Embed Size (px)
DESCRIPTION
Práce a výkon STEJNOSMĚRNÉHO PROUDU. Příklad konání práce:. Jeřáb zvedá náklad, přenášíme knihy, vzpěrač zdvihá činku,. malíř táhne štětcem, zedník veze cihly, apod. Příklad, kdy není konána práce: . stojíme a držíme nákup v ruce - není dráha. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Práce a výkon 1
Práce a výkonPráce a výkon STEJNOSMĚRNÉHO PROUDUSTEJNOSMĚRNÉHO PROUDU
Práce a výkon 2
1J - práce1J - práce, kterou vykoná síla 1N působením na dráze 1m
Příklad konání práce:
Jeřáb zvedá náklad, přenášíme knihy, vzpěrač zdvihá činku,
malíř táhne štětcem, zedník veze cihly, apod.
Příklad, kdy není konána práce:
stojíme a držíme nákup v ruce - není dráha
kulička se kutálí po stole - pohyb bez působící síly - setrvačnost
Práce a kladky : Při použití kladek se práce neušetří (je stejná), můžeme si ji však ulehčit - menší síla, vlastní "váha".
Práce a výkon 3
Práce a výkonPráce a výkonPři konání práce se elektrická energie pole mění na jiný
druh energie, například na:
Světelnouve světelných spotřebičích
Tepelnouv elektrotepelných spotřebičích
Mechanickouv elektrických strojích
Práce a výkon 4
Výkon Výkon je veličina charakterizující je veličina charakterizující jak rychle byla práce vykonánajak rychle byla práce vykonána
Práce a výkon 5
6Práce a výkon
(Opakování pojmů)(Opakování pojmů) Práce a energie, výkonPráce a energie, výkon
1.1. Výkon P Výkon P ((WWatt) att) ((jednotka jednotka ( W=J/ s )( W=J/ s ) Výkon P je práce vykonaná (spotřebovaná) za jednotku času. [P] = W (watt) = J s–1 = kg m2 s–3. Tato
veličina vyjadřuje rychlost, s jakou se vykonává práce – ukazuje rozdíl mezi dvěma stroji, které sice vykonají stejnou práci, ale každému to trvá jinou dobu. Výhodnější je určitě ten, který práci vykoná dříve.
2.2. Mechanická práceMechanická práce WW,, jednotka ( jednotka ( JJoul)oul) Práci 1 J vykonáme, když silou 1 Práci 1 J vykonáme, když silou 1 N působíme po dráze 1 m, přičemž síla je rovnoběžnáN působíme po dráze 1 m, přičemž síla je rovnoběžná....Práce charakterizuje děj, při němž nastává přeměna nebo přenos energie. Pohybuje-li se těleso působením síly, koná se mechanická Mechanická práce se koná, když se po podlaze tlačí bedna nebo táhne vozík, nebo když se zvedá nějaké těleso do výšky. Práci lze vyjádřit vztahem W = P t jednotky 1 Ws = 1 J (wattsekunda) 1 kWh = 3,6 106 J (kilowatthodina)
3.3. EnergieEnergie E E Energie je schopnost tělesa konat práci . Energie charakterizuje stav soustavy, je to stavová veličina. Energie se nemůže ani ztratit, ani vzniknout z ničeho. Její celková velikost pro izolovanou soustavu je konstantní. Celková energie izolované soustavy je rovna součtu všech forem energií přítomných v soustavě.
James WattJames Wattjednotka el. výkonu W-( Watt)jednotka el. výkonu W-( Watt)
19. 1. 1736 - 19. 8. 1819
Watt mechanik V Londýně, kam odešel v 19 letech, a Glasgowě se James Watt vyučil jemným mechanikem. Ve svých 21 letech se stal Watt na univerzitě v Glasgow univerzitním mechanikem.
Parní stroj V roce 1763 byl Watt požádán, aby opravil parní stroj (jednalo se o jeden z prvních parních strojů, nazývaný Newcomen engine). Tehdejší parní stroje byly nevýkonné a tak se James Watt rozhodl a sestrojil parní stroj - vlastní vylepšený model. Od roku 1769 se James Watt věnoval stavbě a zlepšování svých parních strojů a také dalším vynálezům.
Převodní tabulky Převodní tabulky jiných jiných veličin veličin výkonvýkonuu
JednotkaJednotka Zkr. KoeficientKoeficient Poznámka
1 1 wattwatt W 1
Výkon 1 wattuVýkon 1 wattu je vykonán je-li práce 1 je vykonán je-li práce 1 joulu vykonána za 1 sekundu. Je to joulu vykonána za 1 sekundu. Je to odvozená jednotka SIodvozená jednotka SI (m2.kg.s-3).
Skotský inženýr James Watt (1736-1819).1 1 kilowattkilowatt kW 1000 Kilowatt je násobek jednotky.
1 1 kilopond kilopond metr metr za sekunduza sekundu
kp·m/s
9,80665 Jednotka používaná (povolená) do 31.12.1979.
11kůňkůň ks 735,499
Nazývá se také metrický kůň. Je znám pod názvy: anglicky: metric horsepower HP, francouzsky: cheval vapeur, německy: pferdestärke.
Práce a výkon 9
Práce W a výkon PPráce W a výkon P
UQW *
Při přemísťování náboje v el. poli po nějaké dráze se koná práce, která se vypočte dle vztahu:
El. proud je definován jako náboj, který projde vodičem za určitý čas, co matematicky vyjádřeno zní:
t
QI
Práce a výkon 10
Práce W a výkon PPráce W a výkon PJistě jste si už ve svém životě všimli, že určitou práci lze vykonat rychleji nebo pomaleji.
Veličina, která vyjadřuje práci vykonanou za nějaký čas,
se nazývá výkon a značíme ho písmenem P.
Pokud tedy za určitý časový interval t se vykoná určitá práce W, je výkon dán vztahem:
UIt
UIt
t
WP
Práce a výkon 11
Práce a výkonPráce a výkon :
Watt [W] – podle vynálezce parního stroje J.Watta
Vyjádřeme si jednotku výkonu pomocí jednotek elektrických veličin:
WAVUIP
Práce a výkon 12
Práce a výkonPráce a výkonNyní dosaďme do vztahu pro výkon Ohmův zákon:
Připomenutí Ohmova zákona:
R
URIUIP
22
RIU
Práce a výkon 13
Práce a výkonPráce a výkonZe svých domovů víme, že odebranou el. energii měříme v kWh (kilowatthodinách), jak je to možné?
Z toho plyne rovnost:
JsWPtW
WsJ 11
Práce a výkon 14
Práce a výkonPráce a výkonUItUtIW **
Dosaďme:
Definice el. práce:
Elektrická práce, kterou za určitý čas vykoná ustálený stejnosměrný elektrický proud mezi dvěma místy, je dána součinem elektrického proudu, napětí mezi těmito dvěma místy a času, během něhož proud prochází.
Jednotka práce: 1 Joule 1 Joule [J][J]
Práce a výkon 16
SHRNUTÍ SHRNUTÍ OPAKOVÁNÍOPAKOVÁNÍ
Elektrický vElektrický výkon, příkon, účinnostýkon, příkon, účinnost
El. vEl. výkonýkon:: je definovaný jako práce, vykonaná za jednotku času a vypočítá se ze vztahu P = W / t. Proto můžeme výkon stálého proudu vyjádřit:
P = U.IP = U.I S použitím Ohmova zákona můžeme výkon proudu vypočítat také ze vzorců:
P = R.I2 nebo P = U2 / R
• PPříkon spotřebičeříkon spotřebiče P Poo je ppráce dodanáráce dodaná zdrojem za jednotku
času
• VVýkon spotřebiče Pýkon spotřebiče P je práce vykonanápráce vykonaná tímto spotřebičem za jednotku času
Elektrická práce W - energieElektrická práce W - energie
Prochází-li obvodem stálý proud, vykonají síly elektrického pole
práci, kterou nazýváme elektrická práce (energie):
W = U.I.tW = U.I.t ( J;V,A,s)( J;V,A,s)
•W W - elektrická práce (jednotka J)
kde 1 J = 1 Ws (wattsekunda ) , prakticky je užívána 1 kWh= 3 600 Ws
•U - napětí, připojené ke spotřebiči (jednotka V) •I - proud procházející spotřebičem (jednotka A) •R - odpor spotřebiče (jednotka ) •t - doba, po kterou prochází proud (jednotka s)
Elektrická práce WElektrická práce W (jiná vyjádření )
Z Ohmova zákona můžeme proud vyjádřit pomocí napětí a odporu I = U/R, napětí můžeme vyjádřit pomocí proudu a odporu U = I.R. Elektrickou práci (energii) můžeme proto dosazením do základního vztahu vypočítat také ze vzorců:
W = R.IW = R.I22.t.t nebo W = UW = U22.t / R.t / R
Účinnost elektrického zařízeníÚčinnost elektrického zařízení ( -éta)
Účinnost elektrického zařízení (éta) se vypočítá jako podíl výkonu a příkonu:
•P - výkon (jednotka W) •Po - příkon (jednotka W) • - účinnost (bezrozměrné číslo,vždy menší než jednavždy menší než jedna - nemá jednotku, často se vyjadřuje v procentech, např. účinnost 0,6 = 60 %)
Práce a výkon 21
Perpetum mobilePerpetum mobile
Účinnost elektrickÚčinnost elektrických ých zařízení zařízení v v praxipraxi
•mechanickámechanická - elektromotory (účinnost přes 90%) •teploteplo - tepelné spotřebiče, chladničky (účinnost přes 90%) •elektrickáelektrická - transformátory, usměrňovače, měniče (účinnost až 98%) •zářivázářivá - žárovky (účinnost do 8%), zářivky a výbojky (účinnost až 40%) •chemickáchemická - galvanické články, elektrolýza (účinnost kolem 90%) •jadernájaderná - urychlovače částic (účinnost asi 50%)
KilovatthodinyKilovatthodiny ( ( kWhkWh ) )
Práci můžeme vyjádřit pomocí výkonu vztahem
W = P.tW = P.t a odtud plyne, že pro jednotku práce J platí:
1 J = 1 Ws (wattsekunda)
V praxi se používají násobky této jednotky (watthodiny, kilowatthodiny apod.). V kilowatthodinách udávají spotřebovanou elektrickou energii elektroměry v našich domácnostech.
•1 Wh = 3600 Ws = 3600 J •1 kWh = = 1000 Wh = 3 600 000 Ws = 3 600 000 J
1 v praxi 1 = 1000 Wh
Práce a výkonPráce a výkon min6000010001 WWhkWh
WsW 3600000min60000
Je-li tedy 1J=1Ws, pak pro kWh platí:
JWs 36000003600000
Práce a výkon 25
PŘÍKLADYPŘÍKLADY
Práce a výkon 26
Práce a výkonPráce a výkon
JkWh 610*6,31 JMWh 910*6,31
Platí tedy následující rovnosti:
JGWh 1210*6,31
Příklad 1: Práce a výkonPříklad 1: Práce a výkon
hdníh 15030*5
hkWkWhKčcena 150*1,0*/50,3
Kolik korun měsíčně zaplatíme za svícení 100W žárovkou, pokud touto žárovkou svítíme denně 5 hodin (uvažujme 30-ti denní měsíc). 1kWh stojí 3,50Kč.
Kčcena 50,52
Příklad 2 -práce a výkon –Příklad 2 -práce a výkon –
AU
PI 13,9
230
2100
KčhkWkWhKčcena 225,160
10*1,2*/50,3
1. Jak velký proud I (A) odebírá el. varná konvice s deklarovaným výkonem 2100W při napětí 230V?
2. Kolik Kč zaplatíme za 10 min provozu této konvice za el. energii při ceně 3,50Kč za 1kWh?
Práce a výkon 29
Perpetum mobile?Perpetum mobile?
