Energie en vermogen

Wanneer er stroom door een weerstand vloeit wordt er elektrische energie omgezet in warmte of een andere vorm van energie zoals licht. Een bekend voorbeeld hiervan is de gloeilamp. Wanneer er elektrische stroom door een gloeilamp vloeit, wordt deze warm en na een tijdje te warm om nog vast te nemen. Naast warmte produceert diezelfde stroom door de gloeidraad van de lamp ook nog licht.

Wat is belangrijk?

• De definitie van energie en vermogen kunnen weergeven met je eigen woorden.

• Het vermogen uitdrukken in termen van energie en tijd.

• De eenheid van vermogen opnoemen.

• De gemeenschappelijke eenheden van vermogen en energie kunnen opnoemen.

• Berekeningen uitvoeren aangaande energie en vermogen.

Energie is de mogelijkheid om arbeid te verrichten en vermogen is het tempo waarin de energie wordt gebruikt. Met andere woorden: het vermogen P is een bepaalde hoeveelheid energie (arbeid) W die in een bepaalde tijd t wordt uitgevoerd. In formulevorm :

$\mathit{P}=\frac{\mathit{W}}{\mathit{t}} (3-4)$

Hierbij is P het vermogen in watt (W). W is de energie in joule en t is de tijd in seconden ( s ). Merk op dat de arbeid met een cursief (italic W wordt gebruikt om energie te vertegenwoordigen. Een non-italic W wordt gebruikt om de eenheid van vermogen aan te duiden.

De joule is de SI-eenheid voor energie. Energie in joules ( J) gedeeld door de tij in seconden ( s ) geeft het vermogen in watt (W). Wordt er bijvoorbeeld 80 J energie verbruikt in 4 s dan is het vermogen gelijk aan :

$\mathit{P}=\frac{\mathit{W}}{\mathit{t}}=\frac{80\mathit{ }\mathit{J}}{4\mathit{ }\mathit{s}}=20\mathit{ }\mathbf{W}$

Kleine hoeveelheden vermogen minder dan een watt zijn gebruikelijk in verschillende gebieden van de elektronica. Net zoals bij kleine stroom- en spanningswaarden worden ook bij het vermogen metrische voorvoegsels gebruikt om de kleine hoeveelheden van vermogen aan te duiden. Zo worden milliwatt (mW) en microwatt (µW) vaak gebruikt bij elektronische berekeningen. Op het gebied van elektrische nutsbedrijven komen hoeveelheden vermogen in kilowatt (kW) en megawatt (MW) vaak voor. Radio en TV-stations gebruiken ook grote hoeveelheden vermogen om signalen te verzenden. Elektromotoren worden ook vaak in paardenkracht ( pk ) uitgedrukt waarbij 1 pk gelijk is aan 746 W.

$P=\frac{energie}{tijd}=\frac{50 J}{4 s}=\mathrm{12,5} \mathrm{W}$ Vermits vermogen de verhouding is waarmee energie wordt gebruikt per tijdseenheid, wordt vermogen gebruikt gedurende een bepaalde tijdsperiode. Bijgevolg wanneer je vermogen in W vermenigvuldigt met de tijd in seconden bekom je de hoeveelheid energie in joules. In formulevorm:

$\mathit{W}=\mathit{P}\mathit{ }\times \mathit{t}$

Eenheid van energie : de kilowattuur (kWh)

Zoals reeds is vermeld is joule de SI-eenheid voor energie of arbeid. Er is ook een andere manier om energie uit te drukken, namelijk de kilowattuur (kWh). Wanneer een elektrische factuur wordt betaald is het bedrag afhankelijk van de hoeveelheid verbruikte energie. Vermits energiebedrijven werken met enorme hoeveelheden energie is de kWh een veel praktischer eenheid dan de joule. 1 kilowattuur aan energie is het equivalent van 1000 W vermogen gedurende 1 uur. Stel bijvoorbeeld een TV die die 20 uur staat te spelen en 50 W verbruikt. De totale verbruikte energie is dan gelijk aan het product van vermogen met tijd of 50 W x 20 uur, wat gelijk is aan 1000 Wh of 1 kWh energie.

$W=P\times t=\mathrm{0,2} kW \times 1 h=\mathrm{0,2} kWh$

Test jezelf aangaande energie en vermogen

1. Wat is vermogen P?

2. Geef de formule voor vermogen in termen van energie (arbeid) en tijd.

3. Definieer watt.

4. Druk ieder van volgende vermogens uit in zijn meest geschikte eenheid (prefix)?

a) 68 000W b)0,005 W c) 0,000 025W

1. Als je 100W gebruikt gedurende 10 uur. Hoeveel energie in kWh heb je verbruikt?

2. Zet 2000 W om in kW.

3. Hoeveel kost het om een elektrisch verwarmingstoestel van 1000 W gedurende 24 uur te laten werken aan dagtarief. Stel dat de kostprijs voor 1 kWh gelijk is aan 7,78 eurocent.