Lukion sähkökurssia käyn läpi ja kirjassa lukee: "Mitä suurempi on jännitehäviö, sitä enemmän lamppu valaisee tai vastus lämpenee." Ja mitä suurempi on jännitehäviö, sitä suurempi on vastus, eikö totta. Myöhemmin kirjassa on tehtävä sähköliedestä, josta on annettu levyn resistanssit eri asennoilla. Tehtävän mukaan resistanssin arvot pienevät hellaa isommalle käännettäessä. Mikä järki tässä on jos levy lämpenee vastuksella? Tehon määritelmä on P=U^2/R. Tämän mukaanhan teho pienenee kun resistanssi kasvaa. Miten tämä pätee lämpövastuslaitteissa?
Vastus ja teho
Mietinvaan
72324
0Äänestä
Muut lukivat myös
Odottaa vastausta
Näihin keskusteluihin ei ole vielä vastattu. Ole ensimmäinen.
Vastaukset 7
Vanhimmat
No siinähän melkein jo kirjoititkin vastauksen yllä itse. Luota vain siihen, että P:n kaava on oikein ja ala miettimään, jos U pysyy kuitenkin vakiona koko ajan, että ainoa, millä voi vaikuttaa P:hen on kerroin 1/R. Ja mihinköhän suuntaan sen R:n pitää muuttua, jotta tehoa tulisi enemmän?
Eräs tapa hahmottaa asiaa on ajatella vastuslankaa, jota liedessä on sen pituuden kautta, sen vastus on x ohmia/metri. Jos lankaa alkaa lyhentämään, vastus tietysti pienenee. Tämä tarkoittaa virran kasvamista, koska jännitehän pysyi vakiona. P=U*I, joten virran kasvaminen tarkoittaa tehon lisääntymistä.
Mutta mietin tässä nyt sitä, että eikö lieden levyn pitäisi olla sitä kuumempi, mitä suurempi sen vastus on, jos se lämpenee vastuksen avulla. Oman järkeni mukaan lieden resistanssin pitäisi kasvaa jos sitä haluaa kuumemmalle.
Suuri vastus pidättää virtaa. Niinpä elektronien nopeus suurivastuksellisessa piirissä on pienempi, ja kun ne törmäilevät vastuksen atomeihin, syntyy niiden pienemmän nopeuden ja pienemmän energian vuoksi vähemmän lämpöä eli hiukkasten värähtelyä näissä törmäysprosesseissa (lämpö on hiukkasten liike-energiaa). Pieni vastus taas ei pysty pidättelemään kovinkaan hyvin sen läpi kulkevaa elektronivirtaa, joten elektronien nopeus ja energia kasvavat, joten vastus kuumenee enemmän, kun elektronit törmäilevät vastuksen atomeihin tuottaen enemmän lämpöliikettä eli lämpöä.
Mietipä vielä kerran. Jos tuo ajatuksesi pitäisi paikkansa, niin levy olisi kaikkein kuumin, kun sen vastus olisi ääretön, eli levyä ei olisi kytketty sähköverkkoon.
Näin ajatuksesi ja reaalimaailma eivät kohtaa, ja silloin reaalimaailma voittaa. Ainakin voitti ennen post-truth-aikaa.
Lainaamasi ensimmäinen lause pätee vain jos virta pidetään vakiona. Sähkölieden jännite pysyy vakiona ja tällöin virran kasvaessa teho kasvaa.
Mielstäni ensimmäinen lainaus oli hämäävä, mutta se taisi olla irti asiayhteydestään.
Tuostapa tuli mieleen (huomaa pieni alkukirjain), jos yleinen sähköverkko olisikin suunniteltu aikoinaan vakiovirta-syöttöisenä. Eli laitteiden impedanssit ja johtojen vahvuudet olisi mitoitettava kulloisenkin jakelutason vakiovirralle. Esim. pienitehoisen lämmittimen vastus olisi hyvin pieni kuten myös siihen muodostuva jännitehäviö. Käyttökytkimetkin olisivat kuorman oikosulkevia eikä katkaisevia. :) Sähkötariffit määriteltäisiin siten että millaisen vakiovirran haluaa torppaansa. Sulakkeitakaan ei tarvittaisi ollenkaan, ne olisi korvattu erityisillä ylijänniteoikosulkijoilla, siltä varalta jos virtapiiri sattuisi vahingossa katkeamaan. :)
Jos vastus on nolla, niin jännitehäviötä ei tapahdu, siis teho on nolla. Jos vastus on ääretön, niin virta ei kulje ja siis teho on nolla. Jossain tässä välillä on maksimi. Teoriassa maksimi on, kun vastuksessa on puolet koko virtapiirin vastuksesta. Käytännössä tehon on suurin, kun virta juuri menee läpi polttamatta sulaketta. Tällaiset sweet spot tapaukset ovat varsin yleisiä eri asioissa.
Eli siis jos sulake on 10 ampeeria, on maksimi teho 2300 wattia ja vastus 230^2/2300 = 23 ohmia. Jos vastus on tätä pienempi, sulake palaa. Muun virtapiirin vastusta ei tässä ole huomioitu.