Hogy kell megoldani ezt a típusú fizika feladatot?

Ennyi paraméter nem elégséges a feladat megoldásához. De haladjunk lépésről lépésre.

Azt ki lehet számítani, hogy mennyi villamos teljesítményt vesz fel az izzó. A bűvös képlet egy ohmos fogyasztóra (ilyen az izzó is) P=I^2*R, ahol I az izzón átfolyó áram, R pedig az izzó teljesítménye. Szükségünk van tehát az átfolyó áramra.

A teljes áramkör három ellenállás soros kapcsolása. Ha elindulunk a feszültségforrás (mert nem áramforrás, hanem feszültségforrás, ha a feszültsége állandó!) pozitív kapcsától, akkor először is 15m vezeték jön, aztán az izzó, aztán még 15m vezeték a negatív kapocsig.

Mennyi 15 méter vezeték ellenállása? Ez attól is függ, mi a rho mértékegysége. Lehet Ohm/m (adott átmérőjű és anyagú vezetékre vonatkozó) és Ohm*m is (kizárólag az anyagra vonatkozó). Mivel a feladatban szerepel a vezeték átmérője is, valószínűleg tényleg az anyagra és nem a konkrét vezetékre vonatkozik a paraméter, így az ellenállás az előző válaszban szereplő képlettel számítható: Rv=rho*l/A, ahol l a vezeték hossza, A pedig a keresztmetszete (minél hosszabb egy vezeték, annál nagyobb az ellenállása, minél "vastagabb", annál kisebb). Vigyázz, a kör keresztmetszetű vezetéknél az átmérő alapján a kör területét kell kiszámolnod!

A teljes ellenállás tehát Rv+Ri+Rv (Rv a 15 méteres vezeték, Ri az izzó ellenállása). Az átfolyó áram az Ohm-törvény (U=R*I) segítségével számítható, ahol R az eredő ellenállás (2*Rv+Ri).

Ha megvan az áram, akkor egyszerűen számítható az izzó által felvett villamos teljesítmény a P=I^2*Ri képlet szerint. És most jön a probléma: egy izzó a villamos teljesítmény egy részét fénnyé, más részét hővé alakítja (világít, de közben melegszik is). A feladatban pedig nem szerepel a hatásfok, azaz hogy a felvett teljesítmény mekkora részéből lesz "hasznos" eredmény - a maradék veszteség. Egy izzó esetén a hő az veszteség, hiszen a cél a világítás.

Ha a hatásfok nu=0.05 (azaz a felvett teljesítmény 5%-a megy világításra, a többi hővé alakul - ez a reális adat egy hagyományos izzónál!), akkor a hőteljesítmény (1-nu)*P. A munka (hő) állandó teljesítmény mellett valóban az idő és a teljesítmény szorzata, azaz a hő Q=P*t.