Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Alexej Maslák - 2 ATL - Coggle Diagram
Alexej Maslák - 2 ATL
LENZOV ZÁKON
Kovový závit zavesený na dvoch vláknach sa pri pohybe magnetu k nemu a od neho rozkmitá
v závite sa mení magnetický indukčný tok, indukuje sa sa v ňom prúd a tiež sa správa ako magnet
Pri priblížení magnetu sa závit odpudí
Určenie smeru indukovaného prúdu pri priblížení - Ampérovým pravidlom pravej ruky: prsty ukazujú smer
prúdu, palec ukazuje smer magnetickej indukcie Bi
Pri vzdialení magnetu sa závit k nemu pritiahne v závite sa zmenšuje magnetický indukčný tok, indukuje sa v ňom prúd a tiež sa správa ako magnet
Určenie smeru indukovaného prúdu pri vzdiaľovaní - Ampérovým pravidlom pravej ruky: prsty ukazujú smer prúdu, palec ukazuje smer magnetickej indukcie Bi
Lenzov zákon
Indukovaný prúd má taký smer, aby svojím magnetickým poľom bránil zmene magnetického poľa, ktorá ho vyvolala.
Plošný vodič v nestacionárnom magnetickom poli
indukované prúdy odporujú príčine, ktorá ich vyvolala, svojim magnetickým poľom odpudzujú magnet
Pohybujúci sa plošný vodič v stacionárnom mag poli
Pohyb prstenca vyvolal indukovaný prúd v ňom. Magnetické pole indukovaného prúdu zastaví jeho pohyb.
Vlak na „magnetickom vankúši“
TERMODYNAMICKÁ TEPLOTA
Telesám, ktoré sú pri vzájomnom styku v rovnováž-
nom stave priraďujeme rovnakú teplotu
Ak telesá po uvedení do vzájomného styku menia svoje pôvodné rovnovážne stavy - na začiatku deja mali rozličné teploty
Teplomer:
je porovnávacie teleso, slúžiace na určenie teploty
Využíva poznatok, že so zmenou rovnovážneho stavu sa menia stavové veličiny telesa, napr.: objem, tlak
Postup pri meraní teploty:
teleso, ktorého teplotu chceme zmerať, dáme do vzájomného styku s teplomerom
počkáme na vytvorenie rovnovážneho stavu medzi telesom a teplomerom
po utvorení rovnovážneho stavu je teplota telesa rovnaká ako teplota teplomera
odčítame teplotu na teplomeri
Celziova teplotná stupnica:
Má dva základné body pri tlaku p = 101 325 Pa (1013hPa)
rovnovážny stav vody a ľadu
rovnovážny stav vody a jej nasýtenej pary
Medzi teplotami 0oC a 100oC je stupnica rozdelená na 100 rovnakých dielikov
Anders Celsius
Termodynamická teplota
značka veličiny T
jednotka {T}= 1K (kelvin)
základná teplota je teplota rovnovážneho stavu sústavy ľad + voda + nasýtená para
tento rovnovážny stav sa volá trojný bod vody, jeho termodynamická teplota je Tr = 273,16 K
Kelvin definujeme ako 273,16 časť termodynamickej teploty trojného bodu vody
Prevod stupňov Celzia na Kelviny a naopak
Teplotný rozdiel DELTA t=t2-t1 je rovnaký ako DELTA T=T2-T1
KINETICKÁ TEÓRIA STAVBY LÁTOK
Látky aj pri svojom vonkajšom spojitom vzhľade majú istú vnútornú štruktúru
Molekulová fyzika:
študuje vlastnosti látok s použitím kinetickej teórie stavby látok.
Vychádza z vnútornej štruktúry látok a ich vlastnosti vysvetľuje ako dôsledok pohybu a vzájomného pôsobenia častíc
Tri poznatky kinetickej teórie stavby látok:
1. Látka akéhokoľvek skupenstva sa skladá z častíc-molekúl, atómov alebo iónov
Dôkaz: Kremík pod mikroskopom
Priestor, ktorý teleso z danej látky zaberá, nie je týmito časticami bez zvyšku vyplnený. Látka má nespojitú (diskrétnu) štruktúru.
2. Častice v látke sa pohybujú, ich pohyb je ustavičný a neusporiadaný (chaotický)
Pohyb molekúl plynu pri nižšej teplote
Pohyb molekúl plynu pri vyššej teplote
Tepelný pohyb: pohyb častíc rýchlosťami rozličných smerov a veľkostí
Dôkaz:
Difúzia - samovoľné prenikanie častíc jednej látky medzi častice druhej látky
Dôkaz:
Tlak plynu - zrážky molekúl plynu s molekulami vnútorných stien nádoby
3. Častice na seba navzájom pôsobia príťažlivými a súčasne odpudivými silami
Dôkaz: Kmitavý pohyb atómov v molekule
Graf závislosti veľkosti síl pôsobiacich medzi časticami od ich vzdialenosti r
k1 - závislosť veľkosti odpudivej sily od vzdialenosti
k2 - závislosť veľkosti príťažlivej sily od vzdialenosti
k - závislosť veľkosti výslednej sily
Ak sú častice vo vzdialenosti r0, sú v rovnovážnej polohe. Výsledná sila pôsobiaca medzi časticami je nulová
Ak sú častice vo vzdialenosti menšej ako r0, je výsledná, sila pôsobiaca medzi časticami odpudivá
Ak sú častice vo vzdialenosti väčšej ako r0, je výsledná sila pôsobiaca medzi časticami príťažlivá
S rastúcim r sa príťažlivá sila rýchlo zmenšuje. Na každú časticu pôsobia iba silové polia susedných častíc
Model plynnej látky:
molekuly plynu sa skladajú z atómov
stredné vzdialenosti molekúl za normálnych podmienok v porovnaní s rozmermi molekúl sú veľké
molekuly sa ustavične chaoticky pohybujú
zmena rýchlosti nastáva zrážkami molekúl s inými molekulami
medzi zrážkami sa molekuly pohybujú približne rovnomerne priamočiaro
medzi zrážkami sa molekuly pohybujú približne rovnomerne priamočiaro
Pohyb viacatómových molekúl
Energia sústavy molekúl zahŕňa energiu kinetickú posuvného, rotačného a kmitavého pohybu
Model pevnej látky:
väčšina má častice pravidelne usporiadané
príťažlivé sily medzi časticami spôsobujú stály tvar a objem telies z pevnej látky
častice kmitajú okolo rovnovážnych polôh
potenciálna energia sústavy molekúl je väčšia ako celková kinetická energia častíc
Model kvapalnej látky:
kvapaliny sa vyznačujú istou usporiadanosťou, ale iba na krátku vzdialenosť
poloha molekuly kvapaliny sa s časom mení, čím je teplota kvapaliny vyššia, tým častejšie
preskoky molekúl pri pôsobení vonkajšej sily kvapalinu sú prevažne v smere pôsobiacej sily Preto je kvapalina tekutá a nezachováva si svoj tvar
potenciálna energia sústavy molekúl je porovnateľná s ich celkovou kinetickou energiou
IDEÁLNY PLYN
Pri odvodzovaní zákonov platných pre plyn je často vhodné nahradiť plyn (napr. kyslík, dusík) zjednodušeným modelom, ktorý nazývame ideálny plyn
Rozmery molekúl ideálneho plynu sú zanedbateľne malé v porovnaní so strednou vzdialenosťou molekúl
Kyslík O2 pri teplote t=0oC a tlaku p=101325 Pa, d = 0,364 nm, h = 6,3 nm
Molekuly ideálneho plynu nepôsobia na seba navzájom príťažlivými silami
Vzájomné zrážky molekúl ideálneho plynu a zrážky molekúl so stenou nádoby sú dokonale pružné
Rýchlosť molekuly pre nárazom a po náraze sú rovnaké
Vnútorná energia ideálneho plynu s dvojatómovými
molekulami:
posuvný + rotačný + kmitavý
Potenciálna energia sústavy molekúl je nulová
Plyn v nádobe obsahuje N molekúl hmotnosti m0
Ni - počet molekúl s rýchlosťou vi
Kinetická energia molekuly s rýchlosťou vi je vyjad-
rená vzťahom:
Kinetická energia N1 molekúl s rýchlosťou vi
Kinetická energia všetkých N molekúl
Nahradíme všetky rýchlosti molekúl rýchlosťou vk
tak, že EkN sa nezmení
Pre rýchlosť každej molekuly vk2 platí vzťah:
Stredná kvadratická rýchlosť
Druhá mocnina strednej kvadratickej rýchlosti sa rovná súčtu druhých mocnín rýchlostí všetkých molekúl delených počtom molekúl. Stredná kvadratická rýchlosť je rýchlosť, ktorou ak nahradíme rýchlosti pohybu všetkých molekúl, celková kinetická energia molekúl sa nezmení.
Stredná kvadratická rýchlosť a teplota plynu
Teoreticky dokázal vzťah James Clark Maxwell
m0 - hmotnosť molekuly
T - termodynamická teplota plynu
k - Boltzmanova konštanta (k = 1,38.10na-23J . Kna-1)
Úprava vzťahu pre strednú kvadratickú rýchlosť
Umocníme a násobíme m0
Molekuly ideálneho plynu majú v dôsledku neusporiadaného pohybu strednú kinetickú energiu, ktorá je priamo úmerná termodynamickej teplote plynu
TLAK PLYNU
Nárazy molekúl plynu na stenu s obsahom S sa preja-
vujú ako tlaková sila F
Tlak plynu v danom okamihu je vyjadrený podielom veľkosti tlakovej sily F a obsahu S
Fluktuácia tlaku
Počet dopadajúcich molekúl a ich rýchlosti sa menia
Tlak plynu nie je konštantný, ale kolíše okolo strednej hodnoty ps
Hustota molekúl
číselne udáva počet molekúl v jednotkovom objeme
Nádoba s objemom V obsahuje N rovnakých molekúl s hmotnosťou mo
Tlak plynu
Smery rýchlosti pohybu molekúl sú náhodné
Za čas t dopadnú na plochu S všetky molekuly z objemu V, ktoré sa pohybujú v kladnom smere osi x
V priestore s objemom V je N molekúl
Z počtu N molekúl sa 1/6 pohybuje v smere osi +x
Zmena hybnosti molekuly pri kolmom dopade:
Zrážky molekúl so stenami nádoby sú dokonale pružné, rýchlosť pohybu molekuly pred a po náraze je rovnaká
Zmena hybnosti N molekúl dopadajúcich na plochu S
Stredná sila pôsobiaca na plochu S:
Pre strednú hodnotu tlaku p potom platí:
Základná rovnica pre tlak ideálneho plynu:
NV - hustota molekúl
m0 - hmotnosť molekuly
vk - stredná kvadratická rýchlosť pohybu molekúl
ČASTICA S NÁBOJOM V MAGNETICKOM POLI
Flemingovo pravidlo ľavej ruky
Prsty ukazujú smer prúdu, indukčné čiary vstupujú do dlane, natiahnutý palec ukazuje smer sily, ktorou pôsobí magnetické pole na vodič s prúdom
Vodič s prúdom v magnetickom poli
Ak sa zmení smer prúdu vo vodiči, smer magnetickej sily sa zmení na opačnú
John Ambrose Fleming - anglický technik
Veľkosť magnetickej sily
i - elektrický prúd vo vodiči
L - aktívna dĺžka vodiča
a - uhol medzi indukčnými čiarami a vodičom
Magnetická sila pôsobiaca na vodič s prúdom
je výslednica magnetických síl Fme pôsobiacich na voľné elektróny vo vodiči
Q - náboj N voľných elektrónov vo vodiči
i - elektrický prúd
L - dĺžka prejdená elektrónmi rýchlosťou v za čas t
Magnetická sila pôsobiaca na pohybujúcu sa časticu s nábojom v magnetickom poli
B - veľkosť magnetickej indukcie
v - rýchlosť pohybu elektrónu
a - uhol medzi vektormi B a v
e = Q - elektrický náboj častice
Určenie smeru vektora magnetickej sily
Flemingovým pravidlom ľavej ruky
magnetické indukčné čiary vstupujú do dlane
vystreté prsty ukazujú dohodnutý smer prúdu
odtiahnutý palec ukazuje smer magnetickej sily
Ak je elektrický náboj častice kladný
Hendrik Antoon Lorentz - holandský fyzik - tvorca elektónovej teórie
MAGNETICKÉ MATERIÁLY V TECHNICKEJ PRAXI
Magnetické materiály : tvrdé - permanentné magnety a mäkké - zosilnenie magnetických polí cievok
Diamagnetické látky
nepatrne zoslabujú magnetické pole. Patrí sem napríklad zlato, meď, ortuť, inertné plyny
Paramagnetické látky
nepatrne zosilňujú magnetické pole; ich relatívna premeabilita je o niečo väčšia ako jedna. Paramagnetické sú Al, Cu, Na, Mg, Ta, Pt, W, ale aj kyslík.
Feromagnetické látky
sa skladajú z paramagnetických atómov; ich relatívna permeabilita je oveľa väčšia ako jedna. Sú za bežných teplôt zo štyroch prvkov (Fe, Co, Ni, Gd)
Elektromagnetické relé
zopnutím obvodu sa vytvorí magnetické pole v cievke, zmagnetizované jadro pritiahne pohyblivú kotvu, kotva zopne pružné kontakty
Využitie
ovládanie veľkých napätí pomocou malých napätí - v automobiloch reguluje nabíjacie napätie, a prúd do akumulátora - pomocou USB výstupu ovládame väčšie zariadenia
Merací prístroj na meranie prúdu s otočnou cievkou
TRANSFORMÁTOR
Pri prenose elektrickej energie sú nevyhnutné zariadenia, ktoré v rozvodnej sieti umožňujú zvyšovať alebo znižovať elektrické napätie
zariadenie, ktorými sa premieňajú striedavé prúdy a napätia na iné hodnoty napätia a prúdu s rovnakou frekvenciou
premieňajú = transformujú
Jednofázový transformátor
sa skladá z dvoch cievok (primárnej a sekundárnej) na spoločnom uzavretom feromagnetickom jadre z mäkkej ocele, ktorá sa ľahko premagnetuje
Primárna cievka po pripojení na striedavý zdroj vytvára periodicky premenné magnetické pole Jadro sa premagnetizováva a sekundárnou cievkou pre chádza rovnako premenlivý indukčný tok
sekundárnou cievkou prechádza premenlivý indukčný tok, na jej závitoch sa indukuje striedavé napätie
Princíp transformátora je založený na elektromagnetickej indukcii
Základná rovnica transformátora
U1/2 - efektívne napätie na primárnej/sekundárnej cievke
k - transformačný pomer transformátora, Pomer napätí na sekundárnej a primárnej cievke je rovnaký, ako pomer počtu závitov týchto cievok
Transformácia nahor
ak N2 > N1 ,potom k >1, napätie na sekundárnej cievke je väčšie ako napätie na primárnej cievke
Transformácia nadol
ak N2 < N1 ,potom k <1, napätie na sekundárnej cievke je menšie ako napätie na primárnej cievke
Zákon zachovania energie pri transformácii
Pri zanedbateľne malých stratách sa príkon P1 transformátora musí rovnať jeho výkonu P2 v sekundárnej časti
Prúdy sa transformujú v obrátenom pomere počtu závitov. Pri vyššom sekundárnom napätí môžeme z transformátora odoberať menší prúd a naopak
Účinnosť transformátorov býva 90% - 98%
Využitie v rozhlasových prijímačoch a televízoroch, meracích prístrojoch a pod
Trojfázový transformátor
Každá fáza má osobitné jadro a primárne a sekundárne vinutie. Cievky primárneho resp. sekundárneho vinutia sú spojené do hviezdy alebo do trojuholníka
PRÁCA VYKONANÁ PLYNOM PRI STÁLOM A PREMENNOM TLAKU
Plyn uzavretý v nádobe s pohyblivým piestom pôsobí
na piest tlakovou silou F
Plyn pri zväčšovaní objemu koná prácu
Práca vykonaná plynom pri izobarickom deji
Tlak plynu ostáva konštantný.
S - plošný obsah piestu
deltaV - prírastok objemu plynu
Práca vykonaná plynom pri izobarickom deji sa rovná súčinu tlaku plynu a prírastku jeho objemu.
Práca vykonaná plynom pri izobarickom deji, pri ktorom plyn prejde zo stavu A do stavu B je znázornená obsahom obdĺžnika v pV (pracovnom) diagrame pod izobarou AB.
Práca vykonaná plynom pri izotermickom deji
Teplota plynu ostáva konštantná
Práca vykonaná plynom pri izotermickom deji pri zväčšení jeho objemu je znázornená obsahom plochy, ktorá leží pod príslušným úsekom krivky p=f(V).
ELEKTRÁREŇ
Zdroje energie - tepelné, vodné, jadrové
Tepelná elektráreň
V parnom kotli dochádza k spaľovaniu paliva
V separátore sa oddeľuje para od parovodnej zmesi
Para roztáča turbínu, ktorá poháňa generátor
V generátore sa vyrába elektrický prúd
V kondenzátore sa para opäť skvapalňuje
V chladiacej veži sa voda ochladzuje
Čerpadlá zabezpečujú prúdenie kvapalín
Účinnosť elektrárne
Spaľovací motor 87%
Turbína 35%
Elektrický generátor 98%
Výsledná účinnosť zariadení asi 30%
Jadrová elektráreň
Štiepením jadier uránu sa uvoľňuje energia
Teplo vyrobené v reaktore odovzdáva sekundárnemu okruhu
V parnom generátore sa vyrába para pre turbínu
Slúži na prenos energie pary a jej premenu na otáčavý pohyb turbíny
Vodná elektráreň
Turbína je uložená vo zvislom smere
TEPELNÉ DEJE S IDEÁLNYM PLYNOM
Tepelné deje s ideálnym plynom môžu prebiehať tak, aby niektorá stavová veličina bola stála.
Izotermický dej - je dej, pri ktorom je teplota plynu stála.
Izochorický dej - je dej, pri ktorom je objem plynu stály.
Izobarický dej - je dej, pri ktorom je tlak plynu stály.
Izotermický dej s ideálnym plynom
je dej, pri ktorom je teplota plynu stála, T = konšt.
Boylov-Mariottov zákon: Pri izotermickom deji s ideálnym plynom so stálou hmotnosťou je súčin tlaku a objemu plynu stály.
Graf vyjadrujúci tlak plynu ako funkciu jeho objemu.
Graf sa volá izoterma, je to vetva hyperboly
Ak sa nemá zmeniť teplota plynu, potom:
pri izotermickom stláčaní musí plyn odovzdávať teplo
pri izotermickom rozpínaní musí plyn prijímať teplo
Izochorický dej s ideálnym plynom
je dej, pri ktorom je objem plynu stály, V = konšt.
Charlov zákon: Pri izochorickom deji s ideálnym plynom stálej hmotnosti je tlak plynu priamo úmerný jeho termodynamickej teplote.
Graf vyjadrujúci tlak plynu ako funkciu jeho objemu.
Graf sa volá izochora.
Izochora je úsečka rovnobežná s tlakovou osou.
Ak sa nemení objem plynu, potom:
pri zohrievaní sa zväčšuje teplota a tlak plynu
pri ochladzovaní sa zmenšuje teplota a tlak plynu
Izobarický dej s ideálnym plynom
je dej, pri ktorom je tlak plynu stály, p = konšt.
Gay-Lussacov zákon: Pri izobarickom deji s ideálnym plynom stálej hmotnosti je objem plynu priamo úmerný jeho termodynamickej teplote.
Graf vyjadrujúci tlak plynu ako funkciu jeho objemu.
Graf sa volá izobara.
Izobara je úsečka rovnobežná s osou objemu.
Ak sa nemá meniť tlak plynu, potom:
pri zohrievaní sa zväčšuje teplota a objem plynu.
pri ochladzovaní sa zmenšuje teplota a objem plynu.
Stavové zmeny z energetického hľadiska
Izotermický dej
Teplo prijaté ideálnym plynom pri izotermickom deji sa rovná práci, ktorú plyn pri tomto deji vykoná.
Izochorický dej
Teplo prijaté ideálnym plynom pri izochorickom deji sa rovná prírastku jeho vnútornej energie.
Izobarický dej
Teplo prijaté ideálnym plynom pri izobarickom deji sa rovná súčtu prírastku jeho vnútornej energie a práce, ktorú plyn vykoná.
ADIABATICKÝ DEJ S IDEÁLNYM PLYNOM
je dej, pri ktorom je plyn tepelne izolovaný.
Pri adiabatickom deji neprebieha tepelná výmena medzi plynom a okolím.
Pri adiabatickej kompresii vonkajšia sila koná prácu, teplota plynu a jeho vnútorná energia sa zväčšujú.
Pri adiabatickej expanzii prácu koná plyn, teplota plynu a jeho vnútorná energia sa zmenšujú.
Poissonov zákon
K - Poissonova konštanta
Graf vyjadrujúci tlak plynu ako funkciu jeho objemu
Graf sa volá adiabata.
Adiabatické deje v technickej praxi:
vo vznetových motoroch sa adiabatickou kompresiou zvýši teplota vzduchu na zápalnú teplotu nafty, ktorá sa po vstreknutí do horúceho vzduchu vznieti.
ochladenie plynu adiabatickou expanziou sa využíva na získanie nízkych teplôt.
MAGNETIZMUS - SILOVÉ PÔSOBENIE VODIČOV
Magnetické indukčné čiary
Magnetická indukčná čiara je priestorovo orientovaná krivka, ktorej dotyčnica v danom bode má smer osi veľmi malej magnetky umiestnenej v tomto bode
André Marie Ampére experimentoval v oblasti elektromagnetizmu
Homogénne magnetické pole
pohybujúci sa vodič s konštantným prúdom, rovnomerne rotujúci
Vzájomné magnetické silové pôsobenie
Hans Christian Oersted objavil účinky magnetického prúdu
Feromagnety
dájú sa ľahko zmagnetizovať - železo, kobalt, nikel
delia sa na mäkké a tvrdé látky
DOMÉNY
Keď sú v rovnakom smere tak sú zmagnetizované, ak nie tak nie sú zmagnetizované
Najsilnejšie magnety
Neodýmový - permanentný vyrobený zo zliatiny neodýmu, železa a bóru, využíva sa v diskoch, na magnetickej rezonancii, elektromotoroch, generátoroch
Silové pôsobenie vodičov s prúdmi
Vystreté prsty ukazujú smer prúdu, indukčné čiary vstupujú do dlane, palec ukazuje smer mag. sily
Dva rovnobežné vodiče s prúdmi rovnakého smeru sa navzájom magnetickými silami priťahujú
I - veľkosť prúdu
d - vzdialenosť vodičov
L - dĺžka vodičov
μ - permeabilita prostredia
μ = 4 . pí . 10Λ-7 N . AΛ-1
μ vákua = 1
d = 1m
L = 1m
I = 1A
Fm = 2 . 10Λ-7 N
Jeden ampér je prúd, ktorý pri prechode dvoma nekonečne dlhými rovnobežnými vodičmi uloženými vo vákuu vo vzdialenosti 1m, vyvolá silu 2 . 10Λ-7 N pôsobiacu na každý meter dĺžky vodičov
Určenie veľkosti pôsobiacich magnetických síl
André Marie Ampére experimentoval v oblati elektromagnetizmu
Magnetické pole cievky s prúdom
V okolí cievky s prúdom je magnetické pole
Určenie orientácie magnetických indukčných čiar ampérovým pravidlom pravej ruky
Na strane severného pólu čiary z cievky vystupujú
Na strane južného pólu čiary vstupujú do cievky
Magnetické pole v osi cievky je takmer homogénne
N - počet závitov
i - elektrický prúd v cievke
L - dĺžka cievky
Bm - veľkosť magnetickej indukcie jadra
Hysterézna slučka
Jav, pri ktorom sa magnetická indukcia vo feromagnetickom jadre mení podľa opísanej krivky
Magnetické materiály rozdeľujeme na
Magneticky tvrdé - majú širokú hysteréznu slučku, ťažšie sa odmagnetizujú
Magneticky mäkké - majú úzku hysteréznu slučku, ľahko sa odmagnetizujú
FARADAYOV ZÁKON ELEKTROMAGNETICKEJ INDUKCIE
Pri pohybe vodiča v magnetickom poli je pohyb voľných elektrónov vo vodiči usmernený magnetickou silou Fm
Elektrické napätie medzi koncami vodiča
s - dráha prejdená vodičom rýchlosťou v za čas t
S - plocha opísaná vodičom pri pohybe
Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie
Indukované elektromotorické napätie sa rovná zápornej časovej zmene magnetického indukčného toku
Michael Faraday - anglický fyzik
Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie
Pri približovaní je pí kladná, Ui je záporné
Pri vzdiaľovaní je pí záporná, Ui je kladné
VLASTNÁ INDUKCIA
Ak zapneme elektrický obvod, v ktorom je cievka, v cievke začína tiecť elektrický prúd a mení sa aj magnetický indukčný tok cievkou
Pri zapnutí a vypnutí elektrického obvodu, v ktorom
je cievka sa cievka nachádza vo vlastnom nestacionárnom magnetickom poli
Pri zapnutí a vypnutí elektrického obvodu, v ktorom je
cievka, nastáva jav elektromagnetická indukcia. Vlastná indukcia – cievka je vo svojom vlastnom nestacionárnom magnetickom poli
zmena magnetickej indukcie cievky
zmena magnetického indukčného toku cievkou
L - indukčnosť cievky
N - počet závitov cievky
l - dĺžka cievky
u0 - permeabilita prostredia jadra cievky
Ui - indukované napätie pri vlastnej indukcii
Lenzov zákon
Indukovaný prúd svojím magnetickým účinkom bráni príčine, ktorá ho vyvolala.
Pri zapnutí obvodu má indukovaný prúd opačný smer ako prúd z pripojeného zdroja napätia.
Pri vypnutí obvodu má indukovaný prúd rovnaký smer ako prúd z pripojeného zdroja napätia.
PRENOSOVÁ SÚSTAVA ENERGETIKY
Základom prenosovej sústavy sú siete elektrických vedení vysokého napätia
Vysoké napätie - 220 kV a 400 kV
Mierou zmeny vnútornej energie je Joulovo teplo Q
Stratový výkon
Energetické straty je možné ovplyvniť odporom vedenia, veľkosťou elektrického prúdu
Vplyv odporu vedenia na energetické straty
Veľkosť elektrického odporu vodiča závisí od parametrov vodiča
ró - merný elektrický odpor
l - dĺžka vedenia
S - prierez vodičov
teploty vodiča
deltaT - zmena teploty
a - teplotný súčiniteľ elektrického odporu
Veličiny sú ovplyvnené konštrukčnými požiadavkami ich voľbou straty nemožno príliš ovplyvniť
Vplyv veľkosti prúdu na energetické straty
P=100 W je možné preniesť
P=UI=100 V.1 A=100 W
P=UI=1 V.100 A=100 W
Keďže pre stratový výkon platí vzťah
prenos elektrickej energie je výhodné robiť pri malých prúdoch a veľkých napätiach
Energetická rozvodná sieť
Turboalternátor premieňa mechanickú energiu na elektrickú energiu striedavého prúdu s vysokým napätím 6,3 kV
STAVOVÁ ROVNICA IDEÁLNEHO PLYNU
Stavové veličiny: charakterizujú plyn v rovnovážnom stave.
T - termodynamická teplota
p - tlak plynu
V - objem plynu
N - počet molekúl
m - hmotnosť plynu
n - látkové množstvo
Vyjadrenie pomocou iných veličín:
Rm - mólová plynová konštanta
vyjadruje vzťah medzi stavovými veličinami
Porovnávajúca dva stavy toho istého plynu:
Pri stavovej zmene ideálneho plynu so stálou hmotnosťou je výraz pV/T konštantný.
KRUHOVÝ DEJ S IDEÁLNYM PLYNOM
Plyn uzavretý vo valci s pohyblivým piestom, môže konať prácu iba pri zväčšovaní objemu. Práca plynu má ohraničenú veľkosť. Ak sa po ukončení expanzie plyn vráti do pôvodného stavu, môže opäť konať prácu
Priebeh deja s ideálnym plynom pri konaní práce:
Kruhový (cyklický) dej:
je dej, pri ktorom je konečný stav sústavy totožný so začiatočným stavom
Kruhový dej z hľadiska vykonanej práce:
W1 - práca vykonaná plynom pri izotermickej expanzii
W2 - práca vykonaná vonkajšími silami pri izotermickej kompresii
V pracovnom diagrame je práca číselne rovná obsahu plochy pod príslušným grafom.
Obsah plochy vnútri krivky, znázorňujúci v p,V diagrame kruhový dej, znázorňuje celkovú prácu vykonanú pracovnou látkou počas jedného cyklu.
Periodicky pracujúci tepelný stroj
Celková práca W/ , ktorú vykoná pracovná látka počas jedného cyklu kruhového deja, rovná sa celkovému teplu Q = Q1 – Q2 , ktoré prijme počas tohto cyklu od okolia.
Účinnosť periodicky pracujúceho tepelného stroja
Z tepla Q1, ktoré odoberieme ohrievaču sa iba časť využije na vykonanie práce W/, zvyšnú časť (teplo Q2) odovzdá plyn chladiču.
Druhý termodynamický zákon
perpetuum mobile druhého druhu
Nemožno zostrojiť periodicky pracujúci tepelný stroj, ktorý by teplo od istého telesa (ohrievača) iba prijímal a vykonával by rovnako veľkú prácu.
POVRCHOVÁ VRSTVA KVAPALINY
Voľný povrch kvapaliny sa správa podobne ako tenká
pružná blana
Sféra molekulového pôsobenia
rm = 1nm
rm - polomer sféry molekulového pôsobenia
je oblasť v okolí molekuly, v ktorej sa prejavuje medzimolekulové silové pôsobenie.
Ak je molekula a jej sféra molekulového pôsobenia
v kvapaline
je výslednica príťažlivých síl, ktoré na uvažovanú molekulu pôsobia nulová.
Na molekuly, ktorých vzdialenosť od voľného povrchu kvapaliny je menšia ako rm
pôsobí výsledná sila kolmá na voľný povrch kvapaliny a má smer dovnútra kvapaliny.
Povrchová vrstva
je vrstva molekúl, ktorých vzdialenosť od voľného povrchu kvapaliny je menšia ako rm
Na každú molekulu, ktorá leží v povrchovej vrstve kvapaliny pôsobia susedné molekuly príťažlivou silou, ktorá má smer dovnútra kvapaliny.
Po preliatí kvapaliny do inej nádoby sa zmení povrch kvapaliny daného objemu o deltaS
So zmenou obsahu povrchu kvapaliny sa zmení aj energia
povrchovej vrstvy o hodnotu deltaE.
Kvapalina daného objemu má snahu nadobúdať taký tvar, aby jej povrch bol najmenší a tým bola minimálna povrchová energia.
Voľné kvapky napr. hmly, alebo rosy majú guľovitý tvar.
Guľa má pri danom objeme najmenší obsah povrchu.
MAGNETICKÝ INDUKČNÝ TOK
Čím je závit k magnetu bližšie tým je magnetická indukcia v strede závitu väčšia
Hustota magnetických indukčných čiar prechádzajú-
cich plochou závitu je priamo úmerná veľkosti magnetickej indukcie B
Magnetické pole prechádzajúce plochou závitu charakterizuje veličina magnetický indukčný tok
Magnetický indukčný tok - (fí)
je priamo úmerný veľkosti magnetickej indukcie B
je priamo úmerný obsahu plochy S závitu
Wilhelm Weber, nemecký fyzik
Zmena magnetického indukčného toku cievkou
ZÁKLADNÉ VLASTNOSTI KVAPALÍN
Kvapaliny a plyny označujeme spoločným názvom tekutiny
Vlastnosti kvapalín:
tekutosť
Kvapaliny nemajú stály tvar, nadobúdajú tvar nádoby, do ktorej boli naliate.
voľná hladina na voľnom povrchu
Voľná hladina v pokoji je kolmá na tiažovú silu.
vnútorné trenie (viskozita)
Vnútorné trenie je príčinou rozdielnej tekutosti kvapalín.
stlačiteľnosť
Kvapaliny sú veľmi málo stlačiteľné.
tlakové sily v kvapalinách
Tlakové sily pôsobia kolmo na ľubovoľnú plochu.
kapilárne javy
Kapilarita - prevýšenie hladiny kvapaliny v kapiláre.
Kapilarita - zníženie hladiny kvapaliny v kapiláre.
Ak zanedbáme nepodstatné vlastnosti
Ideálna kvapalina:
zanedbávame molekulovú štruktúru,
považujeme ju za spojitú (kontinuum),
je bez vnútorného trenia, preto je dokonale tekutá,
považujeme ju za nestlačiteľnú.