Elektrisk effekt og resistans i en ledning

Vi vil prøve at opvarme noget vand med en elektrisk modstand for at teste om formlerne for elektrisk effekt passer med virkeligheden.

Teori

Varmeenergi

Vi ved, at når vi opvarmer vand, tilfører vi vandet energien:

E = m·c·t

E er energien, der er tilført vandet

m er massen af vandet

c er vandets specifikke varmekapacitet

t er temperaturændringen i vandet. (Start temp./slut temp.)

Elektrisk energi

Effekten, som de elektriske ladninger omsætter i en modstand, udtrykkes som:

P =U·I

Det giver god mening, da spændingen ”U” er defineret som energien hver ladning omsætter:

Og strømstyrken ”I” er defineret som:

Altså hvor mange ladninger, der kommer igennem modstanden (f.eks. pr. sekund).

Effekten er derfor en funktion af, hvor meget energi hver enkelt ladning omsætter ganget med hvor mange ladninger, der kommer forbi.

Og da effekt ”P” er defineret som:

Må energien som afsættes i vandet altså være:

E =P·=U·I·

Hvis vi antager, at vi opvarmer vandet i et lukket system (så der er energibevarelse), må den elektriske energi, som modstanden omsætter, være lig med den varmeenergi, som vandet modtager.

(OBS: vi regner med to ”t”er i dette forsøg: t er temperatur-ændringen i vandet og ? er tidsrummet, som modstanden er tændt.)

Materialer