Effektivitet i fysiken handlar om hur lång tid det tar att utföra
ett visst arbete.
Ju kortare tid du utför ett arbete, desto högre effekt blir det.
Du räknar ut effekten (P) genom att dividera arbetet (W) med
tiden (t). Med effekt menas hur mycket arbete som uträttas
per sekund. Effekt kan mätas i joule per sekund (J/s). Ett
annat namn på samma enhet är watt.
Exempel
Du ska hissa upp ett piano 8 meter från marken till en
balkong på andra våningen. Du använder en lyftkran för att
hissa upp pianot. Pianot väger 300kg. Det tar 10 sekunder
för lyftkranen att hissa upp pianot till balkongen.
a) Vilket arbete uträttas?
b) Hur stor är effekten?
Svar
a)
F = 300 · 10 = 3000 N
W=F·s
W = 3000 N · 8 m = 24 000 Nm
W = 24 000 J
b)
P = W/t
P = 24000 J /10 s = 2400 J/s
P = 2400 watt
På många elektriska apparater sitter en liten skylt med
teknisk information. På en vattenkokare kan det t.ex. stå
att den har en effekt på 2000 watt (2000W).
När elektroner rör sig i ledningen till vattenkokaren drivs
de av en spänning från vägguttaget. När elektroner
förflyttar sig i ledningen drivs de av en spänning från
vägguttaget.
Elektrisk effekt handlar om hur många elektroner
vägguttagets spänning lyckas förflytta under en viss tid.
Ju fler elektroner, desto högre effekt.
2000 W är samma som 2000 J/s. Watt är ju samma som Joule
per sekund!
För att vattenkokaren ska kunna värma vattnet behövs
elektrisk energi. Vattenkokaren förbrukar 2000 J/s. Det
betyder att på två sekunder har vattenkokaren förbrukat
4000 J, på tre sekunder 6000 J och så vidare. Vi kan räkna ut
energiförbrukningen (W) genom att multiplicera effekten (P)
medtiden (t).
Om det tar 3 minuter (180 sekunder) att koka vattnet blir
energiförbrukningen 2000 W · 180 s = 360 000 J = 360 kJ
Elektrisk energi mäts ofta i kWh
En Joule är en mycket liten energimängd. Istället använder
man effekten i kilowatt (kW) och tiden i timmar (h). På så
sätt får vi energin i kilowattimmar (kWh).
Exempel
En tvättmaskin har effekten 3 kW. Om en tvätt tar 2 timmar,
blir energiförbrukningen lika med 3 kW · 2 h = 6 kWh
För varje kilowattimme(med skatter+moms) får vi betala
ungefär 1,50 kr/kWh. Så det kostar 6 kWh · 1,50 kr = 9 kr
Se även bild från vattenfall.
Det finns glödlampor med olika effekt. Hur stor effekt
glödlampan har står på glaset eller på sockeln. Om du först
kopplar 25 W lampa och sedan 100 W lampa, kommer 100 W
lampan lysa starkare. Anledningen är att det går mer ström
genom 100 W lampan än 25 W lampan.
Vi kan räkna ut hur stark strömmen genom ett samband som
kallas effektlagen. Den säger att effekten (P) är lika med
spänningen(U) gånger strömmen(I). P = U · I
Vad betyder nedanstående uttryck?
I = P/U
U = P/I
Exempel
Hur stor blir strömmen genom en 60 W lampa om den
ansluts till 230 V?
Använd formeln
I = P/U
I = 60/230
I ≈ 0,26 A
