Fyzika_8_zápis_7

Fyzika_8_zápis_7.notebook
June 16, 2015
Magnet
1) Magnet ­těleso, kolem kterého je magnetické (silové) pole
2) Mg.pole ­ pozorujeme pomocí účinků mg. síly
3) Magnet N
S
jižní
mg. pól
severní
mg. pól
netečné
pásmo
Netečné pásmo ­ oblast, kde je mg. síla nejmenší
4) Dělení magnetů:
a) podle vzniku → přirozené (magnetovec)
→ umělé (elektromagnet)
b) podle tvaru
­ deskový
­ tyčový
­ podkovový
­ kulový
N
S
c) podle trvání mg. pole → trvalé = permanentní
→ dočasné (např. elektromagnet)
Fyzika_8_zápis_7.notebook
June 16, 2015
Magnetická síla:
a) přitažlivá
b) odpudivá
Vlastnosti mg. síly:
­ zmenšuje se vzdáleností
­ působí jen na „FEROMAGNETICKÉ
LÁTKY" (Fe, Ni, Co, ferity)
MAGNETICKÉ POLE ZEMĚ
1) Země se chová jako trvalý magnet (PERMANENTNÍ m.) SZ JM
Sz, Jz ­ zeměpisné póly
SM, JM ­ magnetické póly
JZ
SM
Fyzika_8_zápis_7.notebook
2) Vlastnosti mg. pole Země:
­ póly mění svou polohu (10­40km za rok)
­ mění svou intenzitu
­ mění svou polaritu
(jednou za 700 000 let)
June 16, 2015
3) Využití mg. pole Země:
­ orientace v prostoru → kompas, buzola
­ ochrana před kosmickým a Slunečním zářením
4) Projevy mg. pole Z:
→ zmagnetování velkých kovových těles (mosty, koleje, zábradlí)
ELEKTROMAGNET
1) Kolem každého vodiče, kterým prochází el.proud je mg. pole.
2) Zesílení těchto účinků:
vytvoření cívky
+ doplnění jádrem z měkké oceli
Fyzika_8_zápis_7.notebook
June 16, 2015
3) Elektromagnet = cívka s jádrem v uzavřeném el. obvodu
4) Vlastnosti elektromagnetu:
­ může měnit póly
­ může měnit mg. sílu (podle velikosti el. proudu a počtu závitů cívky)
­ je dočasný!
5) Využití eletromagnetu:
­ elektrojeřáb
­ reproduktor, mikrofon
­ zvonek, jistič
­ měření el. veličin (I, U)
­ magn. vlak
­mg. resonance (vyšetření, léčba)
6) Nevýhody elektromagnetu:
­ zahřívání
­ závislost na zdroji napětí
Fyzika_8_zápis_7.notebook
June 16, 2015
ELEKTROMAGNETICKÁ INDUKCE
1) Při změně mg. pole v okolí cívky (s jádrem) vzniká v cívce INDUKOVANÉ EL. NAPĚTÍ
V
2) Při zapojení do el.obvodu vzniká INDUKOVANÝ EL.PROUD
A
3) VELIKOST IND. NAPĚTÍ závisí na
a) na rychlosti změny mg. pole
b) na intenzitě mg. pole, které působí na cívku ("na síle magnetů")
c) na počtu závitů v cívce
Fyzika_8_zápis_7.notebook
June 16, 2015
4) Změna mg. pole
a) pohyb trvalého magnetu v okolí cívky
b) využití elektromagnetu
­ se stejnosměrným napětím → ind. napětí jen při zapnutí a vypnutí zdroje
­ využití zdroje STŘÍDAVÉHO NAPĚTÍ → ind. napětí vzniká pořád!
primární
obvod
V
~
sekundární
obvod
STŘÍDAVÉ NAPĚTÍ
1) Při otáčení cívky v mg. poli se na svorkách cívky indukuje (vytváří) STŘÍDAVÉ EL. NAPĚTÍ
Fyzika_8_zápis_7.notebook
June 16, 2015
~
2) STŘÍDAVÉ NAPĚTÍ ­ U
a) mění svou velikost
v závislosti
b) mění svou polaritu
na úhlu otočení
3) Graf. závislost stř. napětí na čase
U
AMPLITUDA
Uef
+
­
t
čára = SINUSOIDA
T ­ perioda
Amplituda = maximální hodnota
T= perioda => doba, po které se děj začíná
opakovat
f = frekvence => počet opakování za 1 s
Př. ve veřejné síti: f= 50 Hz => T = 1/50 = 0,02 s
f=
1
T
T=
1
f
f . T =1
Uef = efektivní hodnota stř. napětí (230 V)
Umax = ± 340 V
Fyzika_8_zápis_7.notebook
June 16, 2015
STEJNOSMĚRNÝ ELEKTROMOTOR
1) Stej. elektromotor = zařízení, které mění
el. energii na energii pohybovou (mechanickou)
2) Princip: přitahování a odpuzování pólů trvalého
magnetu a elektromagnetu
cívka se otáčí
4) Části elektromotoru
a) stator = nepohyblivá část (trvalé magnety)
rotor = pohyblivá část → kotva
( cívka - elektromagnet)
b) zdroj stejnosměrného napětí
c) komutátor - změna pólů elektromagnetu
5) Střídavý elektromotor - bez komutátoru
6) Využití: el. mixér, el. holící strojek,
sekačka, el. pila, el. bruska, větrák,
pračka, myčka, elektroauto (kolo)
Fyzika_8_zápis_7.notebook
June 16, 2015
"Domácí" elektromotor
-
+
ZŠ Jarošova ­ Jednoduchý elektromotor ­ YouTube
Jednoduchý DC motor ­ YouTube
Cetverodijelni elektromotor ­ YouTube
TRANSFORMÁTOR
1) Transformátor ("trafo") slouží ke změně
STŘÍDAVÉHO NAPĚTÍ
2) Princip: elmg. indukce
3) Schéma
~
U
1
N1
U1 - vstupní napětí
N2
V
~
U
2
U2 - výstupní napětí
N1- počet závitů
primární cívky
N2 - počet závitů
sekundární cívky
primární cívka
sekundární cívka
Fyzika_8_zápis_7.notebook
June 16, 2015
4) Transformační poměr ( p )
N U
2
2
p = = N U
1
1
a) transformace dolů
U1 > U2
N1 > N2
}
N2 U2
p = = < 1 N1 U1
Př. 240 V => 12 V, N1 = 100 z, N2 = ?
U2 12 1 p = = = U 240 20
1
N1 =100 z ⇒ N2 ŘEŠENÍ
= 100 . 1/20 = 100: 20 = 5 z Sekundární cívka má 5 závitů.
b) transformace nahoru
U2 > U1
N2 > N1
}
N2 U2
p = = > 1 N1 U1
Př. N1 = 100 z, N2 = 600 z, U1 = 9 V, U2 = ?
N2 600 p = = = 6 N 100 1
U1 = 9 V ⇒ U
2 = 9 . 6 = 54 V ŘEŠENÍ
Výstupní napětí je 54 V.
Fyzika_8_zápis_7.notebook
June 16, 2015
Vypočítej chybějící veličinu
(příklady řeš jako fyzikální úlohy):
N2
U1
U2
Př.
N1
1
2
40 4
300
20 100 280
3 160
4
240
12
100 75
300
transformace
p
transformace
p
dolů
1/10
nahorů
5
Řešení:
Př.
N1
N2
1
40
4 3000 300
2
20 100 280 1400
3 160
4
U1
U2
240
12
dolů
1/20
25 100 75
300
nahorů
4
8
Fyzika_8_zápis_7.notebook
June 16, 2015
Kruhový transformátor
Rozdělení transformátorů (pro použi v elektrotechnice):
energecké ‐ změna napě pro přenos elektrické energie v rozvodných sích, určené pro velké výkony
svařovací ‐ snižování napě pro svařování kovů elektrickým obloukem
pecové ‐ pro napájení obloukových a odporových pecí pro tavení kovů
měničové ‐ pro napájení polovodičových měničů, které přeměňují stejnosměrný proud na proud střídavý
spouštěcí ‐ pro spouštění velkých asynchronních elektromotorů
oddělovací ‐ galvanické oddělení elektrických obvodů pro zvýšení bezpečnos
jiné ‐ měřicí, zkušební apod.
VÝROBA STŘ. NAPĚTÍ
~
1. K výrobě U se využívá alternátor (generátor)
2. Alternátor mění pohybovou energii
na elektrickou.
3. Princip: elmagn. indukce (generátor)
4. Části alternátoru:
a) rotor (pohybl. část)
b) stator (nepohybl. část)
generator_cs.jar
Fyzika_8_zápis_7.notebook
June 16, 2015
5) Výroba el. napětí
a) stejnosměrné napětí:
- chemický článek
- dynamo
b) střídavé napětí: alternátor (generátor)
Výroba a distribuce (rozdělování)
el. energie v ČR
1) Elektrárny
- slouží k hromadné výrobě el. energie
~
- v generátorech vzniká stř. napětí U
- nejčastější princip výroby - elmg. indukce
2. Typy elektráren: tepelná, jaderná, větrná,
vodní, fotovoltaická , geotermální
Výroba el. energie - odkaz
Fyzika_8_zápis_7.notebook
a) tepelné elektrárny (spalovací)
- 44% výroby (v ČR)
b) jaderné - využití energie při jaderné reakci
- v ČR - Temelín, Dukovany (53 % výroby)
Princip a) + b) rotor pohání zahřátá vodní pára
c) elektrárny s obnovitelnými zdroji (3 % výroby)
- větrné
- vodní (říční, přečerpávací, přílivová, mořská)
→ využití pohybové energie větru, vody
- fotovoltaické (solární)
- biomasa, bioplyn
http://www.alternativni­zdroje.cz/ June 16, 2015
Fyzika_8_zápis_7.notebook
June 16, 2015
3. Distribuce el. energie
a) přenos el. energie ⇒ zachování el.energie
(W = U . I. t)
- potřeba snížit I (tepelné ztráty) => vyšší U
b) Elektrárna → vvn
→ vn
→ nn
U:→6 kV → 100-400kV → 22kV → 230(400)V
- vvn = velmi vysoké napětí, vn = vysoké napětí
- transformační stanice
Fyzika_8_zápis_7.notebook
June 16, 2015
c) Výroba el. energie = ČEZ (polostátní)
Distribuce = ČEZ, EON, RWE, ČEPS, PRE, ...
Fyzika_8_zápis_7.notebook
June 16, 2015
Bezpečnost práce s el. přístroji
1) Lidské tělo = dobrý vodič (2/3 H2O)
- el. odpor lid. těla R ÷ 1000 ohmů
- při úrazu dochází k ohrožení zákl. životních
funkcí (srdce, dýchání, krevní oběh), KŘEČ
2) Bezpečné napětí = do 24 V
Bezp. el.proud = do 0,2 A
3) Důsledky úrazu závisí na:
- velikosti U, I
- zdravotním stavu
- vlhkosti prostředí
- na době kontaktu s U,I
4) Pravidla bezpečnosti
- práce s neporušenými přístroji, dle návodu
- opravy jen s odpojenými přístroji
- pozor na vlhkost prostředí
- vhodné zásuvky a zástrčky
5) Pravidla 1. pomoci:
- odpojit od zdroje U
- zajistit životní funkce
- zajistit odbornou pomoc
Přílohy
generator_cs.jar