Energia i jej przemiany

Powtórzenie wiadomości

Energia i jej przemiany

• Praca mechaniczna

• Energia mechaniczna

• Zasada zachowania energii mechanicznej

• Praca i moc prądu elektrycznego

• Otrzymywanie energii elektrycznej

Praca mechaniczna

• O pracy mechanicznej mówimy wtedy, gdy podczas działania siły na ciało następuje jego przesunięcie. Jednostką pracy jest 1 dżul (1J).

                                                                                                                                                                                                             

Energia mechaniczna

Rozróżniamy dwa rodzaje energii mechanicznej:

• Energię kinetyczną, którą posiadają ciała będące w ruchu,

• Energię potencjalną, która jest zależna od położenia ciała oddziałującego z innym ciałem (np. z Ziemią).

Energia potencjalna

• Przyrost energii potencjalnej ciężkości dowolnego ciała względem wybranego przez nas poziomu początkowego równy jest energii potencjalnej ciężkości tego ciała na wysokości h względem tego poziomu.

• Energię potencjalną ciężkości ciała o masie m na wysokości h nad poziomem zerowym obliczamy za pomocą wzoru: Ep=mgh.

Energia kinetyczna

• Energię kinetyczną ciała o masie m, poruszającego się z szybkością v, można obliczyć za pomocą wzoru: Ek=1/2*mv2

• Ze wzoru tego wynika, że energia kinetyczna ciała jest wprost proporcjonalna do masy ciała i kwadratu jego szybkości. Oznacza to, że przy dwukrotnym wzroście szybkości energia kinetyczna tego ciała wzrasta czterokrotnie.

Zasada zachowania energii mechanicznej

• Gdy ciało porusza się w polu grawitacyjnym Ziemi i przyjmiemy, że nie ma oporów ruchu (na ciało działa tylko siła ciężkości), to całkowita energia mechaniczna ciała będąca sumą jego energii kinetycznej i potencjalnej ciężkości, jest stała.

Praca prądu elektrycznego

• Pracę prądu elektrycznego obliczamy ze wzoru: W=U*I*t, gdzie U jest napięciem między końcami odbiornika, I natężeniem płynącego przez niego prądu, t czasem pracy odbiornika.

• Jednostką pracy prądu jest dżul (1J) i kilowatogodzina (1 kWh).

• 1 kWh= 1000W*3600s=3600000J=3,6MJ

Moc prądu elektrycznego

• Iloraz pracy prądu i czasu, w którym praca została wykonana, nazywamy mocą.

• Moc odbiornika można obliczyć ze wzoru: P=U*I

• Jednostką mocy prądu jest wat (1W).

Otrzymywanie energii elektrycznej

• Energia elektryczna powstaje kosztem innych rodzajów energii.

• Zjawisko zamiany energii mechanicznej na energię elektryczną wykorzystano powszechnie w prądnicach.

• Najprostszy model prądnicy prądu zmiennego składa się z dwóch magnesów stałych i ramki aluminiowej obracanej w tym polu.

Otrzymywanie energii elektrycznej

• Wytwarzany w elektrowniach prąd elektryczny jest przesyłany liniami wysokiego napięcia na duże odległości. Aby go wykorzystać w naszych domach, trzeba obniżyć napięcie do 230V. Do tego służy transformator. Prosty transformator składa się z rdzenia z miękkiej stali, na którym umieszczone są dwa uzwojenia: pierwotne i wtórne.

Wzory Wielkość fizyczna Symbol Jednostka Wzór

Praca W J, dżul W=F*s

Moc P W, wat P=W/t

Energia kinetyczna Ek J, dżul Ek= 1/2m*v2

Energia potencjalna Ep J, dżul Ep=m*g*h

Moc odbiornika P W, wat P=U*I