Watt ganger time
Naturfag · Arbeid, effekt og virkningsgrad

Watt ganger time

Tre størrelser som stadig blandes: arbeid, effekt og energi. De henger sammen på én måte, og hele forvirringen om kilowattimen ligger i ett lite ord. Modellen viser sammenhengen som areal — når du ser den som flate, er den ikke til å ta feil av.

A

Arbeid er kraft ganger strekning

Kraften alene gjør ingenting. Det er kraften og at noe flytter seg som overfører energi. Dra i skyverne og se når arbeidet blir null.

800 J
B

Energi er effekt ganger tid

Høyden på rektangelet er effekten. Bredden er tida. Energien er flata. To apparater kan bruke like mye energi selv om det ene er 250 ganger sterkere enn det andre — prøv å finne to som gir samme flate.

Apparat A
kWh
Apparat B
kWh

Derfor er kilowattimen en energienhet

1 kW · 1 t  =  1000 J/s · 3600 s  =  3 600 000 J  =  3,6 MJ

Les enheten bokstavelig: det står watt ganger time, ikke watt per time. Sekundene i «J/s» stryker mot sekundene i «3600 s», og igjen står ren joule. En størrelse med «per time» i seg ville vært en rate — og det er nettopp det watt allerede er.

Strømregninga oppgir energi i kWh og ikke i MJ av praktiske grunner: tallene blir håndterlige. Fysikkens SI-enhet for energi er og blir joule.

C

Virkningsgrad er en brøk

Nyttig energi delt på tilført energi. Skriv den som brøk én gang, så slipper du å famle etter den.

η = nyttig energi tilført energi = = %

Hvorfor aldri over 1: den nyttige energien er en del av den tilførte. En del kan ikke være større enn helheten. En virkningsgrad over 1 ville vært en evighetsmaskin — og det er nettopp det energibevaringen utelukker.

Bruk modellen slik

  1. I A: dra strekningen til 0 og la kraften stå på 500 N. Arbeidet blir null. Du kan holde en tung sekk i strak arm til armen skjelver, og i fysikkens forstand har du ikke gjort et eneste joule arbeid.
  2. Dra så vinkelen til 90°. Kassa flytter seg fire meter, kraften står på — og arbeidet er fortsatt null. Bare det kraften har i bevegelsesretningen teller. Det er derfor definisjonen har med «i kraftens retning».
  3. I B: sett A til vannkoker og B til LED-pære. Prøv å få flatene like store. Du trenger noen minutter mot mange døgn — og det er samme energi.
  4. Legg merke til at hele figuren er sammenhengen: E = P · t lest den ene veien, P = E / t lest den andre. Effekt er energi per sekund, altså hvor fort energien overføres — ikke hvor mye det er av den.
  5. I C: gå fra glødepære til LED. Den grønne delen vokser og den oransje krymper, men stolpen har alltid samme lengde. Det er energibevaring; virkningsgraden er bare hvor stor del av den som ble til det du var ute etter.

Til klasserommet: la elevene gjette hvor lenge en LED-pære må stå på for å bruke like mye som en vannkoker på ti minutter, før de får se rektanglene. Gjettingen ligger som regel på timer. Svaret er dager. Den bommen er verdt mer enn en riktig formel.

Effekttallene er typiske merkeeffekter for husholdningsapparater, avrundet. Virkningsgradene er vanlige tabellverdier og varierer med modell og driftsforhold.