Glödlampan och energianvändning för ett hållbart samhälle

Inledning:

Varför den 1 september 2012 förbjöds försäljning av glödlampor inom EU? Anledningen för det var att EU ville genom förbjudet spara energi i hela unionen för ett hållbart samhälle. EU anser att glödlampor slösar mycket energi och att det finns andra effektivare sätt att få ljus, såsom LED lampor. Syftet med laborationen var att ta reda på detta genom ett experiment där vi mäter en glödlampas verkningsgrad.

Experiment:

 Vi utförde laborationen genom att vi vägt upp en mängd vatten och mätte dess temperatur med en termometer. Sedan dränktes en glödlampa i vattnet som var ansluten till interfacet. Med hjälp av Pasco programmet så kunde vi få en graf som visade sambanden mellan temperatur och tid.
Vi mätte tiden för att ta reda på hur lång tid det tar att vatten blir varmt. Efter cirka 3 min skulle vi ta reda på den aktiva temperaturen i vatten. Temperaturen var i början 21°C och efter 3 min höjdes till 26,18 °C. Temperaturändringen (ΔT) påvisar att faktisk tillfördes värme till vatten. Så kunde man beräkna dels den elektriska energi som levererats till lampan och få ut ljus (E = t * p, E = Energi t = tid p = effekt) och dels den energi som krävts för att värma upp vattnet till 26,18°C efter 3 minuter
(E = c  m * ΔT).  Vilken verkningsgraden för det hela är bråkdelen mellan tillförd energi och nyttiga energi: E nyttiga = n. E tillförda

Elenergi utförs till glödlampan som ligger i ett glas vatten

Resultat:

Vattnets temperaturändring under tre minuter

Med hjälp av temperaturen kunde vi kalkylera fram hur mycket Energi(värme och ljus) som lampan gav ut från den tillförda energin. Denna energimängd blir inte exakt, Vi fick som resultat en hög verkningsgrad (n) på ca 47 % (istället 5%) eftersom en del värmeenergi har läckts ut i rummet under experiment. Vi glömde också dra av omslagspapperet runt termometern och andra anledningar kan vara t.ex. tekniska fel och orena glas m.m. Resultatet visar tydligt att större delen av elenergi omvandlades till värme och mindre del av energi används till ljus.
Beräkningar:

t1= 21 oC

t2 = 26,18 oC

Δt = 5,18 oC

E el = U.I.t= spänning x ström x tid = 24,6V x 0,92 A x 180 s = 4073,70 J

E värme = C . m. Δt = 4180 J/kg x 0,1 kg x 5,18 s = 2165,28 J

4073,70 -2165,24 = 1908,46 J

Verkningsgrad= 1908,46 J/4073,70 J = 0,468 = 47%

I ett exakt och noggrant experiment utan felkällor har vanliga glödlampor en verkningsgrad på ca 5 % ( bara fem procent av elenergi tillförs till lampan). Däremot lågenergi och LED - lampor ger fem gånger mer ljus än glödlampan med en verkningsgrad på över 70 % enligt forskarna. Vi sparar mycket energi när glödlampa byts mot lågenergilampa. Vi får mer ljus och tydligen mindre energi förbrukas. Dessutom lågenergilampa innehåller bara en liten mängd kvicksilver vilket är miljövänligare än glödlampa.

Ett hållbart Samhälle

Alla länder måste bidra till ett aktivt och långsiktigt klimatarbete och skapa ett hållbart samhälle. Alla bör kunna minska sin energianvändning, ett bra exempel är att inte använda glödlampor och dess negativa klimatpåverkan. Att försäljning av glödlampor förbjuds inom EU, är ett smart och miljövänlig förändring och sparar mycket energi inom unionen. Vi ska kunna hantera ökad befolkning och spara våra energiresurser. Idag är energifrågan en stor utmaning och därför måste man förbjuda försäljning och användning av glödlampa för att skapa ett effektivare och ett långsiktigt hållbart samhälle. I Sverige har vi lyckats med att genomföra EU:s nya förbud mot försäljning av glödlampor, det är ett stort steg mot ett hållbart samhälle och har blivit mer effektivt att spara våra resurser.

Ström och Spänning

Vad är ström och spänning?

Syfte

Syftet med undersökningen var att undersöka ämnet ”Vad är ström och spänning?”

Vi har experimenterat och tagit reda på ”hur man mäter ström och spänning” och även undersökt sambanden mellan de.

Material:

Amperemeter, en glödlampa, Pasco-programmet, Interface och kopplingssladdar.

Utförande:

Vi skapade en elektrisk krets genom att koppla upp en glödlampa med en spänningskälla. Där spänningen varieras med en amperemeter och voltmeter. Vi slog på strömmen och började med låg spänning, sedan ökade vi spänningen gradvis. Med hjälp av Interfacet kunde det ritas upp en graf i datorn som visade strömmen i funktion till spänningen.  Grafen ritades i av Pasco-programmet.

Kretsen mellan lampan och amperemätaren

Resultat:

Grafen ovan har tagits fram, nu undersöker vi resultatet i punkten där spänningen är 7.94 V och strömmen är 24,99mA. Strömmen är elektroner som rör sig mellan över- och underskottspolerna. Ju större laddning som passerar inom tidsintervallet, desto större är strömmen (I=Q/t), enheten är Ampere(A). Men vad är spänning? Spänningen mellan två punkter i ett elektriskt fält är energiändringen per laddningsenhet när laddning transporteras mellan punkterna.  Spänningen kan man räkna ut genom formeln: U=E/Q . För att räkna ut strömmen används formeln I=Q/t som räknar ut laddningstransporten per tidsenhet.  Vi vet att en elektron har laddningen 1,602 x 10^-19. Med hjälp av spänningen och laddningen kan vi räkna ut antalet elektroner som passerar per tidsenheten, genom formeln: N= Q/e:

Elektronens laddning: 1,602 x 10^-19

N= 7,94/1,602 x 10^-19

N=4.9 x 10¹⁹

Det är ca 4.9 x 10¹⁹ elektroner som passerar varje sekund i punkten på grafen,

där spänningen är 7.97 V. I detta experiment mätte vi ström och spänning och fick reda på vad det egentligen är man då mäter.