Chemische en elektrische energie
Een personenauto rijdt op benzine of dieselolie. Tijdens het rijden verbruikt de motor chemische energie die door de brandstof geleverd wordt. Dat er iets verbruikt wordt, kun je zien: de voorraad benzine of dieselolie in de tank wordt steeds kleiner.
Een elektrische speelgoedauto heeft ook energie nodig om te kunnen rijden. Het elektromotortje werkt op elektrische energie die geleverd wordt door batterijen. Wat elektrische energie is, kun je je niet zomaar voorstellen. Toch merk je dat het motortje ‘iets’ verbruikt: na verloop van tijd raken de batterijen ‘leeg’.
Een personenauto heeft een tank met benzine (een voorraad chemische energie), een benzineleiding (die de chemische energie vervoert) en een motor (die de chemische energie verbruikt).
Bij een elektrische speelgoedauto zie je iets soortgelijks:
Elektrisch vermogen
De hoeveelheid elektrische energie die een spanningsbron per seconde levert, noem je het elektrische vermogen. Het elektrisch vermogen is evenredig met de spanning én met de stroomsterkte. Dat dat zo is, kun je nagaan door proeven te doen met enkele lampjes:
Het elektrisch vermogen berekenen
Je kunt het elektrische vermogen berekenen met de formule:
Als je de spanning U invult in volt (V) en de stroomsterkte I in ampère (A), dan vind je het vermogen P in watt (W).
Voorbeeld
In een zaklantaarn zitten drie batterijen van 1,5 volt. De batterijen zijn in serie geschakeld. Door het lampje in de lantaarn loopt een stroom van 0,2 A.
Bereken het elektrisch vermogen dat de batterijen samen leveren.
U = 1‚5+1‚5+1‚5 = 4,5V
I = 0,2 A
De elektrische energie berekenen
Als je het vermogen van een spanningsbron kent, kun je berekenen hoeveel elektrische energie in een bepaalde tijd geleverd wordt. Daarvoor gebruikje de formule:
Als je het vermogen P invult in watt (W) en de tijd t in seconden (s), dan vind je de (elektrische) energie E in joule (J).
Omdat Pel: = U x I, kun je ook schrijven:
Voorbeeld
De zaklantaarn uit het vorige voorbeeld wordt 10 minuten gebruikt.
Bereken hoeveel elektrische energie de batterij in die 10 minuten levert.
P = 0,9 W
t = 10 min = 10 x 60 = 600 s
Plus - Zonnepanelen
Een zonnepaneel is een vlakke plaat waarop een aantal zonnecellen is gemonteerd. De zonnecellen zetten stralingsenergie in zonlicht voor een deel om in elektrische energie. Die elektrische energie kun je gebruiken om een apparaat te laten werken, zoals je telefoon.
Het elektrisch vermogen dat een zonnepaneel levert, is niet constant. Het elektrisch vermogen hangt af van de hoeveelheid stralingsenergie die op het paneel valt. Die hoeveelheid verandert steeds, doordat de zon niet steeds even fel schijnt en ook niet steeds even hoog aan de hemel staat.
Zelfs onder gunstige omstandigheden geeft één zonnecel maar een lage spanning. Om aan een hogere spanning te komen, wordt een reeks zonnecellen in serie geschakeld. Je kunt de totale spanning van zo'n reeks vinden door de afzonderlijke spanningen bij elkaar op te tellen. Als één zonnecel 2,0V levert, dan levert een reeks van zes in serie geschakelde zonnecellen 12V.
Eén reeks zonnecellen kan maar een beperkte hoeveelheid stroom leveren. Om de stroomsterkte op te voeren, worden er meerdere reeksen parallel geschakeld. Hoe groter het aantal parallel geschakelde reeksen, des te groter is de stroomsterkte en dus ook het vermogen.
Natuurkunde - Vermogen (Basiskennis) https://www.youtube.com/watch?v=kRne-MwItVg