Čeština
Matematika
Angličtina
Informatika
Biologie
Němčina
Umíme to
Zeměpis
Chemie
Dějepis
Fyzika
ZSV
Biologie
Zeměpis
Chemie
Dějepis
Fyzika
ZSV
Rozhodovačka
Otázky
Slepé mapy
Pexeso
Přesouvání
Rozřazovačka
Řazení
Poznávačka
Krok po kroku
Vpisování
Porozumění
Doplňování textu
Pojmy ve větách
Označování
Situace
Poznávání zvuků
Křížovky
Roboti
Tetris
Tipovačka
Týmovka
Závody
Odkrývačka
Můj účet
Odhlásit se
- Základní pojmy elektřiny
Všechny souhrny - Elektrický náboj
- Elektrický proud
- Elektrické napětí
- Elektrická práce a výkon
Cvičení
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.
