Mattegrafen

Elektrisk effekt (P = U·I)

Elektrisk effekt säger hur mycket energi en krets omvandlar varje sekund: P = U·I, där U är spänningen i volt och I är strömmen i ampere. Multiplicerar du de två får du effekten i watt – ju högre spänning eller ström, desto mer effekt. En låg spänning med stor ström kan ge precis samma effekt som en hög spänning med liten ström, eftersom det är produkten som räknas.

Formeln liknar Ohms lag, R = U/I, men de svarar på helt olika frågor. P = U·I är en multiplikation som ger effekt, medan R = U/I är en division som ger resistans. Att dela i stället för att multiplicera ger ett tal i ohm, inte i watt, och har inget med energiförbrukningen att göra, trots att båda formlerna bygger på samma två storheter.

Strömmen anges ofta i milliampere, särskilt för mindre apparater som laddare. Formeln kräver ampere, så 1 390 mA måste bli 1,39 A innan du multiplicerar. Hoppar du över omvandlingen blir effekten tusen gånger för stor – en liten laddare skulle då verka dra flera kilowatt, vilket avslöjar att något i uträkningen gått fel.

Elektrisk effekt är startpunkten för att förstå både joulevärme, där den elektriska energin omvandlas till värme i en resistans, och energiförbrukning i kWh, där effekten multipliceras med tiden apparaten är igång.

Formel

P = U·I

Den elektriska effekten är spänningen gånger strömmen, P = U·I, och blir i watt när U är i volt och I i ampere. Gör om mA till A först, och blanda inte ihop sambandet med Ohms lag R = U/I.

effekt (P) mäts i W.

Det här lär du dig

  • Beräkna elektrisk effekt med P = U·I
  • Omvandla strömmen från milliampere till ampere före beräkning
  • Skilja effektformeln P = U·I från Ohms lag R = U/I
  • Tolka effekt hos elektriska apparater i vardagen
  • Avgöra vilken form av effektformeln som passar beroende på kända storheter

Lösta exempel

Exempel 1

En USB-mätare mellan laddaren och mobilen visar spänningen 5,04 V och strömmen 1390 mA. Med vilken effekt laddas mobilen?

  1. P = U·I
  2. 1390 mA = 1,39 A. P = 5,04 V · 1,39 A
  3. P = 7,0056 W
  4. P ≈ 7,01 W

Svar: 7,01 W

Exempel 2

En strålkastarlampa i en bil är kopplad till bilens elsystem, som har spänningen 13,0 V när motorn går. Strömmen genom lampan är 4,1 A. Vilken effekt har lampan?

  1. P = U·I
  2. P = 13,0 V · 4,1 A
  3. P = 53,30 W
  4. P ≈ 53 W

Svar: 53 W

Uträkningarna är kontrollerade automatiskt, både enheter och värdesiffror.

Vanliga svårigheter

Sätter in strömmen i milliampere i stället för ampere

P = U·I kräver strömmen i ampere. 1 390 mA är 1,39 A, inte 1 390. Sätter du in milliampere-talet direkt blir effekten tusen gånger för stor – en USB-laddare skulle då verka dra flera kilowatt, vilket är orimligt.

Förväxlar effektformeln med Ohms lag

P = U·I är en multiplikation, medan Ohms lag R = U/I är en division som ger resistans, inte effekt. Delar du spänningen med strömmen när du ska räkna effekt får du ett tal i ohm, som inte har något att göra med watt.

Kvadrerar strömmen i stället för att använda P = U·I direkt

P = R·I² är en annan, giltig form av effektformeln, men den använder du när du känner resistansen, inte spänningen. Har du U och I givna ska du använda P = U·I rakt av – kvadrerar du strömmen i det läget blandar du ihop två olika varianter av formeln.

Vanliga missuppfattningar

  • Effekt och energi är samma sak. Eleven förväxlar energimängd (J, kWh) med effekt, alltså energi per tidsenhet (W).

I verkligheten

En hårtork är kopplad till 230 V och drar strömmen 6,5 A

P = 230 V · 6,5 A ≈ 1 500 W, en typisk effekt för en hårtork i hemmet. Dubbelt så hög ström vid samma spänning hade gett dubbelt så hög effekt, eftersom P = U·I är rakt proportionell mot båda storheterna.

En elcykels motor drar 8,0 A vid spänningen 36 V när cyklisten trampar i en brant backe

P = 36 V · 8,0 A = 288 W – ungefär tre gånger mer effekt än en vanlig cyklist orkar hålla en längre stund på egen muskelkraft (omkring 100 W), och därför känns backen så mycket lättare med motorhjälp.

Tips

  • Skriv enheterna i formeln explicit: P [W] = U [V] · I [A]. Står strömmen i mA, dela med 1 000 innan du multiplicerar.
  • Håll isär de två U-I-formlerna genom tecknet i mitten: P = U · I (gånger), R = U / I (delat). Multiplikation ger watt, division ger ohm.
  • Jämför svaret med bekanta apparater: en USB-laddare ligger på några watt, en hårtork på över tusen. Hamnar ditt svar långt därifrån för en vardagsapparat, kontrollera enheterna.

Ur kursplanen

  • Fysik åk 7–9 · Fysiken i naturen och samhället

    Sambandet mellan elektricitet och magnetism samt mellan ström och spänning i elektriska kretsar. Hur kretsarna kan användas i elektrisk utrustning.

  • Fysik nivå 1a1 · Energi, energiresurser och elektromagnetism

    Energiprincipen samt begreppen arbete, effekt och verkningsgrad för att beskriva omvandling, nyttjande och lagring av energi.

  • Fysik nivå 1a1 · Energi, energiresurser och elektromagnetism

    Elektrisk laddning och elektriska fält samt spänning, ström och resistans. Elektriska kretsar och tillämpningar.

  • Fysik nivå 1b · Energi, energiresurser och elektromagnetism

    Energiprincipen samt begreppen arbete, effekt och verkningsgrad för att beskriva omvandling, nyttjande och lagring av energi. Hållbar energiresursanvändning.

  • Fysik nivå 1b · Energi, energiresurser och elektromagnetism

    Elektrisk laddning och elektriska fält samt spänning, ström och resistans. Elektriska kretsar och tillämpningar av dessa.

Källa: Skolverket, centralt innehåll.

Hänger ihop med

Bygger på

Leder vidare till

Träna på elektrisk effekt – gratis

Uppgifterna anpassar sig efter hur det går och visar var du behöver träna mer.

Börja träna