Dane:

$P=2kW=2000W$  

$U=230V$  

$t=1,5\text{min}=90s$  

Straty grzałki to 25%, czyli sprawność urządzenia wynosi:

$\eta =75\%$  

Szukane:

$W_{\text{pobr}}=?$  

Rozwiązanie:

Energia elektryczna jest pracą jaką musi wykonać urządzenie/ przewodnik:

$W=U\cdot I\cdot t$  

gdzie $W$  jest pracą jaką wykonuje urządzenie/przewodnik podłączony do napięcia $U$ , przez który w czasie $t$  przepłynie prąd o natężeniu $I$ .

Moc urządzenia elektrycznego przedstawiamy wzorem:

$P=I\cdot U$  

gdzie $P$  jest mocą urządzenia elektrycznego podłączonego do napięcia $U$ , przez które przepływa prąd o natężeniu $I$ .

Oznacza to, że energię dostarczoną do urządzenia elektrycznego możemy przedstawić wzorem:

$W_{\text{dost}}=U\cdot I\cdot t$  

$W_{\text{dost}}=P\cdot t$  

Sprawność urządzenia elektrycznego przedstawiamy zależnością:

$\eta =\frac{W_{\text{pobr}}}{W_{\text{dost}}}\cdot 100\%$  

gdzie $\eta$  jest sprawnością urządzenia elektrycznego, $W_{\text{pobr}}$  jest energią pobraną przez urządzenie elektryczne, $W_{\text{dost}}$  jest energią dostarczoną do urządzenia elektrycznego.

Wówczas energia pobrana (energia, którą czajnik przekaże wodzie) będzie miała postać:

$\eta =\frac{W_{\text{pobr}}}{W_{\text{dost}}}\cdot 100\%\mid \cdot W_{\text{dost}}$  

$\eta \cdot W_{\text{dost}}=W_{\text{pobr}}\cdot 100\%\mid :100\%$  

$\frac{\eta }{100\%}\cdot W_{\text{dost}}=W_{\text{pobr}}$  

$W_{\text{pobr}}=\frac{\eta }{100\%}\cdot W_{\text{dost}}$  

$W_{\text{pobr}}=\frac{\eta }{100\%}\cdot P\cdot t$  

Podstawiamy dane liczbowe do wzoru:

$W_{\text{pobr}}=\frac{75\%}{100\%}\cdot 2000W\cdot 90s=\frac{3}{4}\cdot 2000\frac{J}{s}\cdot 90s=135000J=135kJ$