Embedded Files
Vermogen en Arbeid
Vermogen
Vermogen
Begrip
Begrip
Het verband en het verschijnsel vermogen binnen elektriciteit.
Grootheid en eenheid
Grootheid en eenheid
Als er stroom door een verbruiker gaat, wordt elektrische energie omgezet naar andere vormen van energie zoals warmte en licht.
Vermogen is de hoeveelheid elektrische energie die een verbruiker per seconde kan omzetten.
In formules staat de letter P (Power) voor vermogen.
Waarden voor vermogen worden uitgedrukt in watt (W).
Bijvoorbeeld: "het vermogen van deze wasmachine bedraagt 1400 watt" of "P = 1400 W".
Overzicht:
Formule
Formule
Het vermogen is recht evenredig met de stroom die door de verbruiker gaat en met de spanning.
Formule
Vermogen = Spanning * Stroom
P = U * I
Uit de formule P = U * I volgen de twee afgeleide formules :
Stroomsterkte = vermogen gedeeld door spanning
Spanning = vermogen gedeeld door stroomsterkte
Het voorgaande is een weergave van een stroomkring met een bron die een constante spanning geeft.
Als we de lamp vervangen door lampen met een groter vermogen, stijgt ook de stroomsterkte.
Merk ook op dat lampen met een groter vermogen meer licht geven.
Hoe groter het vermogen, hoe meer energie kan worden omgezet .
Bekijk de video.
11187 vermogen.mp4Informatie
Informatie
Je kunt naast het vermogen van een verbruiker ook spreken van het vermogen van een bron.
Vermogen is de mogelijkheid om energie te leveren of om te zetten.
Een elektrische verbruiker heeft de mogelijkheid om elektrische energie om te zetten. Maar die omzetting gebeurt pas als die verbruiker gedurende een bepaalde tijd op een spanningsbron wordt aangesloten.
Hoe meer stroom uit een spanningsbron komt, hoe groter het vermogen is.
Hoe meer spanning de spanningsbron kan leveren, hoe groter het vermogen is.
Vermogen kan ook uitgedrukt worden in functie van:
Weerstand en stroomsterkte
P = R * I2Weerstand en spanning
P = U2 /R
Rekenvoorbeelden
Rekenvoorbeelden
Hieronder staan een paar rekenvoorbeelden met de formule voor vermogen.
Een strijkijzer is aangesloten op een spanning van 230 V en neemt een stroom van 5 A op.
Hoeveel vermogen wordt opgenomen?
Gegevens
U = 230 V
I = 5 A
formule vermogen: P = U * I
P = ?
P = 230 V * 5 A
P = 1150 W
Het opgenomen vermogen bedraagt 1150 watt.
Op een wasmachine staat aangeduid 3kW/230V.
Hoeveel stroom neemt de wasmachine op?
Gegevens
U = 230 V
P = 3 KW
formule vermogen: P = U * I
I = ?
Uit de formule voor vermogen leiden we af dat de stroomsterkte kan berekend worden op basis van het vermogen en de spanning.
Ofwel I = P/U
I = 3 000 W/230 V
I = 13 A
De wasmachine zal een stroom van 13 ampère opnemen.
Arbeid
Arbeid
Begrip
Begrip
het begrip Arbeid binnen elektriciteit.
Bij een elektrische kring is de arbeid het omzetten van energie.
Hoe langer er energie wordt omgezet, hoe meer arbeid er wordt geleverd.
Arbeid is dus recht evenredig met de tijd.
Hoe meer vermogen er is, hoe meer arbeid er wordt geleverd.
Arbeid is dus recht evenredig met vermogen.
Grootheid en eenheid
Grootheid en eenheid
In formules staat de hoofdletter W (Work) voor arbeid.
Waarden voor arbeid worden uitgedrukt in kilowattuur (kWh).
Bijvoorbeeld: "Deze machine leverde een arbeid van 12 kilowattuur" of "W=12kWh".
Overzicht
Formule
Formule
Arbeid = Vermogen * tijd
W = P * t
Uit de formule W = P * t volgen de twee afgeleide formules:
Vermogen = arbeid gedeeld door tijd
P = W/t
Tijd = arbeid gedeeld door vermogen
t = W/P
Hoe meer vermogen er is, hoe meer arbeid er wordt geleverd.
Lampen met een groter vermogen zullen dus meer arbeid (energie) leveren.
Bekijk het effect in onderstaande video.
11167 arbeid.mp4Informatie
Informatie
Elektrische arbeid wordt ook uitgedrukt in Joule.
Eén Joule is gelijk aan één Wattseconde.
Arbeid kan ook worden uitgedrukt in functie van :
Weerstand, stroomsterkte en tijd
W = R * I2 * t
Spanning, tijd en weerstand
W = U2 /R* t
Hoeveel energie je thuis "verbruikt", kun je aflezen op de teller van de meterkast. Die energie wordt uitgedrukt in kWh.
Om te berekenen wat dit allemaal kost, vermenigvuldig je het "verbruik" met het tarief van de elektriciteitsleverancier.
Op de onderstaande sites vind je een aantal tarieven:
Op de website Mijn energie kun je ook de verschillende leveranciers met elkaar vergelijken.
Via de V-test kan je zelf bepalen wie in jouw situatie de goedkoopste formule heeft.
Rekenvoorbeeld
Rekenvoorbeeld
Hieronder staat een rekenvoorbeeld met de formule voor arbeid.
Een lamp met een vermogen van 60 W geeft 100 uur licht.
Hoeveel is de geleverde arbeid?
Gegevens
P = 60 W
t = 100 h
formule arbeid: W = P * t
W = ?
W = P * t
W = 60 W * 100 h
W = 6 kWh
De geleverde arbeid bedraagt 6 kWh.
Het Joule effect
Het Joule effect
Begrip
Begrip
Warmteproductie met elektriciteit.
Als er elektrische stroom door een weerstand (geleider, verbruiker, ...) vloeit, wordt een deel van de energie omgezet in warmte .
Dit noemt men het Joule-effect.
Soms is dit gewenst (verwarmingstoestellen, strijkijzer, soldeerbout, smeltzekering, elektrisch lassen, enz) maar meestal is dit ongewenst (lamp voor verlichting) en wordt dit beschouwd als verlies of een daling van het rendement.
Om te weten hoe groot de rendementsdaling is, moet worden berekend welke hoeveelheid elektrische energie (arbeid) per seconde in warmte wordt omgezet.
Dit is, met andere woorden, de berekening van een vermogen.
Overzicht:
Symbool Pj
Eenheid W (Watt)
Formule
Formule
Pj = U*I
OF Pj = R * I2
OF Pj = U2 /R
Energie omzetting
Energie omzetting
De totale hoeveelheid energie die omgezet wordt is :
W = R * I2 * t
Het joule-effect kan al dan niet gewenst zijn.
Als een gloeilamp brandt, wordt er niet alleen licht afgegeven maar ook warmte.
Het effect warmte is bij verlichting niet gewenst en wordt daarom als een verlies beschouwd .
Bekijk de invloed van de regelaar en zie hoe zowel het licht als de warmte stijgen.
11178 ia rendement.mp4Informatie
Informatie
De grootte van het Joule-effect hangt af van de weerstand.
Hoe groter de weerstand, hoe groter het Joule-effect (bij constante stroomsterkte).
De weerstand zelf is afhankelijk van de:
soortelijke weerstand
lengte
dikte van de draad
Elke stof heeft een soortelijke weerstand.
Bij 20° omgevingstemperatuur heeft een meter koperdraad van 1mm2 een weerstand van 0,0178 Ω.
Voor een meter Wolfram, dat is het materiaal dat wordt gebruikt in gloeilampen, is dit 0,0500 Ω.
Wolfram heeft dus een hogere weerstand waardoor de wolframdraad veel sneller zal opwarmen.
Wanneer er teveel stroom door een draad gaat en er niet afgekoeld wordt, zal de draad smelten.
Op http://www.lenntech.com/calculators/energie-kosten.htm kun je snel de kosten voor het verwarmen van water berekenen.
Live demo van het Joule effect in een geleider.
Dit is wat er gebeurt bij een overbelasting of kortsluiting.
Rekenvoorbeelden
Rekenvoorbeelden
Hieronder staat een rekenvoorbeeld met het Joule-effect.
Een geleider heeft een weerstand van 2,5 Ω. Er gaat gedurende 10 s een stroom van 2,5 A door de geleider.
Hoeveel energie wordt er omgezet in warmte als gevolg van het Joule-effect?
Gegevens
R = 2,5 Ω
t = 10 s
I = 2,5 A
W = ?
Om de grootte van het Joule-effect te kennen, moet er worden berekend hoeveel elektrische energie (arbeid) wordt omgezet.
Vermogen wordt uitgedrukt met de formule: Pj = R * I2
Op basis hiervan kan de arbeid (W = P * t) worden berekend:
W = R * I2 * t
W = 2,5 Ω * (2,5 A)2 * 10 s
W = 2,5 Ω * 6,25 A2 * 10 s
W = 156,25 Joule
Onder invloed van het Joule-effect wordt er 156,25 Joule omgezet in warmte .
Page updated
Report abuse