Elektrisitetsgrublis: lyspærer i serie og parallell (Fysikk 1)

FramgangsmåteMåledataTeoriSensorspørsmål

To ganske like lyspærer med lik resistans er koblet i serie. Hva skjer med effekten – altså lysstyrken – til lyspære 1 hvis du kobler en tredje lyspære i parallell med lyspære 2? Mange gjetter at pære 1 blir svakere, men den lyser faktisk sterkere.

Hensikt

Undersøke eksperimentelt hva som skjer med effekten (lysstyrken) til en lyspære når du kobler inn en tredje pære i parallell et annet sted i kretsen.

Hypotese

Lyspære 1 lyser sterkere, og lyspære 2 lyser svakere, når pære 3 kobles i parallell med pære 2.

Serie, parallell og effekt forklart enkelt

Problemstillingen

To ganske like lyspærer (lik resistans) er koblet i serie. Hva skjer med effekten til lyspære 1 dersom du kobler en tredje lyspære i parallell med lyspære 2?

Mange elever søker etter lyspærer i serie og parallell, effekt P = U·I, Ohms lov U = R·I, resistans i parallellkobling og spenningsdeling. Her er hele resonnementet – med teori, realistiske måledata, sensorspørsmål og feilkilder – samlet på én side, slik at du kan svare trygt.

Grublisen hører til elektrisitetsdelen av Fysikk 1. Trikset er å se at parallellkobling senker resistansen i den ene delen av kretsen. Da øker hovedstrømmen, og spenningen fordeler seg på nytt. Med P = U·I kan du vise nøyaktig hvorfor den «alene»-pæra lyser sterkere.

Dette søker elever ofte hjelp til

Vanlige spørsmål før forsøket

• Hvorfor synker resistansen når jeg kobler en pære i parallell?
• Hva skjer med hovedstrømmen i kretsen?
• Hvorfor får den «alene»-pæra (pære 1) mer spenning?
• Hvordan henger effekt og lysstyrke sammen?
• Hva er forskjellen på hovedstrøm og strømmen gjennom én pære?

Disse spørsmålene møter du både i rapporten og på muntlig. Bruk begrepene resistans, hovedstrøm, spenningsdeling, parallellkobling og effekt presist, så viser du at du forstår kretsen bak målingen.

HMS og sikkerhet

Før du starter

• Bruk lav spenning (rundt 6 V) – ufarlig, men unngå kortslutning.
• Pærer og ledninger kan bli varme; ta forsiktig på dem.
• Skru av spenningskilden hver gang du kobler om.
• Ikke la kretsen stå tilkoblet lenger enn nødvendig.

Utstyr du trenger

• Spenningskilde (justerbar, ca. 6 V)
• 3 like lyspærer med holdere
• Ledninger med plugger
• Multimeter (spenning og strøm)
• Evt. koblingsbrett
• Skjema for resultater

Framgangsmåte – steg for steg

1. Koble lyspære 1 og lyspære 2 i serie med spenningskilden.
2. Skru spenningen langsomt opp til begge pærene lyser med jevn, medium styrke (rundt 6,0 V).
3. Mål spenningen over lyspære 1 med multimeteret og noter verdien.
4. Mål spenningen over lyspære 2 på samme måte.
5. Koble lyspære 3 i parallell med lyspære 2 – rett over de samme to punktene.
6. Se på lyspære 1: den lyser nå sterkere enn før.
7. Se på lyspære 2: den lyser nå svakere enn før.
8. Mål spenningene på nytt, regn ut effekten P = U·I og sammenlign før og etter.

Måledata og observasjoner

Anta at pærene er like med resistans R ≈ 100 Ω hver, og at polspenningen er 6,0 V. Da får du disse verdiene før og etter at pære 3 kobles inn i parallell med pære 2:

Størrelse	Før (serie, 2 pærer)	Etter (pære 3 ∥ pære 2)
Total resistans R	200 Ω	150 Ω
Hovedstrøm I	30 mA	40 mA
Spenning over pære 1	3,0 V	4,0 V
Strøm gjennom pære 1	30 mA	40 mA
Effekt i pære 1 (P = U·I)	0,090 W	0,16 W
Spenning over pære 2	3,0 V	2,0 V
Strøm gjennom pære 2	30 mA	20 mA
Effekt i pære 2 (P = U·I)	0,090 W	0,040 W

Legg merke til at effekten i pære 1 øker fra 0,090 W til 0,16 W, mens effekten i pære 2 synker fra 0,090 W til 0,040 W. Pære 1 lyser altså sterkere og pære 2 svakere – akkurat som hypotesen.

Konklusjon

Flere komponenter i parallell gir lavere resistans i den delen og dermed større hovedstrøm. Den «alene»-pæra (pære 1) får både høyere spenning og høyere strøm, så P = U·I øker – den lyser sterkere. Pære 2 deler strømmen med pære 3 og får lavere spenning, så den lyser svakere.

Teorien bak

Utgangspunktet er Ohms lov: U = R·I. To like lyspærer i serie gir total resistans R = 100 Ω + 100 Ω = 200 Ω, og hovedstrømmen blir I = U/R = 6,0 V / 200 Ω = 30 mA. Spenningen deler seg likt: 3,0 V over hver pære.

Når du kobler pære 3 i parallell med pære 2, får strømmen to veier. To like motstander i parallell gir halve resistansen: R = (100·100)/(100+100) = 50 Ω. Parallellkobling gir alltid lavere resistans enn hver enkelt grein.

Den totale resistansen synker dermed fra 200 Ω til 100 Ω + 50 Ω = 150 Ω. Siden polspenningen er tilnærmet konstant, øker hovedstrømmen: I = U/R = 6,0 V / 150 Ω = 40 mA.

Pære 1 står nå for en større andel av den totale resistansen (100 av 150 Ω, altså to tredeler, mot halvparten før). Derfor ligger en større del av polspenningen over pære 1 – det er spenningsdeling. Spenningen over pære 1 øker fra 3,0 V til 4,0 V.

Effekten er P = U·I. For pære 1 øker både spenningen (3,0 → 4,0 V) og strømmen (30 → 40 mA):

P₁ = 4,0 V · 0,040 A = 0,16 W

Det er nesten dobbelt så mye som de 0,090 W før, så pære 1 lyser sterkere. Parallelldelen får bare 2,0 V, og strømmen deles mellom to pærer, så gjennom pære 2 går det bare 20 mA. Effekten i pære 2 blir P₂ = 2,0 V · 0,020 A = 0,040 W – altså svakere lys.

Typiske problemstillinger sensor stiller

Hvorfor synker den totale resistansen når du kobler en pære i parallell?

Fordi strømmen får to veier i stedet for én. To like motstander i parallell gir halve resistansen: (100·100)/(100+100) = 50 Ω. Parallellkobling gir alltid lavere resistans enn den minste greina, så totalresistansen synker fra 200 Ω til 150 Ω.

Hva skjer med hovedstrømmen?

Polspenningen er tilnærmet konstant (6,0 V). Når totalresistansen synker fra 200 Ω til 150 Ω, øker hovedstrømmen fra I = 6,0/200 = 30 mA til I = 6,0/150 = 40 mA.

Hvorfor får pære 1 større spenning?

Spenningen fordeler seg etter resistansen. Pære 1 stod før for 100 av 200 Ω (halvparten) og fikk 3,0 V. Nå står den for 100 av 150 Ω (to tredeler) og får 4,0 V.

Hvorfor lyser pære 1 sterkere?

Effekten er P = U·I. Både spenningen (3,0 → 4,0 V) og strømmen (30 → 40 mA) gjennom pære 1 øker, så effekten stiger fra 0,090 W til 0,16 W.

Hvorfor lyser pære 2 svakere?

Parallelldelen får bare 2,0 V i stedet for 3,0 V, og strømmen deles mellom to pærer. Gjennom pære 2 går bare 20 mA, så effekten faller fra 0,090 W til 0,040 W.

Hva ville skjedd om pære 3 ble koblet i parallell med pære 1 i stedet?

Da blir alt speilvendt. Pære 2 står nå for den største andelen av resistansen og får både høyere spenning og høyere strøm – den lyser sterkere, mens pære 1 lyser svakere. Rollene til de to pærene bytter plass.

Sensortips – slik imponerer du

Slik får du toppkarakter

• Tegn kretsen før og etter, og marker hvor du måler.
• Vis at pære 2 ∥ pære 3 gir 50 Ω (regn det ut).
• Bruk P = U·I og forklar at BÅDE U og I øker for pære 1.
• Skill tydelig mellom hovedstrømmen og strømmen gjennom hver enkelt pære.

Slik vurderer sensor

Det som gir karakter 6

• Du forklarer hvorfor total resistans synker ved parallellkobling.
• Du bruker Ohms lov riktig og regner ut strøm og spenning.
• Du knytter P = U·I til lysstyrken.
• Du vurderer feilkilder som varm glødetråd og indre motstand.

Typiske elevfeil å unngå

Vanlige feil

• Tror at flere pærer alltid gir svakere lys overalt i kretsen.
• Glemmer at hovedstrømmen øker når resistansen synker.
• Regner bare med spenning eller bare med strøm, ikke P = U·I.
• Blander hovedstrømmen med strømmen gjennom én enkelt pære.

Feilkilder

• Pærene er ikke helt like – små forskjeller i resistans gir avvik fra idealtallene.
• Pæreresistansen endrer seg med temperaturen: en varmere glødetråd har høyere resistans.
• Spenningskilden har indre motstand, så polspenningen synker litt når strømmen øker.
• Øyet vurderer lysstyrke unøyaktig – bruk multimeter for sikre tall.

Variasjoner av forsøket

• Koble pære 3 i parallell med pære 1 i stedet, og se den motsatte effekten.
• Bruk tre like motstander i stedet for pærer og mål med multimeter.
• Mål effekten direkte og sammenlign med P = U·I.
• Undersøk hva som skjer dersom pærene har ulik resistans.

Sentrale begreper

• Resistans (R) – hvor mye en komponent motsetter seg strøm; måles i ohm (Ω).
• Seriekobling – komponenter etter hverandre; samme strøm, resistansene legges sammen.
• Parallellkobling – komponenter ved siden av hverandre; samme spenning, lavere samlet resistans.
• Ohms lov – U = R·I; sammenhengen mellom spenning, resistans og strøm.
• Spenningsdeling – i serie fordeler spenningen seg etter resistansen.
• Effekt (P) – energi per tid; P = U·I, måles i watt (W). Bestemmer lysstyrken.

Kompetansemål forsøket dekker

• Gjøre rede for og bruke Ohms lov og reglene for serie- og parallellkobling.
• Beregne strøm, spenning, resistans og effekt i enkle kretser.
• Planlegge og gjennomføre forsøk og vurdere resultater og feilkilder.

Ofte stilte spørsmål

Hvorfor synker den totale resistansen når du kobler inn en pære i parallell?

Fordi strømmen får to veier å gå i stedet for én. To like motstander i parallell gir halve resistansen: (100·100)/(100+100) = 50 Ω. Parallellkobling gir alltid lavere resistans enn den minste greina, så totalresistansen synker fra 200 Ω til 150 Ω.

Hva skjer med hovedstrømmen i kretsen?

Polspenningen er tilnærmet konstant på 6,0 V. Når totalresistansen synker fra 200 Ω til 150 Ω, øker hovedstrømmen fra I = 6,0/200 = 30 mA til I = 6,0/150 = 40 mA.

Hvorfor lyser lyspære 1 sterkere?

Effekten er P = U·I. Både spenningen over pære 1 (3,0 → 4,0 V) og strømmen gjennom den (30 → 40 mA) øker, så effekten stiger fra 0,090 W til 0,16 W.

Hvorfor lyser lyspære 2 svakere?

Parallelldelen får bare 2,0 V i stedet for 3,0 V, og strømmen deles mellom to pærer. Gjennom pære 2 går bare 20 mA, så effekten faller fra 0,090 W til 0,040 W.

Dypere forklaring: hvorfor pære 1 lyser sterkere

Start med serien: to like pærer på 100 Ω gir en total resistans på 200 Ω. Med en polspenning på 6,0 V blir hovedstrømmen I = U/R = 6,0/200 = 30 mA, og fordi begge pærene har samme resistans, deler de spenningen likt med 3,0 V hver. Effekten i hver pære er da P = U·I = 3,0 · 0,030 = 0,090 W. Så langt lyser de likt.

Kobler du pære 3 i parallell med pære 2, endres bare den ene delen av kretsen. To like motstander i parallell gir halvparten: 50 Ω. Totalresistansen synker til 100 Ω + 50 Ω = 150 Ω, og siden polspenningen holder seg omtrent konstant, øker hovedstrømmen til 40 mA. Nå kommer poenget: pære 1 utgjør en større andel av resistansen enn før (100 av 150 Ω i stedet for 100 av 200 Ω), så spenningen over pære 1 stiger til 4,0 V. Både spenningen og strømmen gjennom pære 1 har økt, og med P = U·I blir effekten 4,0 · 0,040 = 0,16 W – nesten dobbelt så mye. Parallelldelen sitter igjen med bare 2,0 V, og den strømmen deles på to pærer, så pære 2 får 20 mA og en effekt på bare 0,040 W. Derfor lyser pære 1 sterkere og pære 2 svakere. Hadde du i stedet koblet pære 3 i parallell med pære 1, ville alt vært speilvendt.

Flere vanlige spørsmål om serie og parallell

Hvorfor får pære 1 en større andel av spenningen etterpå?

I en serie fordeler spenningen seg etter resistansen. Da pære 2 fikk en parallell partner, sank resistansen i den delen til 50 Ω, mens pære 1 fortsatt er 100 Ω. Pære 1 utgjør nå to tredeler av totalen og får derfor to tredeler av spenningen, altså 4,0 V.

Er ikke pære 1 og «resten» fortsatt i serie?

Jo. Pære 1 er i serie med parallelldelen (pære 2 og 3). Hovedstrømmen går først gjennom pære 1 og deler seg deretter mellom pære 2 og pære 3. Derfor er strømmen gjennom pære 1 lik hele hovedstrømmen.

Hvorfor bruker vi P = U·I og ikke bare U eller I?

Lysstyrken bestemmes av effekten, altså energien per tid. Effekten avhenger av både spenning og strøm samtidig. For pære 1 øker begge, så effekten øker helt tydelig – det ser du ikke av spenning eller strøm alene.

Hva ville skjedd om pære 3 ble koblet i parallell med pære 1 i stedet?

Da bytter pærene roller. Pære 1-delen får 50 Ω, mens pære 2 blir den «alene»-pæra med 100 Ω. Pære 2 ville da fått høyere spenning og strøm og lyst sterkere, mens pære 1 ville lyst svakere. Situasjonen er helt symmetrisk.

Hvorfor er summen av effektene ikke den samme før og etter?

Fordi kretsen tar ut mer effekt totalt når resistansen synker. Med lavere total resistans går det mer strøm fra kilden, så den samlede effekten P = U·I øker. Energien kommer fra spenningskilden.

Hvorfor bør jeg måle med multimeter i stedet for bare å se?

Øyet oppfatter lysstyrke svært unøyaktig, spesielt for små forskjeller. Multimeteret gir eksakte tall for spenning og strøm, slik at du kan regne ut effekten og bevise resultatet i stedet for å gjette.

Klar for muntlig-praktisk?

Øv på flere Fysikk 1-forsøk og eksamensoppgaver med fasit.

Gå til Fysikk 1

Relaterte sider

Ohms lovKirchhoffs loverTre motstanderFysikk 1Alle Fysikk 1-forsøkParallellkoblingTre motstanderOhms lov