Practicum: Energie, vermogen en rendement – NaSk1 Klas 3 VMBO-T

In dit practicum voor klas 3 VMBO-T meet je het elektrisch vermogen van apparaten en bereken je het rendement van een elektromotortje. Je leert omrekenen tussen kWh en joule, en koppelt aan het energieverbruik thuis en duurzame energiebronnen.

Leerdoel

Na dit practicum kun je elektrisch vermogen berekenen (P = U × I), het rendement bepalen (η = P_nuttig/P_ingevoerd), het energieverbruik uitrekenen (E = P × t), omrekenen tussen joule en kWh, en uitleggen wat een zonnepaneel en windturbine produceren.

Cursusniveau en vakgebied

Niveau: VMBO-T klas 3 | Vak: NaSk1 | Domein: C Elektrische energie / D Verbranden en verwarmen | Vermogen (W), energie (J, kWh), rendement, P = UI, E = Pt, duurzame energie, slimme meter

Benodigdheden

• Klein elektromotortje (3–6 V DC), voeding
• Voltmeter en amperemeter (of multimeter)
• Touwtje + gewichtje (50 g) voor rendementsmeting
• Stopwatch, liniaal
• Energiemeter (wattmeter op stopcontact, optioneel voor thuisapparaten)

Achtergrondinformatie

Vermogen P (watt, W): energie per seconde: P = U × I. Energie E (joule, J): E = P × t (t in seconden). Kilowattuur: 1 kWh = 1000 W × 3600 s = 3 600 000 J = 3,6 MJ. Rendement: η = P_nuttig / P_ingevoerd × 100%. Verlies = warmte. Geen enkel apparaat heeft η = 100%.

Werkwijze

Deel A – Vermogen meten

1. Sluit het motorije aan op 3,0 V. Meet U en I. Bereken P_el = U × I.

Deel B – Rendement berekenen

1. Verbind de motoras via een touwtje met een gewichtje van m = 50 g. Meet de tijd t om h = 20 cm omhoog te tillen. P_mech = m × g × h / t (g = 10 N/kg).
2. Rendement η = P_mech / P_el × 100%.

Meettabel

Verwerkingsvragen

1. Een televisie verbruikt 120 W en staat 4 uur aan per dag. Bereken het dagverbruik in kWh en de jaarlijkse kosten bij € 0,30 per kWh.
2. Een zonnepaneel (1,5 m²) levert 150 W per m² bij vol zonlicht. Bereken de opbrengst in kWh bij 5 uur zon per dag en 300 zonnige dagen per jaar.
3. Waarom is η van een elektromotor nooit 100%?

Uitwerking

V1: E_dag = P × t = 120 × 4 = 480 Wh = 0,48 kWh. E_jaar = 0,48 × 365 = 175,2 kWh. Kosten = 175,2 × 0,30 = € 52,56 per jaar.

V2: P_paneel = 150 × 1,5 = 225 W = 0,225 kW. E_dag = 0,225 × 5 = 1,125 kWh. E_jaar = 1,125 × 300 = 337,5 kWh per jaar.

V3: Een elektromotor heeft wikkeldraad met elektrische weerstand: P_warmte = I²R. Daarnaast is er wrijving in de lagers en luchtweerstand. Deze verliezen zetten elektrische energie om in warmte die niet nuttig wordt gebruikt → η altijd < 100%.

Benodigde laboratoriumapparatuur van Labvakhandel

Labvakhandel levert elektromotortjes, multimeters, wattmeters en statiefsets voor energie- en rendement-praktika in het voortgezet onderwijs.

Bekijk het assortiment scheikunde artikelen Bekijk het assortiment natuurkunde artikelen of neem contact op voor advies.

Meer practicumopdrachten

Ontdek alle practica in de Labvakhandel kennisbank — voor biologie, scheikunde en natuurkunde.