Čeština
Matematika
Angličtina
Informatika
Biologie
Němčina
Umíme to
Zeměpis
Chemie
Dějepis
ZSV
Jednotky a veličiny
Stavba a vlastnosti látek
Mechanika
Elektřina a magnetismus
Optika
Vesmír
Rozhodovačka
Otázky
Pexeso
Přesouvání
Poznávačka
Krok po kroku
Vpisování
Porozumění
Doplňování textu
Týmovka
Závody
Můj účet
Odhlásit se
Rozhodovačka
Elektrická práce a výkon
Procvičujte neomezeněVáš denní počet odpovědí je omezen. Pro navýšení limitu či přístup do svého účtu s licencí se přihlaste.
Přihlásit se
2UN
QR kód
Kód / krátká adresa
Zkopírujte kliknutím.
Nastavení cvičení
Pozor, nastavení je platné pouze pro toto cvičení a předmět.
Elektrická práce a výkon
Práce a výkon jsou u elektřiny chápány stejně jako u mechaniky. Jen je popisujeme pomocí elektrických veličin.
Výkon elektrického proudu
Elektrický proud protékající spotřebičem má výkon roven součinu proudu a napětí na spotřebiči. Tedy:
P=U\cdot I
Je tedy přímo úměrný jako proudu tak napětí.
Příklad: Jedna žárovka
Tužková baterie 1,5 V přímo napájí žárovku, kterou teče 0,5 A. Jaký je výkon dodávaný žárovce?
- Na žárovce je zřejmě celé napětí dodávané baterií (U=1{,}5\,\mathrm V)
- Teče jí proud 0,5 A (I=0{,}5\,\mathrm A)
- Proud žárovkou a napětí na ní dosadíme do P=U\cdot I.
- P=1{,}5\cdot 0{,}5\,\mathrm W=0{,}75\,\mathrm W
Příklad: Výkon LED diody
LED diodou při napětí 2 V teče proud 20 mA. Jaký je výkon tohoto proudu dodávaný diodě?
- U=1{,}5\,\mathrm V
- Pokud chceme výsledek ve wattech převedeme proud 20 mA na 0,02 A (I=0{,}02\,\mathrm{A}).
- Dosadíme do P=U\cdot I.
- P=2\cdot 0{,}02\,\mathrm W=0{,}04\,\mathrm W
Příklad: Výkon jedné z mnoha žároviček
Napětí zdroje 12 V se rovnoměrně rozdělilo na 6 stejných žároviček, kterými teče 0,1 A. Jaký je výkon dodávaný jedné žárovičce?
- Napětí připadající na jednu žárovičku je 12 děleno 6, tedy U=2\,\mathrm V
- Proud je (I=0{,}1\,\mathrm{A}).
- Dosadíme do P=U\cdot I.
- P=2\cdot 0{,}1\,\mathrm W=0{,}2\,\mathrm W
Výkon, který dodává zdroj spotřebiči označujeme jako příkon spotřebiče. To čemu říkáme výkon spotřebiče, je jen ta část výkonu, kterou spotřebič využije jak chceme (nepatří sem například tepelné ztráty žárovky).
Příklad: Výkon a příkon žárovky
Žárovkou pod napětím 12 V teče proud 1 A. Žárovka září výkonem 2 W. Je příkon a výkon stejný?
- Příkon žárovky je roven dodávanému výkonu tedy P=U\cdot I.
- Dosadíme: P=12\cdot 1\,\mathrm W=12\,\mathrm W
- Výkon žárovky (jako spotřebiče) je přimo zadaný – 2 W
- Výkon (záměrně přeměněná energie) je tedy mnohem menší než příkon (spotřebovaná energie). Zbytek jsou tepelné ztráty.
Elektrická práce
Je ve stejném vztahu k výkonu jako mechanická práce. Tedy při stálém výkonu platí W=P\cdot t. Pokud dosadíme za výkon ze vzorce výše dostaneme:
W=U\cdot I \cdot t
Je tedy přímo úměrná proudu, napětí a době provozu spotřebiče.
Příklad: Práce mixéru o známém výkonu
Mixér má výkon 20 W. Jakou práci vykoná za 100 s provozu?
- Použijeme vzorec W=P\cdot t.
- Výkon P je 20 W.
- Čas t je 100 s.
- Dosadíme: W=P\cdot t=20\cdot 100\,\mathrm J = 2000\,\mathrm J
- Vykonaná práce je 2000 J.
Příklad: Práce LED diody
LED dioda pod napětím 2 V dokonale přeměňuje proud 0,03 A na světlo. Jakou práci vykoná za 4 s?
- Použijeme vzorec W=U\cdot I\cdot t.
- Napětí U je 2 V, proud I je 0,03 A a čas t je 4 s.
- Dosadíme: W=U\cdot I\cdot t=2\cdot 0{,}03\cdot 4\,\mathrm J = 0{,}24\,\mathrm J
- Vykonaná práce je 0,24 J.
Protože je součin proudu a času roven přenesenému náboji Q, můžeme také psát W=U\cdot Q.
Příklad: Práce vykonaná přenesením náboje
Napětí 60 V přeneslo náboj 2 C z jednoho pólu zdroje na druhý. Jakou práci tak vykonalo?
- Použijeme vzorec W=U\cdot Q.
- Napětí U je 60 V a náboj Q je 2 C.
- Dosadíme: W=U\cdot Q=60\cdot 2\,\mathrm J = 120\,\mathrm J
- Vykonaná práce je 120 J.
Také práci můžeme dělit na skutečnou (odpovídající práci příkonu spotřebiče) a na užitečnou práci (odpovídá práci výkonu spotřebiče).
Příklad: Rozdíl skutečné a užitečné práce
Napětí 5 V přeneslo spotřebičem náboj 12 C. Přitom vykonal spotřebič mechanickou práci 50 W. O kolik byla užitečná práce menší než ta skutečná?
- Skutečnou práci konal zdroj při přenosu elektrického náboje, tedy W_\mathrm{skut}=U\cdot Q.
- Po dosazení W_\mathrm{skut}=U\cdot Q=5\cdot 12\,\mathrm J = 60\,\mathrm J
- Užitečnou práci W_\mathrm{uzit} jsme tentokrát dostali přímo zadanou, tedy 50 J.
- Rozdíl je tedy 10 J, které byly ztraceny (pravděpodobně se přeměnily na teplo).
Hlavně v energetice se používají alternativní jednotky práce. Jouly můžeme podle vzorce W=P\cdot t (watty krát sekundy) pojmenovat jako wattsekundy, zkráceně Ws.
Když tedy dosadíme watty a sekundy, dostaneme práci v joulech neboli wattsekundách. Pokud dosadíme výkon ve wattech a čas v hodinách, dostaneme výsledek ve watthodinách. A pokud dosadíme výkon v kilowattech a čas v hodinách, dostaneme známé kilowatthodiny.
Elektrická práce a výkon (střední)
Vyřešeno:
