Lewati ke isi

Usaha dan daya listrik

Kurikulum: KS3, GCSE, cycle 4, 1re (effet Joule), Sek I, AP2

Buka versi lengkap ↗

Tujuan

Mengukur daya yang diserap lampu dan energi yang diberikan arus dalam suatu selang waktu; memeriksa bahwa \(E = P \cdot t\).

Rangkaian

Sumber 6 V, wattmeter, dan lampu 6 V / 3 W. Rangkaian arus wattmeter (terminal “±” dan “A”) dihubungkan seri dengan lampu, rangkaian tegangan (terminal “±” dan “V”) paralel dengan lampu. Baris atas layar menunjukkan daya, baris bawah menunjukkan energi atau waktu penghitungan: tombol W dan t mengalihkan tampilan di antara keduanya. Penghitungan tidak berjalan sampai tombol ▶■ ditekan.

Langkah kerja

  1. Catat daya \(P\) pada baris atas layar.
  2. Tekan ▶■ dan setelah 10–20 s tekan lagi untuk menghentikan penghitungan. Catat energi \(E\) (tombol W) dan waktu \(t\) (tombol t).
  3. Hitung \(P = E / t\) dan bandingkan dengan pembacaan baris atas.
  4. Atur sumber ke 3 V dan catat lagi dayanya.
Hasil yang diharapkan

Lampu menyerap sekitar 2,75 W — sedikit kurang dari nilai nominalnya: sebagian tegangan jatuh di dalam sumber. Misalnya, dalam 10,8 s penghitung mencapai sekitar 29,7 J, dan \(E / t\) = 2,75 W — sama dengan yang tertera di baris atas. Pada 3 V dayanya sekitar 0,89 W: tegangan turun setengahnya, tetapi daya hanya turun 3,1 kali, bukan 4 kali. Filamen lebih dingin, dan hambatannya lebih kecil.

Pertanyaan

  1. Usaha yang dilakukan arus pada lampu berubah menjadi apa?
  2. Mengapa daya lampu pada setengah tegangan tidak turun empat kali, seperti yang terjadi pada resistor?
  3. Berapa joule 1 W · h?
Jawaban
  1. Menjadi energi dalam filamen yang panas, yang dilepaskan lampu sebagai kalor dan cahaya. Dari 2,75 W sebagian besar keluar sebagai kalor dan radiasi inframerah; cahaya tampak hanya beberapa persen.
  2. Untuk resistor \(P = U^2 / R\) dengan \(R\) konstan, sehingga setengah tegangan menghasilkan seperempat daya. Hambatan filamen wolfram bertambah seiring suhunya: pada 3 V filamen lebih dingin dan hambatannya lebih kecil, sehingga arus turun kurang dari setengahnya, dan daya hanya turun 3,1 kali, dari 2,75 W menjadi 0,89 W.
  3. 1 W · h = 1 W · 3600 s = 3600 J. Lampu pada rangkaian ini memakai 2,75 W · 3600 s ≈ 9900 J dalam satu jam.