§ 17

Sprawność: silnik, który podnosi ładunek

Jak duża jest sprawność silnika, gdy podnosi ładunek?

Odpowiedź: W fizyce w eux mierzysz, jak wiele energii elektrycznej używa silnik, który faktycznie kończy się na podniesienie. Pozwalasz silnikowi elektrycznemu, wyciągowi lub wyciągnikowi pociąg podnośnikiem znaną masę za znaną odległość i mierzysz napięcie, prąd i czas. Kalkulator znajduje użyteczną energię (m·g·h), zasilającą energię (U·I·t), wydajność i użyteczną moc. Wszystkie liczby to twoje własne pomiary; tylko przyspieszenie grawitacyjne jest stałe (9,82 m/s², duńska wartość tabelaryczna).

Wzór

Nyttig energi: E_nyttig = m · g · h, med g = 9,82 m/s²

Tilført energi: E_tilført = U · I · t (elektrisk effekt P = U · I gange tiden)

Nyttevirkning: η = E_nyttig ÷ E_tilført × 100 %

Nyttig effekt: P_nyttig = E_nyttig ÷ t

Symbole i jednostki we wzorze
Symbol	Znaczenie	Jednostka
masse	Masa podnoszenia	kg
hoejde	Wysokość podnoszenia	m
spaending	Zmierzone napięcie na silniku	V
stroem	Zmierz prąd przez silnik	A
tid	Czas na podnos	s
=	Sprawność użyteczna	%
=	Energia użyteczna (podnoszenie)	J
=	Dostarczona energia elektryczna	J
=	Strata (ciepło, tarcie, dźwięk)	J
=	Moc użyteczna	W

Ważność i źródło

Źródło: Plan nauczania Fizyka C (gimnazjum, również na eux): przemiana energii, moc i sprawność

Nie dotyczy, gdy

Sprawność nigdy nie może być większa niż 100%. Jeśli to dostaniesz, jest błąd pomiaru: typowo czas (start i stop stopera) lub prąd, jeśli silnik pobiera więcej przy starcie. Zmierz prąd podczas ruchu obciążenia.

Przykład obliczeniowy

Wstawiono domyślne wartości kalkulatora. Liczby obliczono dokładnie tym wzorem, którego używa narzędzie.

Wstawiono

Masa podnoszenia2 kg
Wysokość podnoszenia1,20 m
Zmierzone napięcie na silniku12 V
Zmierz prąd przez silnik1,50 A
Czas na podnos4 s

Dawca

Sprawność użyteczna32,7 %
Energia użyteczna (podnoszenie)23,6 J
Dostarczona energia elektryczna72,0 J
Strata (ciepło, tarcie, dźwięk)48,4 J
Moc użyteczna5,9 W

Tylko dla członków

Sam kalkulator jest zablokowane

Utwórz bezpłatne konto, aby odblokować wszystkie artykuły, kalkulatory, szablony i asortyment — i uzyskać dostęp do quizów i klas. Zajmuje to poniżej minuty: imię, email i hasło. Żadna karta kredytowa.

Utwórz darmowe konto →Zaloguj się

Chcesz najpierw czegoś spróbować? Zobacz, czego możesz używać bez konta — strefa junior, leksykon, filmy i więcej.

Sådan bruger du den

I fysik på eux skal du kunne regne nyttevirkning: hvor meget af den energi, en maskine får, der bliver til det, du vil have. Med en elmotor der løfter et lod, et spil eller en lille kran fra værkstedet måler du spænding, strøm og tid, og beregneren giver nyttevirkningen og hvor meget der går tabt.

Krok za krokiem

Vej lasten, og mål løftehøjden med en tommestok.
Sæt et multimeter til at måle spænding over motoren og et til at måle strømmen gennem den, mens den løfter.
Tag tid fra lasten letter til den stopper.
Skriv tallene ind og aflæs nyttevirkningen. Gentag målingen 3 gange og brug gennemsnittet.
Forklar tabet: varme i viklingerne, friktion i gear og lejer, lyd.

Typowe błędy

At bruge vægten i gram. Masse skal stå i kg, ellers bliver energien 1.000 gange for stor.
At måle strømmen ved start. Motoren trækker mest, når den sætter i gang. Aflæs mens lasten bevæger sig jævnt.
At bruge motorens typeskilt i stedet for de målte tal. Mærkeeffekten er ved fuld last, ikke i dit forsøg.

Przykłady z codzienności

Fysikforsøg med en 12 V-motor

Motoren løfter et lod på 2 kg 1,2 m på 4 sekunder. Multimetrene viser 12 V og 1,5 A.

Masa podnoszenia: 2 kg
Wysokość podnoszenia: 1,2 m
Zmierzone napięcie na silniku: 12 V
Zmierz prąd przez silnik: 1,5 A
Czas na podnos: 4 s

To znaczy: Nyttevirkningen er 32,7 %. Motoren fik 72 J, men kun 23,6 J blev til løft. Resten, 48,4 J, blev til varme og friktion i det lille gear.

Elektrisk talje i værkstedet

En 230 V-talje løfter en stålplade på 150 kg 2 m på 10 sekunder. Tangamperemeteret viser 2,4 A.

Masa podnoszenia: 150 kg
Wysokość podnoszenia: 2 m
Zmierzone napięcie na silniku: 230 V
Zmierz prąd przez silnik: 2,4 A
Czas na podnos: 10 s

To znaczy: Taljen har en nyttevirkning på 53,4 % og en nyttig effekt på 294,6 W. Den brugte 5520 J og leverede 2946 J. Til en vekselstrømsmotor er U·I kun et overslag, fordi effektfaktoren ikke er med.

Når tallet er for godt

En gruppe får 2 kg løftet 1,2 m på 2 sekunder, 12 V og 0,8 A. De har startet uret for sent.

Masa podnoszenia: 2 kg
Wysokość podnoszenia: 1,2 m
Zmierzone napięcie na silniku: 12 V
Zmierz prąd przez silnik: 0,8 A
Czas na podnos: 2 s

To znaczy: Beregneren giver 122,7 %. Det er over 100 % og derfor umuligt: tiden eller strømmen er målt forkert. Mål igen.

Reguła praktyczna

Små DC-motorer med gear ligger typisk på 20-50 % i skoleforsøg. Store elmotorer er over 80 %.

Jak sprawdzić odpowiedź

Nyttevirkningen skal være mellem 0 og 100 %. Nyttig + tab skal give den tilførte energi.