Inloggen

Energievoorziening voor een weerstation
vwo 2018, 1e tijdvak, opgave 5




Vraag 22

De opgeladen accu kan één uur lang een stroom leveren van 75 A bij een spanning van 12 V. Het geleverde vermogen tijdens dit uur kunnen we uitrekenen met P=U·I:

P = 12 · 75 = 900 W

In 3600 s wordt dan een totale energie geleverd van

Eper accu = P·t = 900 · 3600 = 3,24·106 J

Om een jaar lang een gemiddeld vermogen te leveren van 2,3 W is een energie nodig van

Enodig = P·t = 2,3 · (365·24·60·60)

Enodig = 7,25328·107 J

Het aantal accu's wat nodig is om om deze energie te leveren is dan Enodig / Eper accu. Dit is gelijk aan

7,25328·107 / 3,24·106 = 22,3867 accu's

Er zijn dus minstens 23 accu's nodig om de benodigde energie te leveren.

Tweede manier is aan de hand van de in de opgave gegeven capaciteit van een accu (C= 75 Ah). De stroom door het weerstation bij een vermogen van 2,3 W en een spanning van 12 V is gelijk aan

I = 2,3 / 12 = 0,191667 A

Om dit een jaar lang (24·365 uur) vol te houden is een totale capaciteit nodig van

Ctotaal = 0,191667 · 24·365 = 1679 Ah

Dit komt overeen met

1679 / 75 = 22,38667 accu's

Er zijn dus minimaal 23 accu's nodig.



energievoorzieningweerstation-1




Als je de complete uitleg wil zien moet je eerst inloggen.






Vraag over "Energievoorziening voor een weerstation"?


    Hou mijn naam verborgen

Eerder gestelde vragen | Energievoorziening voor een weerstation

Op maandag 13 mei 2024 om 17:06 is de volgende vraag gesteld
Vraag 25

Hi, ik snap niet zo goed waarom bij U(zp) < 10,4 er stroom geleverd wordt door de accu aan de zonnepaneel

Erik van Munster reageerde op maandag 13 mei 2024 om 18:05
Als je de lijn doortrekt naar de x-as zie je dat de stroom negatief wordt bij 10,4 V (daar gaat de grafiek door de x-as). Negatieve stroom betekent dat het zonnepaneel geen stroom levert maar juist geleverd krijgt door het zonnepaneel.


Op zaterdag 11 mei 2024 om 13:17 is de volgende vraag gesteld
Hi, ook heb ik een vraag over vraag 24, ik heb al u antwoorden op de vragen gelezen, maar toch snap ik het niet. Als je ABEF pakt. Dan liggen FA wel in de kijkrichting, dus positief en ligt BE tegengesteld dus negatief. Ze doen echter in het antwoord het tegenovergestelde. -0,26 x 0,71, terwijl dit hoort dan toch juist positief te zijn? en 0,25 x 1,8 is dan wel positief, terwijl deze juist negatief hoort te zijn? En als je vanuit die kijkrichting met de klok meer, dan zou je toch ook zeggen dat 12 positief is. Persoonlijk heb ik dan de berekeing -Uzp+1,846-0,45+12=0. Dan kom ik ook uit op Uzp= 13,4. Maar waarom doen ze in het antwoord precies het tegenovergestelde?

Erik van Munster reageerde op zaterdag 11 mei 2024 om 13:51
Maar dit is prima hoor. Je kunt alle plussen en minnen omdraaien dan kom je op precies hetzelfde antwoord. Zolang je maar consequent bent dus tegen de stroom in is tegenovergesteld aan met de stroom mee.

Marlieke Schijns reageerde op zaterdag 11 mei 2024 om 14:53
Oke top, heel erg bedankt!


Op zaterdag 11 mei 2024 om 12:02 is de volgende vraag gesteld
Hi,
Misschien een beetje een stomme vraag, maar bij vraag 22 en dan als je hebt uitgerekend: I = 2,3 / 12 = 0,191667 A. Ampere is Coulomb per seconde, waarom wordt het dan 24 x 365 en niet keer het aantal seconde per jaar gedaan?
Alvast bedankt

Erik van Munster reageerde op zaterdag 11 mei 2024 om 13:49
Omdat er gerekend wordt met Ah (“AmpereUur”). 75 Ah betekent dat een accu een uur lang een stroom van 75 A kan leveren.

Vandaar dat er naar uur wordt omgerekend.

Hoeft niet persé. Je kunt ook alles naar Joule, Watt en secondes omrekenen (en komt dat uiteraard uiteindelijk op hetzelfde antwoord)


Op zondag 21 apr 2024 om 14:04 is de volgende vraag gesteld
Vraag 23,

Waarom heeft de spanning van het zonnepaneel geen invloed op de schakeling? er wordt alleen gerekend met de spanning van de accu 12V.
Ik zie dat het een parallel schakeling is en de spanning inderdaad overal even groot zou moeten zijn volgens de theorie, maar toch vind ik het in deze vraag een beetje tegen intuïtief

Erik van Munster reageerde op zondag 21 apr 2024 om 15:22
Spanning van het zonnepaneel maakt zeker uit alleen heb je de spanning niet bij je berekening nodig. De stroomsterktes zijn namelijk al gegeven. Als de spanning van het zonnepaneel verandert zouden deze stroomsterktes ook anders zijn.


Op zaterdag 13 mei 2023 om 23:28 is de volgende vraag gesteld
Beste Erik,
ik snap vraag 23 echt niet. waarom berekenen ze I3 doodmiddel van 2+1 ? ik dacht namelijk dat totale stroomsterkte berekend wordt door 1+2+3 (heeft dat te maken met dat stroom in punt B samenkomt?) maar waarom doen we dat niet voor de spanning? is die 12-0,25x1,8 zodat we erachter komen hoeveel spanning nog over is nadat het door het lampje en weerstand door is?

Erik van Munster reageerde op zaterdag 13 mei 2023 om 23:49
De totale stroomsterkte is altijd 0 en je gebruikt inderdaad I1+I2+I3 (stroomwet van Kirchhoff). Alleen zijn sommige stromen negatief omdat ze vanaf het punt weglopen. Dus

I1 + I2 - I3 = 0

En dus

I1 + I2 = I3

(Kijk anders de videoles over de wetten van Kirchhoff nog even)


Op zondag 19 mrt 2023 om 22:26 is de volgende vraag gesteld
Hi ik heb een vraag over opdracht 23 een 24.
Bij vraag 23, waarom doen ze om de U te berekenen:
U3 =12 - 0,25 ·1,8 = 11,55 V? Want parallel is toch de spanning altijd hetzelfde?

En bij vraag 24, waarom doen ze
-U1-12V en +U2? Want als je met de kijkrichting meegaat zou ik +U1 doen +U2 - 12 V, maar dit klopt dus niet....

Erik van Munster reageerde op zondag 19 mrt 2023 om 23:11
Bij vraag 23:
Ja: R3 staat parallel. Maar niet parallel aan alleen maar de accu. R3 staat parallel aan de accu én in serie daarmee R2. De spanning over R3 kun je dus niet zomaar gelijk stellen aan die van de accu.

Erik van Munster reageerde op zondag 19 mrt 2023 om 23:22
Bij vraag 24 doen ze in het correctievoorschrift met stroomkring ABEF. In het stuk BE loopt de stroom van E naar B en dus de andere kant op (vandaar de min) én er zit ook nog de accu in.

Vraag is makkelijker te beantwoorden met stroomkring ACDF (zie uitleg). Daar loopt de stroom overal dezelfde kant op en er zit geen accu in de kring.

Op maandag 20 mrt 2023 om 01:14 is de volgende reactie gegeven
En als je wel de vraag zou willen beantwoorden via ABEF, waarom doen ze dan de U1 met een min want hier loopt toch juist de spanning van de pluspool naar de minpool. En bij U2 loop de spanning ook nogsteeds van de pluspool naar de minpool, maar dan doen ze het wel positief.. Ik snap namelijk wel dat ze die 12 negatief doen want dan gaat het tegengesteld in de richting van de batterij.

Erik van Munster reageerde op maandag 20 mrt 2023 om 07:02
Ze zijn in het antwoordmodel uitgegaan van Uzp en hebben dat positief genoemd. U1 wordt dan negatief omdat het een ander teken (+/-) moet hebben dan Uzp en in het stuk tussen B en E is alles juist weer omgekeerd vanwege de stroom die daar de andere kant op loopt.

Het maakt niet uit bij de wet van Kirchhoff voor spanning of je iets positief of negatief meerekent zolang het maar onderling klopt: batterij en weerstand tegengesteld en tegen de stroomrichting in andersom.


Op zondag 13 nov 2022 om 14:48 is de volgende vraag gesteld
Beste Erik, kan bij vraag 26 de stroom niet vanaf BCDEF naar de zp lopen? Want als de stroom van de accu naar de zp via BAF loopt dan gaat die toch van de pluspool naar de pluspool. Dus de stroom zou sws toch al niet vanaf de route BAF lopen.

Erik van Munster reageerde op zondag 13 nov 2022 om 18:04
In de schakeling staat het zonnepaneel inderdaad met een pluspool boven en een minpool onder getekend en als de batterij er niet zou zijn zou er inderdaad sowieso nooit stroom via de route BAF kunnen lopen. Dan zou de diode inderdaad niet nodig zijn.

Probleem is hier dat er wél een batterij is én dat de spanning van het zonnepaneel varieert en dus ook heel laag kan zijn. De batterijspanning zou dan "winnen" van de zonnepaneel-spanning en zo zou er (ondanks de pluspool en minpool van het zonnepaneel) toch stroom in de verkeerde richting kunnen lopen. Vandaar dat er een diode nodig is.


Op dinsdag 18 okt 2022 om 14:39 is de volgende vraag gesteld
Beste Erik,
Ik snap vraag 26 niet helemaal. We hebben een diode geplaats zodat de stroom niet via die richting naar de zonnepaneel gaat. Maar de stroom zal toch überhaupt daar nooit komen aangezien stroom van + naar - loopt? Als de stroom de wegneemt waar de diode is geplaats zal het toch van + naar + gaan wat sowieso niet gebeurd?

Erik van Munster reageerde op dinsdag 18 okt 2022 om 15:22
Klopt, stroom loopt van de plus naar min: Als er alleen maar het zonnepaneel zou zijn, zou er inderdaad geen diode nodig zijn. Probleem is hier de andere batterij. Die batterij laat de stroom ook van de pluspool van de batterij naar de minpool stromen en deze stroom zou het pad BAFE kunnen volgen. De diode is er om deze stroom tegen te gaan.


Op woensdag 26 mei 2021 om 11:27 is de volgende vraag gesteld
Hi
vraag 22: waarom is het volgende niet goed? : 75Ah = 270 000 C
I = 2,3 / 12 = 0.191...A
t= Q x I = 51750 s = 0.59858333 dagen.
365 / 0.598... = 609.29
dus 610 accus
mvg

Erik van Munster reageerde op woensdag 26 mei 2021 om 12:06
Omdat de capaciteit van de batterij een energie-inhoud is en niet een bepaalde hoeveelheid lading. Een accu is niet een ding waarin 270000 C aan lading ligt opgeslagen dat met elke willekeurige spanning spanning kan worden geleverd. De 75Ah kan namelijk alleen geleverd worden bij een spanning van 12 V.
Je moet dus echt kijken naar de energie die in de accu zit en niet naar de lading.

Op woensdag 26 mei 2021 om 13:05 is de volgende reactie gegeven
duidelijk, dank!


Op zondag 23 mei 2021 om 11:34 is de volgende vraag gesteld
Hoi,
Ik snap niet waarom de ampere meters geen weerstand hebben. Staat dat ergens, of is dat altijd zo?

Erik van Munster reageerde op zondag 23 mei 2021 om 12:49
Ampèremeter hebben wél weerstand alleen wil je dat liever niet. Hoe groter de weerstand hoe meer de ampèremeter stroom tegenhoudt. Je wil juist dat de meter zélf geen invloed heeft op hoeveel stroom er loopt anders beinvloed je de meting.

Fabrikanten van ampèremeters zorgen er daarom dus voor dat de weerstand zo laag mogelijk is.

Erik van Munster reageerde op zondag 23 mei 2021 om 12:52
Bij opgaven mag je er (tenzij er iets anders bij staat) de weerstand van een amperemeter zelf verwaarlozen.

Op donderdag 27 mei 2021 om 13:43 is de volgende reactie gegeven
Oke duidelijk, bedankt!


Op dinsdag 14 jul 2020 om 17:24 is de volgende vraag gesteld
Vraag 23:
Waarom wordt er in deze vraag helemaal niks gedaan met het stuk AF met uitzondering van de stroom die hieruit komt?

Erik van Munster reageerde op dinsdag 14 jul 2020 om 17:37
Omdat dat hier niet nodig is. We willen de spanning over R3 weten en hebben hiervoor een stroomkring nodig waar R3 in zit. Dit kan elke stroomkring zijn, ook de kring waar AF in zit. Het probleem met die kring is dat we de spanning over het zonnepaneel hier niet weten en daarom kunnen we deze kring hier nu niet voor gebruiken.

In de kring waarin ook de accu is opgenomen hebben we wél genoeg informatie om de spanning over R3 uit te rekenen. Vandaar dat we deze hier nu gebruiken.

De kring met AF is dus bij deze opgave niet nodig.


Op zondag 28 apr 2019 om 15:46 is de volgende vraag gesteld
Hallo,

Is het bij vraag 26 ook mogelijk om de diode op het stuk BC te plaatsen? Wel met dezelfde richting als de diode die is aangegeven in het antwoordmodel? Ik begrijp namelijk niet waarom het de bedoeling is dat de stroom niet van A naar F gaat?

Erik van Munster reageerde op zondag 28 apr 2019 om 16:01
De vraag gaat over het voorkomen van het leveren van stroom door de accu aan het zonnepaneel:
Stel je voor dat de accu wél stroom zou leveren aan het zonnepaneel. De accu is dan de stroombron van de stroom die vanaf de accu door het zonnepaneel loopt. De stroom zou dan vanaf de pluspool van de accu lopen naar B > A > zonnepaneel > F > E >minpool accu.

Dit betekent dat als je deze stroom wil tegengaan dat je ergens in deze kring je diode moet plaatsen om te voorkomen dat deze stroom kan gaan lopen.


Op zondag 21 apr 2019 om 16:35 is de volgende vraag gesteld
Hoi Erik, ik snap deze vraag ook niet helemaal. Bepaal je gewoon zelf de kijkrichting? En waarom bepaal je bij R1 stroomrichting mee en R2 stroomrichting tegen? De stroom loopt toch gewoon de hele tijd dezelfde kant op?

Erik van Munster reageerde op zondag 21 apr 2019 om 16:41
Het is de gewoonte om binnen een kring altijd “met de klok mee” door de kring te gaan. Dit betekent dus dat je rechtsom draait. De stroom door R1 loopt naar boven. Dit is ook rechtsom binnen kring ABEF.

De stroom door R2 is ook naar boven maar dit is in de kring juist niet rechtsom maar linksom.

De stroom gaat in beide gevallen omhoog maar in het ene geval tegen de kijkrichting (rechtsom) in en in het andere geval tegen de kijkrichting in.

Op zondag 21 apr 2019 om 17:00 is de volgende reactie gegeven
'De stroom door R2 is ook naar boven maar dit is in de kring juist niet rechtsom maar linksom.'
De stroom gaat in beide gevallen omhoog maar in het ene geval tegen de kijkrichting (rechtsom) in en in het andere geval tegen de kijkrichting in.'
Ik snap het niet, want stroom door R1 loopt toch omhoog en dan door R2 naar beneden? Je volgt toch gewoon de stroom van pluspool zonnepaneel naar minpool zonnepaneel?
Dit is met de kijkrichting mee en waarom moet je ze dan niet beiden optellen?

Erik van Munster reageerde op zondag 21 apr 2019 om 17:22
Als er alleen het zonnepaneel zou zijn als spanningsbron zou je gelijk hebben maar er is ook nog een accu. Deze zorgt voor een stroom omhoog door R2.

Bij opg 23 heb je hier trouwens ook al gebruik van gemaakt. De stroom is de optelsom van twee stromen die allebei omhoog lopen.

Op zondag 21 apr 2019 om 17:31 is de volgende reactie gegeven
Aha oke bedankt!!
Hieronder zegt u 'de batterij van 12V en R2 hebben niet hetzelfde teken omdat het ene een batterij is (in de stroomrichting) en het andere een weerstand. Deze reken je bij de wet van Kirchhoff altijd tegengesteld mee'
Hoe bedoeld u dit precies? Is dit in deze situatie zo omdat de batterij dus een stroom omhoog 'duwt'?

Erik van Munster reageerde op zondag 21 apr 2019 om 18:13
Nee omdat een batterij elektrische energie aan een schakeling toevoegt en een weerstand juist zorgt voor een verlies van elektrische energie (wordt omgezet in warmte).

Vandaar dat de spanning (=elektrische energie) omgekeerd wordt meegerekend vergeleken met een weerstand.

Op zondag 21 apr 2019 om 18:28 is de volgende reactie gegeven
Huh maar dan zou R1 toch ook negatief moeten zijn? Of kijk je eerst naar de kijkrichting en als deze positief is maakt dat niet meer uit? Sorry ik vind het erg verwarrend...

Erik van Munster reageerde op zondag 21 apr 2019 om 18:37
Het ís ook verwarrend. Kijk anders de videoles over de wet van Kirchhoff bij spanning nog even. Zitten ook een paar voorbeelden in.

Op zondag 21 apr 2019 om 20:01 is de volgende reactie gegeven
Ik heb hem nog een keer gekeken! Alleen over mijn bovenstaande vraag. Moet je een weerstand nu altijd negatief meerekenen, of gewoon tegengesteld aan de batterij? Dus als batterij positief is, weerstand negatief en als batterij negatief is weerstand positief?

Erik van Munster reageerde op zondag 21 apr 2019 om 21:23
Was het maar zo simpel. Ik doe het zelf als volgt:

* Weerstand met stroomrichting met kijkrichting mee: positief
* Weerstand met stroomrichting tegen kijkrichting in: negatief
* Batterij met stroomrichting met kijkrichting mee: negatief
* Batterij met stroomrichting tegen kijkrichting in: positief

(Met de stroomrichting van de batterij bedoel ik de stroom die de batterij laat lopen. Dus weg van de +pool en naar de -pool toe.)

Dus: Een weerstand is tegengesteld aan de batterij die de stroom door de weerstand laat lopen. Maar, het blijft goed oppassen op de stroomrichting en de richting van de +pool en -pool.


Op zondag 14 apr 2019 om 14:35 is de volgende vraag gesteld
Bij vraag 24 hebben ze bij examenblad gebruik gemaakt van kring ABEF.
Hierbij staat als antwoord:
Uzp - 1,846 - 12 + 0,45 = 0
Uzp = 13,396
En snap hier niet waarom de spannin van 0,45 V over R2 positief wordt gerekend en niet negatief net zoals voor de accu van 12 V?
En als je kring BCDE zou nemen, waarom is de spanning over R3 11,55 V en niet
12 + 0,45 V = 12,45 V?
Alvast bedankt!!

Erik van Munster reageerde op zondag 14 apr 2019 om 16:19
De batterij van 12V en R2 hebben niet hetzelfde teken omdat het ene een batterij is (in de stroomrichting) en het andere een weerstand. Deze reken je bij de wet van Kirchhoff altijd tegengesteld mee.

Dit kun je het makkelijkst begrijpen als een even denkt aan de meest simpele schakeling: een weerstand aangesloten op een batterij. Om op een opgetelde spanning van 0V uit te komen moet de ene positief zijn en de ander negatief.

Over je 2e vraag (kring BCDE). In deze kring zit het zonnepaneel niet opgenomen dus kun je ook niet Uzp bepalen.

Op zondag 14 apr 2019 om 16:55 is de volgende reactie gegeven
Bedankt voor uw bericht, alleen begrijp ik het nog steeds niet helemaal.
Als de spanning in dit geval over R2 negatief wordt gerekend (wat ik in uw tweede alinea wel ongeveer begrijp) dan zou dit toch ook moeten betekenen dat de spanning over R1 van 1,846 V negatief zou moeten zijn? Hoe kun je in dit geval weten dat deze dan wel weer positief moet zijn?

En het ging me bij kring BCDE niet om het bepalen van Uzp maar hoe het hier zit met de spanningswet van Kirchhoff. De som zou hier 0 moeten zijn maar dat lijkt hier niet zo te zijn...

Erik van Munster reageerde op zondag 14 apr 2019 om 17:45
Waar je bij de spanningswet van Kirchhoff óók nog rekening mee moet houden is de kijkrichting van de kring. Als bij kring ABEF je rechtsom (met de klok mee dus) de kring afgaat, ga bij R2 tegen de stroomrichting in (vandaar negatief). Bij R1 ga je met de stroomrichting mee (vandaar positief).

Ook in kring BCDE geldt dit: in R2 loopt de stroom dan met de kijkrichting (klok mee) mee en in R3 ook. Je rekent ze dus hier allebei positief mee. Vandaar dat Ur1 en Ur2 bij elkaar 12V zijn.