Pære og batteri, Vejen til Fysik AB1, Opgave 187, Side 235, (Knud Erik Nielsen og Esper Fogh)

Du har glemt at tage hensyn til den indre modstand i batteriet. Modstanden er 21+3ohm

Jeg går ud fra at dSvar #1 er en ledetråd til spørgsmål e.

R = U / l  ⇔   l • R = U   ⇔   l =  U / R 

l =  4,5 V / (21 +  3 ohm) = 0,1875 W

P = U • l = 4,5 V • 0,1875 A = 0,84375 W 

Jeg får et andet resultat som er langt fra facitlistens.

Facitlistens svar på spørgsmål e, er 0,11 W (Side 286)

Mit spørgsmål hvad gør jeg forkert ?

På forhånd tak

a) Pærens modstand beregnes udfra dens data.

b) Den faktiske strøm beregnes udfra pærens modstand og batteriets data:

c) Den faktiske spændingsforskel over pæren:

d) Den faktiske effekt i pæren:

e) Du har beregnet kortslutningsstrømmen. Effekt i batteriet:

#2: Du har måske læst forkert i facitlisten, da d) og e) ikke begge er 0.11 W.

b) 

l = 4,5 / ( 3 + 21)Ω = 0,1874 A ≈ 0,19 A

c)    

                     4,5 V

  U _p  =   -------------------- • 21 Ω = 3,9375 V ≈ 3,9 V 

                      ( 3 + 21 )Ω

d)                 

     P _i = ( 4,5 V / ( 3 + 21 )) ² • 21 Ω = 0,7382 W

e) 

     P i = ( 4,5 V / ( 3 + 21 )) ² • 3 Ω  = 0,1054 W ≈ 0,11 W

Der er noget der ikke stemmer for så afsættes der en større effekt i pæren end i batteriet, burde det ikke være omvendt ?.

På forhånd tak.

Til Svar #3 af ringstedL C

b ) Hvor stor er strømstyrken gennem pæren?

l = 4,5 / ( 3 + 21)Ω = 0,1874 A ≈ 0,19 A

Burde det ikke være 4,2 V og ikke 4,5 V da det er strømstyrken gennem pæren og ikke batteriet?

De beregninger som du foretager ville man aldrig gættet, da de ikke fremgår i Fysik AB1.

På forhånd tak. 

Nej, effekten og dermed energien i batteriet skal bruges til at få pæren til at lyse maksimalt, ikke til at opvarme batteriet. P_i er en tabseffekt.

Pærens nominelle spænding på 4.2 V sammenholdt med U_p på 3.9 V indikerer at batteriet ikke er helt nyt/fuldt opladt og at pæren derfor lyser lidt svagere.

Hvis batteriets opladning havde været 100%, ville den indre modstand og forskellen på spændingerne være mindre og lyset derfor hvidere/kraftigere.

#6: Pærens data (4.2 V , 0.2 A) er påtrykt pæren på fabrikken og siger intet om den aktuelle opstilling. De fortæller blot, at hvis U_p = 4.2 V så trækker pæren 0.2 A. Derfor kan de bruges til beregne dens modstand til 21 Ω.

Forestil dig, at du skulle finde en ny pære til din lygte med tre 1.5 volts-batterier koblet i serie i en sortimentskasse, hvor hvert af de måske 20 rum blot var mærket med modstanden. Der gik nok noget tid inden du havde fundet en passende pære til din lygte. Og nogle af dine fejlskud måtte sikkert smides i skraldespnden fordi tråden var brændt over.

Ved at mærke pærer med nom. spænding og strøm finder du først de pærer med en passende spænding til dine 4.5 V og derefter ser du efter deres strøm (og dermed effekt).

Når der er tale om pærer til lysnettet er spændingen underforstået på 230 V. Derved kan mærkningen simplificeres til en effekt fx 25 W, 60 W eller 100 W eller nu om dage med lavenergipærer, en værdi for lysstrømmen (lumen).

I autobranchen er spændingerne 12 eller 24 V (person- eller lastbil). Der vil der så typisk være to kasser, en med 12 volts- og en med 24 voltspærer i de forskellige udgaver.

#6

... da det er strømstyrken gennem pæren og ikke batteriet?

De beregninger som du foretager ville man aldrig gættet, da de ikke fremgår i Fysik AB1.

- Strømstyrken er den samme overalt i en seriekobling.

- Det tror jeg nu nok, at de gør:

Kredsløbet kan tegnes som en spændingsforsyning på 4.5 V forbundet til seriekobling med en modstand på 3 Ω og en modstand på 21 Ω. Spørgsmålene udregnes alene med Joules lov og Ohm's lov, omskrivninger og indsætninger.

Tak for svarene.