d Niet waar: Een 25 W led-lamp geeft meer licht dan een 60 W gloeilamp.
e Niet waar: Een apparaat dat veel elektrische energie gebruikt (per seconde) heeft een hoog vermogen. Dit
zegt niets over het rendement.
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 1 van 6
,12 Het vermogen van alle apparaten en de tijdsduur dat ze hebben aangestaan.
13
a De autolamp
b 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.
c 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).
14 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.
15
a
b Bijvoorbeeld:
of:
c ∙ 100%
16 De hoeveelheid energie die een elektrisch apparaat omzet kun je berekenen met behulp van het vermogen van het
apparaat volgens: ∙ . Hierin is E de omgezette energie in joule (J), P het vermogen in watt (W) en t de tijd in
seconde (s).
17
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.
18
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.
19
a De helft van de verbruikte energie wordt omgezet in licht, dus het rendement is 50%.
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 2 van 6
, b 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 ( ∙ 100% ∙ 100%
/
∙ 100%).
20
a ∙ 100%. Je kunt ook energie besparen door Enuttig te verlagen, dan wordt Ein ook kleiner.
Bijvoorbeeld door:
- lampen uit te doen in ruimtes waar niemand aanwezig is
- je computer uit te zetten als je hem even niet gebruikt (bijv. als je gaat eten)
- de televisie niet op stand-by te laten staan maar echt uit te zetten.
b Er worden steeds meer elektrische apparaten in huis gehaald, zoals smartphones en tablets.
21
a ∙ 0,010 5000 50 kWh
∙ 10 5000 3600 1,8 ∙ 10 J.
b ∙ 0,010 5,0 365 18,25 18 kWh
kosten: 18,25 ∙ € 0,23 € 4,2.
c Het energieverbruik is vier keer zo groot, dus zullen de kosten ook vier keer zo hoog zijn: € 4,2 4 € 17.
De gloeilamp kost € 13 meer per jaar.
22 7,5 6,8 3,3 2,9 1,7 22,2 W ∙ 0,0222 24 0,533 kWh kosten: 0,533 ∙
€ 0,23 € 0,12 per dag.
23
, ∙
a 15,0 W.
∙
, ∙
b ∙ 100% 100% 43%.
, ∙
24
a De wasmachine zal niet de hele tijd het maximale vermogen omzetten. Dit zal alleen gebeuren bij het
verwarmen van het water of het centrifugeren. De rest van de tijd is het vermogen lager, dus is het
gemiddelde vermogen tijdens het hele wasprogramma lager dan het maximale vermogen.
b ∙ 2,1 3,50 kWh kosten: 3,50 € 0,23 € 0,81.
25
a De gloeilamp wordt erg heet en kun je niet aanraken, de spaarlamp kun je wel aanraken als hij brandt.
b Het rendement gaat van 5% naar 35% dus met een factor 7 omhoog. Als de nuttige energie ( ) gelijk
blijft gaat de verbruikte energie ( ) met een factor 7 omlaag ( ⁄ ).
,
Het energieverbruik wordt: 0,3 GJ dus de besparing is 2,1 0,3 1,8 GJ.
26
a Warmtepompdroger: 129 0,23 € 30
condensdroger: 264 0,23 € 61.
b De warmtepompdroger kost € 598 € 369 € 229 meer, maar bespaart per jaar € 61 € 30 € 31. De
terugverdientijd is 7,4 jaar.
c De verwachte levensduur van de apparaten en de milieubelasting van de gebruikte materialen, het
productieproces en het afdanken (en recyclen) van het apparaat.
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 3 van 6
, 27
a De Nissan Leaf wordt opgeladen met de elektrische energie die vaak nog door een conventionele
elektriciteitscentrale wordt geleverd. De CO2-uitstoot vindt nu dus niet bij de auto plaats, maar mogelijk nog
wel bij de elektriciteitscentrale.
b 8,0 h.
,
c De auto’s van honderd jaar geleden reden veel minder hard.
28
a De energie van 1,0 kg waterstof is 120 MJ, dus in 5,6 kg waterstof zit
5,6 120 672 MJ. Evenveel energie zit in 20 L benzine.
b Het rendement van een benzineauto is veel lager dan van een waterstofauto. Als je rekening houdt met dit
lagere rendement, zal de benzineauto met de berekende 20 L benzine veel minder ver komen dan de
waterstofauto.
1.3 SPANNING EN STROOMSTERKTE
29 [W] Experiment: Het verband tussen vermogen en stroomsterkte
30 [W] Experiment: Het vermogen van lampjes
31 Waar of niet waar?
a Waar
b Niet (perse) waar: De spanning kan ook hoog zijn.
c Waar
d Waar
e Niet waar: Het vermogen hangt ook af van de stroomsterkte.
f Waar
32
a In een stroomkring kunnen de elektronen rond lopen. Gemiddeld genomen lopen de elektronen dan dezelfde
kant op.
b Door de aansluitdraden bewegen elektronen. Deze hebben een negatieve lading.
c De elektronen bewegen van de minpool naar de pluspool. De elektrische stroom loopt van de pluspool naar
de minpool.
d Als de spanning groter wordt gemaakt geven de elektronen meer energie af in het apparaat.
33 Stopcontact en dynamo
34
a In apparaat B, want dit werkt op de grootste spanning.
b Het vermogen is even groot, dus door het apparaat met de kleinste spanning gaat de grootste stroomsterkte;
door apparaat A stromen per seconde de meeste elektronen.
c In beide apparaten wordt evenveel energie per seconde omgezet, want het vermogen is even groot.
35 B
36 Het vermogen kan gelijk zijn, als door de lamp van 12 V een grotere stroom loopt dan door de lamp die thuis is
aangesloten op het lichtnet.
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 4 van 6
Elektrische schakelingen en energiegebruik | vwo
Uitwerking basisboek
1.1 INTRODUCTIE
1 [W] Sluipgebruik van elektrische apparaten
2 [W] Spanningsbronnen
3 [W] Experiment: Statische elektriciteit
4 Waar of niet waar?
a Niet waar: Elektronen zijn negatief geladen en stoten elkaar af.
b Waar
c Niet waar: De eenheid van stroomsterkte is ampère.
d 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: Hoeveel energie gebruikt een lamp?
11 Waar of niet waar?
a Waar
b Waar
c Niet waar: Het vermogen is een maat voor de hoeveelheid elektrische energie die een apparaat per seconde
omzet.
d Niet waar: Een 25 W led-lamp geeft meer licht dan een 60 W gloeilamp.
e Niet waar: Een apparaat dat veel elektrische energie gebruikt (per seconde) heeft een hoog vermogen. Dit
zegt niets over het rendement.
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 1 van 6
,12 Het vermogen van alle apparaten en de tijdsduur dat ze hebben aangestaan.
13
a De autolamp
b 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.
c 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).
14 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.
15
a
b Bijvoorbeeld:
of:
c ∙ 100%
16 De hoeveelheid energie die een elektrisch apparaat omzet kun je berekenen met behulp van het vermogen van het
apparaat volgens: ∙ . Hierin is E de omgezette energie in joule (J), P het vermogen in watt (W) en t de tijd in
seconde (s).
17
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.
18
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.
19
a De helft van de verbruikte energie wordt omgezet in licht, dus het rendement is 50%.
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 2 van 6
, b 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 ( ∙ 100% ∙ 100%
/
∙ 100%).
20
a ∙ 100%. Je kunt ook energie besparen door Enuttig te verlagen, dan wordt Ein ook kleiner.
Bijvoorbeeld door:
- lampen uit te doen in ruimtes waar niemand aanwezig is
- je computer uit te zetten als je hem even niet gebruikt (bijv. als je gaat eten)
- de televisie niet op stand-by te laten staan maar echt uit te zetten.
b Er worden steeds meer elektrische apparaten in huis gehaald, zoals smartphones en tablets.
21
a ∙ 0,010 5000 50 kWh
∙ 10 5000 3600 1,8 ∙ 10 J.
b ∙ 0,010 5,0 365 18,25 18 kWh
kosten: 18,25 ∙ € 0,23 € 4,2.
c Het energieverbruik is vier keer zo groot, dus zullen de kosten ook vier keer zo hoog zijn: € 4,2 4 € 17.
De gloeilamp kost € 13 meer per jaar.
22 7,5 6,8 3,3 2,9 1,7 22,2 W ∙ 0,0222 24 0,533 kWh kosten: 0,533 ∙
€ 0,23 € 0,12 per dag.
23
, ∙
a 15,0 W.
∙
, ∙
b ∙ 100% 100% 43%.
, ∙
24
a De wasmachine zal niet de hele tijd het maximale vermogen omzetten. Dit zal alleen gebeuren bij het
verwarmen van het water of het centrifugeren. De rest van de tijd is het vermogen lager, dus is het
gemiddelde vermogen tijdens het hele wasprogramma lager dan het maximale vermogen.
b ∙ 2,1 3,50 kWh kosten: 3,50 € 0,23 € 0,81.
25
a De gloeilamp wordt erg heet en kun je niet aanraken, de spaarlamp kun je wel aanraken als hij brandt.
b Het rendement gaat van 5% naar 35% dus met een factor 7 omhoog. Als de nuttige energie ( ) gelijk
blijft gaat de verbruikte energie ( ) met een factor 7 omlaag ( ⁄ ).
,
Het energieverbruik wordt: 0,3 GJ dus de besparing is 2,1 0,3 1,8 GJ.
26
a Warmtepompdroger: 129 0,23 € 30
condensdroger: 264 0,23 € 61.
b De warmtepompdroger kost € 598 € 369 € 229 meer, maar bespaart per jaar € 61 € 30 € 31. De
terugverdientijd is 7,4 jaar.
c De verwachte levensduur van de apparaten en de milieubelasting van de gebruikte materialen, het
productieproces en het afdanken (en recyclen) van het apparaat.
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 3 van 6
, 27
a De Nissan Leaf wordt opgeladen met de elektrische energie die vaak nog door een conventionele
elektriciteitscentrale wordt geleverd. De CO2-uitstoot vindt nu dus niet bij de auto plaats, maar mogelijk nog
wel bij de elektriciteitscentrale.
b 8,0 h.
,
c De auto’s van honderd jaar geleden reden veel minder hard.
28
a De energie van 1,0 kg waterstof is 120 MJ, dus in 5,6 kg waterstof zit
5,6 120 672 MJ. Evenveel energie zit in 20 L benzine.
b Het rendement van een benzineauto is veel lager dan van een waterstofauto. Als je rekening houdt met dit
lagere rendement, zal de benzineauto met de berekende 20 L benzine veel minder ver komen dan de
waterstofauto.
1.3 SPANNING EN STROOMSTERKTE
29 [W] Experiment: Het verband tussen vermogen en stroomsterkte
30 [W] Experiment: Het vermogen van lampjes
31 Waar of niet waar?
a Waar
b Niet (perse) waar: De spanning kan ook hoog zijn.
c Waar
d Waar
e Niet waar: Het vermogen hangt ook af van de stroomsterkte.
f Waar
32
a In een stroomkring kunnen de elektronen rond lopen. Gemiddeld genomen lopen de elektronen dan dezelfde
kant op.
b Door de aansluitdraden bewegen elektronen. Deze hebben een negatieve lading.
c De elektronen bewegen van de minpool naar de pluspool. De elektrische stroom loopt van de pluspool naar
de minpool.
d Als de spanning groter wordt gemaakt geven de elektronen meer energie af in het apparaat.
33 Stopcontact en dynamo
34
a In apparaat B, want dit werkt op de grootste spanning.
b Het vermogen is even groot, dus door het apparaat met de kleinste spanning gaat de grootste stroomsterkte;
door apparaat A stromen per seconde de meeste elektronen.
c In beide apparaten wordt evenveel energie per seconde omgezet, want het vermogen is even groot.
35 B
36 Het vermogen kan gelijk zijn, als door de lamp van 12 V een grotere stroom loopt dan door de lamp die thuis is
aangesloten op het lichtnet.
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 4 van 6
