Pulsar Nask1 4e ed - Hoofdstuk 3 - Elektriciteit in huis oefentoetsen & antwoorden

Bij een serieschakeling staan alle onderdelen achter elkaar in één stroomkring; in een parallelschakeling hebben alle apparaten een eigen stroomkring.De wet van Ohm: weerstand=spanningstroomsterkteweerstand = \frac{spanning}{stroomsterkte}weerstand=stroomsterktespanning​. Of in symbolen: R=UIR = \frac{U}{I}R=IU​ Hoe groter de stroomsterkte, hoe kleiner de weerstand is. Een kilowattuurmeter (kWh-meter) meet de hoeveelheid energie die je thuis verbruikt.Om jezelf te beschermen tegen stroom:Gebruik je stekkers en wandcontactdozen met randaardeGebruik je elektrische apparaten met een dubbele isolatie. Niet waar: in een stroomkring gaan de elektronen van de min naar de plus (maar we zeggen dat de stroom van de plus naar de min gaat).Deze bewering is waar.Deze bewering is waar.Niet waar: aardgas raakt op, veroorzaakt luchtvervuiling en stoot CO₂ uit. Zon, wind, biomassa en waterkracht zijn voorbeelden van duurzame energiebronnen. In afbeeldingen 1 en 4 zullen de lampjes branden. In afbeelding 1 en 4 is er sprake van een gesloten stroomkring (in afbeelding 4 is de schakelaar gesloten). In afbeelding 2 is de schakelaar open, waardoor de stroomkring niet gesloten is.In afbeelding 3 zijn de stroomdraden niet volledig, waardoor de stroomkring niet gesloten is. Gegeven: $U_1=3\ V$$U_3=2\ V$$U_{batterij}=9\ V$Gevraagd:$U_2=?\ V$Formule:In een serieschakeling mag je de spanningen bij elkaar optellen om de totale spanning te berekenen, dus $U_{tot}=U_1+U_2+U_3$Berekening:$9=3+U_2+2$ dus$U_2=9-3-3=4\ V$Antwoord:De spanning in spanningsbron $U_2$ is $4\ V$. Gegeven: $U_2=4\ V$$I=1,5\ A$Gevraagd: $R_2=?\ \Omega$Formule:In een serieschakeling is de stroomsterkte overal gelijk, dus geldt $1,5\ A$ voor alle onderdelen in de serieschakeling.$R=\frac{U}{I}$Berekening:$R_2=\frac{4}{1,5}=2,67\ \Omega$Antwoord:De weerstand van lampje nummer 2 is $2,67\ \Omega$. Het zou kunnen zijn dat de wijzer niet uitslaat vanwege het grote meetbereik. Kies een kleiner meetbereik waarop de uitslag van de wijzer goed is af te lezen. De stroomdraden in een apparaat of in huis kunnen tegen elkaar aankomen. De stroomsterkte door de draden wordt dan te groot en de draden kunnen zo heet worden dat er brand kan ontstaan. Dat heet kortsluiting. Gegeven: C=17,4 AhC=17,4\ AhC=17,4 AhI=3 AI=3\ AI=3 AU=230 VU=230\ VU=230 VGevraagd: t=? uurt=?\ uurt=? uurFormule:C=I×tC=I \times tC=I×tBerekening:17,4=3×t17,4 = 3 \times t17,4=3×t :3 :317,4:3=t17,4:3=t17,4:3=tt=5,8 uurt=5,8\ uurt=5,8 uurAntwoord:De accu van de fatbike is na 5,8 uur leeg. De Xbox verbruikt de meeste energie. Bij een vermogen van 1 watt is het energiegebruik 1 joule per seconde, dus de Xbox gebruikt 200 J/s (en de PlayStation 102 J/s).Gegeven: PPlayStation=102 WP_{PlayStation}=102\ WPPlayStation​=102 WPXbox=200 WP_{Xbox}=200\ WPXbox​=200 WU=230 VU=230\ VU=230 VGevraagd: IPlayStation=? AI_{PlayStation}=?\ AIPlayStation​=? AIXbox=? AI_{Xbox}=?\ AIXbox​=? AFormule:P=U×IP=U \times IP=U×IBerekening:PlayStation:102=230×I102=230 \times I102=230×I:230   :230102:230=I102 : 230 = I102:230=IIPlayStation=0,44 AI_{PlayStation}=0,44\ AIPlayStation​=0,44 AXbox:200=230×I200=230 \times I200=230×I:230   :230200:230=I200 : 230 = I200:230=IIXbox=0,87 AI_{Xbox}=0,87\ AIXbox​=0,87 AAntwoord:De stroomsterkte van de PlayStation is 0,44 A en de stroomsterkte van de Xbox is 0,87 A.Gegeven: PPlaystation=102 W=0,102 kWP_{Playstation} = 102\ W = 0,102\ kWPPlaystation​=102 W=0,102 kWPXbox=200 W=0,22 kWP_{Xbox} = 200\ W = 0,22 \ kWPXbox​=200 W=0,22 kWt=4 uurt = 4\ uurt=4 uurGevraagd: EPlaystation=? kWhE_{Playstation}=?\ kWhEPlaystation​=? kWhEXbox=? KwhE_{Xbox} =?\ KwhEXbox​=? KwhFormule:E=P×tE=P \times tE=P×tBerekening:EPlaystation=0,102×4=0,408 kWhE_{Playstation} = 0,102\times 4=0,408\ kWhEPlaystation​=0,102×4=0,408 kWhEXbox=0,200×4=0,800 kWhE_{Xbox}=0,200\times 4 = 0,800\ kWhEXbox​=0,200×4=0,800 kWhAntwoord:De PlayStation verbruikt 0,41 kWh en de Xbox verbruikt 0,80 kWh.Gegeven: EPlayStation=0,408 kWhE_{PlayStation}=0,408\ kWhEPlayStation​=0,408 kWhEXbox=0,800 kWhE_{Xbox}=0,800\ kWhEXbox​=0,800 kWh0,32 euro per kWhGevraagd: Wat zijn de energiekosten voor een PlayStation en een Xbox?Formule:Kosten=E×0,32Kosten=E \times 0,32Kosten=E×0,32Berekening:KostenPlayStation=0,408×0,32=0,13 euro per dagKosten_{PlayStation}=0,408 \times 0,32 = 0,13\ euro\ per\ dagKostenPlayStation​=0,408×0,32=0,13 euro per dag KostenXbox=0,800×0,32=0,26 euro per dagKosten_{Xbox}=0,800 \times 0,32 = 0,26\ euro\ per\ dagKostenXbox​=0,800×0,32=0,26 euro per dagAntwoord:De PlayStation kost 0,13 euro per dag en de Xbox kost 0,26 euro per dag.De PlayStation is dus het goedkoopste in energieverbruik. Bij een energiezuinige lamp is het rendement zo hoog mogelijk. Gegeven: $E_{opgenomen}=75\ W$$E_{nuttig/afgegeven}=3\ W$Gevraagd: Wat is het rendement van de gloeilamp?Formule:$\rm rendement=\frac{nuttig\ afgegeven\ energie}{opgenomen\ energie} \times 100\%$Berekening:$rendement=\frac{2}{9} \times 100\%$ Antwoord:Het rendement van de spaarlamp is 22,22 %.Een gloeilamp is geen geschikte optie voor de school, omdat een gloeilamp een laag rendement heeft. Een groot gedeelte van de opgenomen energie wordt omgezet in warmte. De school kan beter LED-lampen gebruiken, omdat een LED-lamp een hoger rendement heeft. Dat betekent dat 50% van de opgenomen energie nuttig wordt omgezet. Bij een spaarlamp wordt 22,22% van de opgenomen energie nuttig omgezet. De schakeling in de afbeelding is een parallelschakeling: de lampen hebben ieder hun eigen stroomkring (de lampen staan niet achter elkaar). Een zekering is een veiligheid die bij een te hoge stroomsterkte de stroom uitschakelt. Het beschermt de groep dus tegen overbelasting. Gegeven: P=2500 WP=2500\ WP=2500 WU=230 VU=230\ VU=230 VGevraagd: I=? AI=? \ AI=? AFormule:P=U×IP=U \times IP=U×IBerekening:2500=230×I2500=230 \times I2500=230×I:230     :2302500:230=10,87 A2500 : 230 = 10,87\ A2500:230=10,87 AI=10,87 AI=10,87\ AI=10,87 AAntwoord:De stroomsterkte door de zekering is 10,87 A.Gegeven: P=2400 WP=2400\ WP=2400 WU=230 VU=230\ VU=230 V$I_{wasmachine}=10,87\ A$De maximale stroomsterkte op de groep is 16 A (zekering). Gevraagd: Is het mogelijk om een droger aan te sluiten op dezelfde groep? Formule:P=U×IP=U \times IP=U×IBerekening:2400=230×I2400 = 230 \times I2400=230×I: 230      : 2302400:230=10,43 A2400 : 230 = 10,43\ A2400:230=10,43 ADe stroomsterkte van de droger is 10,43 ADe totale stroomsterkte van de groep is dus 10,87 (wasmachine)+10,43 (droger)=21,30 A10,87\ \text{(wasmachine)} + 10,43\ \text{(droger)} = 21,30\ A 10,87 (wasmachine)+10,43 (droger)=21,30 ADat is meer dan de maximale stroomsterkte op de groep. Antwoord:Het is niet mogelijk, omdat de totale stroomsterkte op de groep 21,3 A is. Dat is meer dan de maximale stroomsterkte op de groep (16 A). Als de wasmachine en droger worden aangesloten op één groep, zal er overbelasting plaatsvinden. De zekering schakelt de stroom in de groep uit.  Inventum gebruikt het meeste water, namelijk 11,0 L (Grundig gebruikt 9,9 L water).Gegeven: $E_{Grundig}=56 \ kWh$$E_{Inventum}= 85\ kWh$100 keer afwassen1 kWh kost 0,32 euroGevraagd: Wat kost de elektrische energie van beide vaatwasmachines?Formule:$\rm Kosten = E \times aantal\ afwasbeurten \times 0,32\ euro$Berekening:$\rm Kosten\ voor\ Grundig = 56 \times 100 \times 0,32 = 1792\ euro$$\rm Kosten\ voor\ Inventum = 85 \times 100 \times 0,32 = 2720\ euro$ Antwoord:De energiekosten voor Grundig is 1792 euro; de energiekosten voor Inventum is 2720 euro.In aanschafprijs is de Grundig het duurst, maar deze is weer het goedkoopst in energiekosten. Het verschil in aanschafprijs is $549,00 – 439,00 = 110\ euro$; het verschil in energiekosten is $2720 – 1792 = 928\ euro$. Dus met de Grundig ben je op de lange termijn het goedkoopst uit.