Svar till Intrument-övningarna

I lucka 16 fanns övningar att göra. Här kommer svaren!

Om du inte sett övningarna; börja med att läsa och göra dem. Sedan kan du gå tillbaka hit och stämma av dina svar.

Du behöver lite utrustning, som tipsas om på övningssidan.

Det här behöver vi experimentet

Titta på lampans sockel, där brukar det stå instämplat några nyckeldata för lampan. Om du använder lampan ovan står det förmodligen "4,5V  0,1A".

Övning 1, Beräkna effekten

Ha lampan lös, ej ansluten. Använd effektlagen (P = U x I) för att beräkna lampans förväntade effekt. Det som avses är ju alltså vilken spänning ("tryck") vi lägger över lampan, och vilken ström ("fors") som flyter genom den. Dessa tillsammans avger hur mycket effekt som utvecklas i lampan.
P(beräknad) = 4.5V x 0.1A = 0.45W

Övning 2, Mät batteriets spänning

Mät spänningen över batteriets poler.
Ubatt = 4.5 V   (t.ex)

Övning 3, Beräkna lampans resistans

Beräkna med hjälp av Ohms lag (U = R x I). Spänningen vet vi. Förväntad ström står stämplad på lampan. 
R(beräknat) = 4.5V / 0.1A = 45Ω.

Övning 4, Mät lampans resistans

Mät lampans resistans, alltså hur mycket elektrisk motstånd lampans glödtråd erbjuder. R(mät) = 5 Ω. (t.ex)

Fundering 1!

Vad kan den stora skillnaden mellan beräknad och uppmätt resistans i lampan bero på???

Svar: Det du upptäckt är att glödlampor är väldigt olinjära, dvs deras resistans varierar kraftigt med temperaturen. När glödtråden är kall har den låg resistans, men när den blir varm ökar den kraftigt. Det kan vara runt 10 gångers skillnad i resistans mellan kall och varm lampa!

Inte längre lika frågande!

Övning 5, Anslut lampan

Koppla lampans respektive anslutning till varsin pol på batteriet. Då får vi en sluten krets, och elektronerna kan vandra från ena polen på batteriet till den ena, via lampans glödtråd. Lampans resistans gör att det blir friktion bland elektronerna som vill tränga sig förbi den "smala" passagen. Det blir så varmt att resistansen (glödtråden) börjar glöda!
Inkopplingen behöver nog ingen närmare förklaring!

Övning 6, Beräkna strömmen

Vi har ju fysiskt mätt lampans resistans ovan. Och vi känner spänningen sedan tidigare. Använd ditt uppmätta resistansvärde, och beräkna strömmen med Ohms lag (U = R x I) .
I(beräknat) = 4.5V / = 0.9A

Övning 7, Mät strömmen

Lossa den ena ledningen mellan batteriet och lampan. Anslut instrumentets ena mätsladd till batteriets lediga pol, och den andra mätsladden till lampans nyss lossade ledning. Mätinstrumentet kommer därmed att ingå i en "cirkel", Batteri --> Instrument --> Lampa --> Åter till batteri.

Att tänka på vid strömmätning

När du kopplar in instrumentet lyser lampan. Läs av ditt uppmätta värde.
I(mät) = 0.1 A. (t.ex)

Glöm inte att ställa om instrumentet till Spänningsmätning igen, efter att du mätt strömmen klart! Då minskar du risken för att förstöra det!

Övning 8, Beräkna resistansen. Igen.

OK, nu har vi ett verkligt uppmätt värde på strömmen. Spänningen är fortfarande 4,5V. Då är det alltså en smal sak att med Ohms lag (U = R x I) beräkna lampans verkliga resistans. Detta måste vara det som gäller, för vi har ju faktiskt mätt upp den verkliga strömmen.
R(verklig) = 4.5V / 0.1A = 45Ω

Övning 9, Beräkna effekten. Igen.

Det här övningen är väldigt lika Övning 1, men nu har vi ju ett verkligt - uppmätt - värde på strömmen. Spänningen är fortfarande 4,5V.

Använd effektlagen (P = U x I) för att beräkna lampans verkliga effekt. Det som avses är ju alltså vilken spänning ("tryck") vi lägger över lampan, och vilken ström ("fors") som flyter genom den. Dessa tillsammans avger hur mycket effekt som utvecklas i lampan. 
P(verklig) = 4.5V x 0.1A = 0.45W

Fundering 2!

Den verkliga strömmen är ca 0.1A, precis som det står stämplat på lampan. Vår beräknade ström (0.9A) är felaktig, eftersom glödtråden vid drift har mycket högre resistans än vad vi kunde mäta upp då lampan var kall.

Men det här förklarar en sak: När lampan är kall och har låg resistans drar den mycket stor ström under ett kort tag, innan glödtråden blivit varm. Under den tiden utvecklas ca 10 gånger högre effekt än avsett i lampan!
Det är därför lampor nästan alltid går sönder just när man tänder dem!

Bra jobbat! 🙂