Gebruik van elektriciteit

Elektrisch vermogen en elektrische energie

Elektrisch vermogen wordt aangeduid met de letteren de eenheid is de Watt (). Het vermogen geeft aan hoeveel elektrische energie per seconde wordt omgezet door een elektrisch apparaat. De formule voor elektrisch vermogen isP=U\cdot IP=UIP=UIP=UIP=UIP=UIP=UIP=UIP=UIP=UIP=UI, waarbijde spanning is ende stroomsterkte. Deze formule is toepasbaar op weerstanden, apparaten, spanningsbronnen en gehele schakelingen. Bij weerstanden en apparaten leidt dit vaak tot warmteontwikkeling, die berekend kan worden met de formuleP=R\cdot I^2P=RI^2P=RI^2P=RI^2P=RI^2P=RI^2P=RI^2P=RxI^2P=RxIP=RxP=RxIP=RxI^, waarbijde weerstand is.

Elektrische energie wordt aangeduid met E en kan worden omgezet in andere vormen van energie zoals warmte, beweging, licht en geluid. De formule voor elektrische energie isE=P\cdot tE=P\cdot tE=P\cdot, waarbijde tijd is. Bij omzetting van elektrische energie ontstaat er altijd enige warmte, wat leidt tot energieverlies. Het rendement van een apparaat kan worden berekend door de nuttige energie te delen door de totale energie, of door het nuttige vermogen te delen door het totale vermogen. Het rendement wordt vaak uitgedrukt als een percentage. Dit ziet er als volgt uit:. Uitgedrukt als een percentage krijg je dan \eta=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}\cdot100\%\eta=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}\cdot100\eta=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}\cdot10\eta=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}\cdot1\eta=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}\cdot\eta=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}\eta=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}\eta=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}\eta=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}\eta=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}\eta=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}\eta=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}\cdpt\eta=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}\eta=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}\eta=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}\eta=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}\eta=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}\eta=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\frac{}{e}\eta=\frac{}{\placeholder{}}\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=\eta=E_{n}uttig{E_{in}}\cdot100\eta=\frac{E_{n}uttig}{}{E_{in}}\cdot100\eta=\frac{E_{n}uttig}{\exists}{E_{in}}\cdot100\eta=\frac{E_{n}uttig}{}{E_{in}}\cdot100\eta=\frac{E_{n}uttig}{\exponentialE}{E_{in}}\cdot100\eta=\frac{E_{n}uttig}{\exponentialE}{E_{in}}\cdot100.

Opwekking van elektriciteit

In een klassieke elektriciteitscentrale begint het proces met een chemische energiebron, vaak fossiele brandstoffen. Bij verbranding wordt chemische energie omgezet in warmte, die water in stoom verandert. Deze stoom drijft een turbine aan, die op zijn beurt een generator aandrijft om elektrische energie te produceren.

Elektrische energie kan ook opgewekt worden met een dynamo of een generator. Een veranderend magnetische veld in een spoel zorgt voor een stroom door de spoeldraad. Bij zo'n bewegende magneet wordt er dan spanning over de spoeldraad gemeten en spanning kan voor een stroom zorgen, zoals afgebeeld in onderstaande afbeelding.

Duurzame energiebronnen

Naast fossiele brandstoffen zijn er ook andere methoden voor energieopwekking:

•Kerncentrales wekken door middel van kernsplijting energie op.

•Waterkrachtcentrales en windturbines gebruiken respectievelijk water en wind om turbines aan te drijven.

•Zonnecellen zetten zonlicht direct om in elektrische energie.

•Brandstofcellen, zoals waterstofcellen, gebruiken chemische reacties om elektriciteit te genereren.

Elektriciteitstransport

Klassieke elektriciteitscentrales gebruiken brandstof om warmte op te wekken. In de verbrandingskeel komt warmte vrij. Door deze warmte wordt water stroom. De stroom laat turbines en generatoren draaien, waardoor warmte wordt omgezet in elektrische energie. Hierbij ontsnappen verbrandingsgassen. Een koeltoren laat vervolgens de stoom condenseren en transformatoren verhogen de spanning. De energie gaat nu door kabels en komt langs hoogspanningsmasten. Transformatoren en een verdeelstation verlagen nu weer de spanning en de elektriciteit gaat via ondergrondse en bovengrondse kabels naar huizen.

Voorbeeld 1: LED-lamp

Een LED-lamp met een vermogen van 8 W geeft net zoveel licht als een gloeilamp met een vermogen van 40 W. In de wintermaanden staat de lamp 5 uur aan. Bereken hoeveel energie men per dag bespaart met het gebruik van de LED-lamp.

Voor deze opgave kunnen we de formule gebruiken\Delta E=\Delta P\cdot t\Delta E=\Delta P\cdot t\Delta E=\Delta P\cdot\Delta E=\Delta P\Delta E=\Delta P\Delta E=\Delta P\Delta E=\Delta P\Delta E=\Delta P\Delta E=\Delta P\Delta E=\Delta P\Delta E=\Delta P\Delta E=\Delta P\Delta E=\Delta P\Delta E=\Delta P\Delta E=\Delta P\Delta E=\Delta P\Delta E=\Delta\Delta E=\Delta E=\Delta E=\Delta E=\Delta E=\Delta E=\Delta E=\Delta E\Delta\Delta e\Delta.

Eerst berekenen we\Delta P\Delta: het vermogen van de LED-lamp is 8 W en het vermogen van de gloeilamp is 40 W. \Delta P=40-8=32\ W\Delta P=40-8=32\Delta P=40-8=32\Delta P=40-8=32\Delta P=40-8=32\Delta P=40-8=32\Delta P=40-8=32\Delta P=40-8=32W\Delta P=40-8=32\Delta P=40-8=3\Delta P=40-8=\Delta P=40-8\Delta P=40-\Delta P=40\Delta P=4\Delta P=\Delta P\Delta . Als we dit invullen in de formule, krijgen we \Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}8\cdot10^5J\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}8\cdot10^5\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}8\cdot10^5\J\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}8\cdot10^5\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}8\cdot10^5\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}8\cdot10^5\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}8\cdot10^5\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}8\cdot10^{}\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}8\cdot10^4\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}8\cdot10^{44}\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}8\cdot10^4\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}8\cdot10\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}8\cdot1\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}8\cdot\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}8\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}8\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}8\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}8\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}8\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}8\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5{,}\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=5\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)=\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3600\right)\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot360\right)\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot36\right)\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot3\right)\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\cdot\right)\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\right)\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\right)\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\right)\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\right)\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\right)\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(5\right)\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\left(\right)\Delta E=\Delta P\cdot t=32\cdot\Delta E=\Delta P\cdot t=32\Delta E=\Delta P\cdot t=32\Delta E=\Delta P\cdot t=32\Delta E=\Delta P\cdot t=32\Delta E=\Delta P\cdot t=32\Delta E=\Delta P\cdot t=32\Delta E=\Delta P\cdot t=3\Delta E=\Delta P\cdot t=\Delta E=\Delta P\cdot t=2\Delta E=\Delta P\cdot t=21\Delta E=\Delta P\cdot t=2\Delta E=\Delta P\cdot t=.

Voorbeeld 2: Magnetron

Een magnetron staat 3 minuten aan. De stroomsterkte door het apparaat is 4,2 A. Bereken hoeveel energie de magnetron heeft omgezet.

Voor deze opgave maken we gebruik van twee formules:P=U\cdot IenE=P\cdot tE=P\cdot tE=P\cdotE=PE=PE=PE=PE=PE=P.

We weten dat de netspanning gelijk is aan 230 V, dus als we dit invullen in de formule voor P, krijgen we P=230\cdot42=966\text{ }WP=230\cdot42=966WP=230\cdot42=966WP=230\cdot42=966WP=230\cdot42=966WP=230\cdot42=966WP=230\cdot42=966WP=230\cdot42=966WP=230\cdot42=966WP=230\cdot42=966WP=230\cdot42=966P=230\cdot42=96P=230\cdot42=9P=230\cdot42=P=230\cdot42P=230\cdot4P=230\cdotP=230P=230P=230P=230P=230P=230P=23P=2P=P. Dit kunnen we dan invullen in de formule voor E. E=966\cdot180=1{,}7\cdot10^5\text{ }JE=966\cdot180=1{,}7\cdot10^5JE=966\cdot180=1{,}7\cdot10^5JE=966\cdot180=1{,}7\cdot10^5JE=966\cdot180=1{,}7\cdot10^5JE=966\cdot180=1{,}7\cdot10^5JE=966\cdot180=1{,}7\cdot10^5JE=966\cdot180=1{,}7\cdot10^5JE=966\cdot180=1{,}7\cdot10^5JE=966\cdot180=1{,}7\cdot10^5JE=966\cdot180=1{,}7\cdot10^5E=966\cdot180=1{,}7\cdot10^5E=966\cdot180=1{,}7\cdot10E=966\cdot180=1{,}7\cdot1E=966\cdot180=1{,}7\cdotE=966\cdot180=1{,}7E=966\cdot180=1{,}7E=966\cdot180=1{,}7E=966\cdot180=1{,}7E=966\cdot180=1{,}7E=966\cdot180=1{,}7E=966\cdot180=1{,}E=966\cdot180=1E=966\cdot180=E=966\cdot180E=966\cdot18E=966\cdot1E=966\cdotE=966E=966E=966E=966E=966E=966E=966E=966E=966E=966E=96E=9E=E.