Question

1. objaśnij zasadę działania prądnicy prądu przemiennego

2. podaj JEDNOSTKI pracy

3. podaj JEDNOSTKI siły

Answer 1

1. Prądnice są urządzeniami, w których energia kinetyczna zamieniana jest w energię elektryczną. Najlepszym przykładem prądnicy jest dynamo rowerowe. Energia kinetyczna powstała w wyniku pedałowania rowerzysty zamienia się na energię elektryczną, dzięki której lampka oświetla drogę przed pojazdem. Niektóre szpitale, fabryki, a nawet niektóre sklepy, na wypadek gdyby został odcięty prąd mają swoje własne prądnice. Każda prądnica działa w zasadzie 
w podobny sposób. Wewnątrz niej znajduje się zwojnica z drutu obracająca się w polu magnetycznym. Gdy zwojnica wiruje, przecina linie pola magnetycznego, co powoduje indukowanie w niej prądu. Prądnice mogą wytwarzać zarówno prąd stały, jak i przemienny. 
Wartość napięcia wytwarzanego przez prądnice zależy od:
 Szybkości wirowania zwojnicy (im szybciej zwojnica się obraca, tym większe napięcie),
 Natężenia pola magnetycznego (im silniejsze pole, tym większe napięcie),
 Liczby zwojów w zwojnicy (im więcej zwojów, tym większe napięcie).
Najprostszy model prądnicy prądu przemiennego składa się z dwu magnesów o biegunach N i S 
i aluminiowej ramki, obracanej w tym polu. Końce ramki umieszczone są na odizolowanych
od siebie pierścieniach. Obracając ramkę w polu magnetycznym magnesu, wykonujemy pracę. 
Na skutek obrotu ramka obejmuje coraz to inną liczbę linii pola magnetycznego. Najwięcej linii pola obejmuje ramka w chwili, gdy jej powierzchnia jest do tych linii prostopadła, a najmniej, 
bo zero w chwili, gdy jest do nich równoległa. W ramce, w wyniku zjawiska indukcji powstaje prąd indukcyjny. Przy każdym obrocie ramki wskazówka miliamperomierza (w którym zero jest na środku skali) wychyla się raz w lewo, raz w prawo. 
Gdy ramka jedną ze stron obróci się ku biegunowi S magnesu, to po tej stronie również powstaje biegun S. Gdy ta sama strona zacznie oddalać się 
od bieguna S magnesu i wówczas po tej stronie ramki powstanie biegun N. Oznacza to, że w ramce płynie prąd zmienny. Zmienia się jego kierunek 
i natężenie. 

http://www.sciaga.pl/tekst/16342-17-silnik_pradu_stalego_i_pradnica_pradu_przemiennego_zasada_dzialania

 

2.PRACA
W=Fs

Jednostka pracy mechanicznej jest iloczynem jednostki siły i jednostki drogi. W układzie SI jest nią dżul (J); jest to praca, jaką wykonuje siła 1 niutona (N) na drodze 1 m, przebytej w kierunku działania siły

1J = 1N x 1m = 1kg x 1m² / 1s²

Jednostka pracy w okładzie CGS jest erg; jest to praca, jaką wykonuje siła 1 dyny na drodze 1cm, przebytej w kierunku działania siły.

1erg = 1dyna x 1cm = (1g x 1cm / s²) x 1cm = 1g x 1cm² / 1s²

Jednostką pracy w układzie technicznym jest kilogramometr (kGm); jest to praca, jaką wykonuje siła 1kG na drodze 1m, przebytej w kierunku działania siły.

1kG x 1m = 1kGm

Zależności między jednostka pracy w układzie SI a jednostkami pracy w układach CGS i technicznym są nastepujące:

1J = 1N x 1m = 105dyn x 102cm = 107ergów

1J = 1N x 1m = 1 / 9,81kG x 1m = 1 / 9,81 kGm ≈ 0,1kGm
Moc
P = W/t

Mocą P nazywamy stosunek pracy W do czasu t zużytego na jej wykonanie.

W układzie SI jednostką mocy jest wat (W), czyli dżul na sekundę.

1W = 1J/1s = 1N x 1m / 1s = 1kg x 1 m2 / 1s3

W układzie CGS jednostką mocy jest erg na sekundę.

1erg / 1s = (1g x 1cm2) / (1s2 x 1s) = 1g x 1cm2 / s3

Jednostką mocy w układzie technicznym jest kilogramometr na sekundę (kGm/s), często jednak używa się jednostki wtórnej zwanej koniem mechanicznym, przy czym

1KM = 75 kGm/s

poprzednio wprowadzono zależność

1kGm = 9,81J

w takim razie

1kGm / 1s = 9,81 J/s = 9,81W

oraz

1KM = 75 kGm/s = 75 x 9,81W = 736W

stąd

1KM = 0,736kW
1kW = 1,36 KM
Energia mechaniczna
E = W

Zasób pracy W nagromadzony w ciele jest miarą jego energii mechanicznej E. Jednostki energii są więc takie same jak jednostki pracy.

Energia mechaniczna występuje w dwóch postaciach:
Jako energia potencjalna (Ep), którą posiadają niektóre ciała w spoczynku lub energia kinetyczna (Ek), którą obdarzone są ciała w ruchu.
Ciało o masie m i ciężarze Q=mg połozone na wysokości h na d pewnym punktem odniesienia może spadajac wykonać pracę W=Qh, a więc energia potencjalna położenia Ep wyraża się wzorem

Ep = Qh lub Ep =mgh

Ciało o masie m wprawione w ruch postępowy jednostajnie zmienny pod działaniem stałej siły F, która na drodze s udziela mu predkości v , ma energię kinetyczną Ek równą pracy W wykonanej na tej drodze, zatem

Ek = W = Fs

Wielkość fizyczna Jednostki układu SI Jednostki układu CGS Jednostki układu technicznego
PracaW=Fs Dżul (J)[kg x m2/s2] Erg (erg)[g x cm2/s2 = 10-7J] Kilogramometr (kGm)[1kg x 1m = 1kGm = 9,81J]
MocP=W/t Wat (W)[kg x m2/s3] Erg na sekundę (erg/s)[erg x s-1 = 10-7W] Kilogramometr na sekundę (kGm/s)[kGm x s-1 = 9,81W]oraz koń mechaniczny (KM)[1KM = 0,736kW]
EnergiaEp = mghEk=½mv2 Dżul (J) Erg (erg) Kilogramometr (kGm)  http://www.sciaga.pl/tekst/8170-9-jednostki_pracy_mocy_i_energii

 

3.SIŁA

http://www.fizykon.org/dynamika/dyn_sila_jednostka_zasady_dynamiki.htm