Introduktion till mekaniken - rejbrand.se

Introduktion till mekaniken
Exempel 21
En glödlampa har effekten P 75 W och lyser i en timme. Hur mycket energi går åt?
Lösning:
P
t
75 J/s
3600 s
E Pt
0,
27 MJ
Fördjupning 1 – Elektrisk ström
En elektrisk ström är en ström, ett flöde, av elektroner. Den elektriska spänningen U mäts i
enheten volt (1 V = 1 J/C) och anger hur mycket energi som frigörs per laddning när elektronerna
passerar. Elektrisk laddning Q mäts i enheten coulomb (C). En elektron har (minus-)
19
laddningen e 1,
6010
C . Strömmen I anger hur stor laddning som passerar per sekund
och mäts i enheten ampere (1 A = 1 C/s). Följaktligen ges den elektriska effekten (energi per
sekund) av P UI .
Exempel 22
Hur många elektroner passerar per sekund i lampan i exempel 21? Vi antar att lampan är
kopplad till ett eluttag med spänningen U 230 V .
Lösning:
UI P I P / U
0,
326...
A
Vi kallar antalet elektroner som passerar per sekund för n. Då har vi ne I , vilket ger
18
n I / e 2,
010
elektroner /s .
För ett föremål i rörelse (som accelererar) kan vi härleda en alternativ formel för effekten.
W Fs
P Fv där v är föremålets hastighet.
t t
Detta samband är orsaken till att exempelvis bilar har en maxhastighet. Motorn ger ifrån sig
en maximal effekt P, vilket ger en drivande kraft F P / v . När hastigheten v ökar, minskar
kvoten P/v och således även F. Till slut blir den drivande kraften F lika stor som summan av
friktionskraften och luftmotståndet Fµ + FL som verkar bakåt. Då blir Fres lika med noll, och
ingen vidare acceleration är möjlig.
31/47