วันเสาร์ที่ 24 เมษายน พ.ศ. 2553
งานและพลังงาน
งาน (W) = แรง (F) x ระยะทางตามแนวแรง (s)
W = งาน มีหน่วยเป็น จูล (J) หรือนิวตัน - เมตร (Nm)
F = แรง มีหน่วยเป็น นิวตัน (N)
S = ระยะทาง มีหน่วยเป็น เมตร (m)
*เนื่องจากงานเป็นผลของแรงที่กระทำต่อวัตถุแล้วทำให้วัตถุเคลื่อนที่ตามแนวแรง
ดังนั้น งาน จะขึ้นอยู่กับ แรง และ ระยะทาง ที่วัตถุเคลื่อนที่ตามแนวแรง
งาน (W) = พื้นที่ใต้กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างแรงและระยะทาง
กำลัง (Power) คือ ปริมาณงานที่ทำได้ในหนึ่งหน่วยเวลา
กำลัง (P) = งานที่ทำได้ (W) / เวลาที่ใช้ (t)
P = กำลัง มีหน่วยเป็น วัตต์ (Watt)
W = งานที่ทำได้ มีหน่วยเป็น จูล (J)
t = เวลาที่ใช้ มีหน่วยเป็น วินาที (s)
พลังงาน (Energy) เป็นสมบัติอย่างหนึ่งของระบบ ที่บ่งถึงขีดความสามารถในการทำงาน พลังงานมีหลายรูปแบบ เช่น พลังงานเคมี พลังงานกล พลังงานไฟฟ้า เป็นต้น
ในทางฟิสิกส์จำแนกพลังงานออกเป็น 2 ประเภท
1. พลังงานจลน์ (K.E. - Kinetic Energy) เป็นพลังงานที่อยู่ในวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่
Ek = พลังงานจลน์ของวัตถุ มีหน่วยเป็น จูล (J)
m = มวลของวัตถุ มีหน่วยเป็น กิโลกรัม (kg)
v = ความเร็วของวัตถุ มีหน่วยเป็น เมตร/วินาที (m/s)
*ถ้าเราทำให้วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่อยู่นั้นไปทำงานอย่างหนึ่ง ปริมาณงานที่ทำได้ทั้งหมดจะเท่ากับพลังงานจลน์ของวัตถุที่เปลี่ยนไป
W = Ek2 - Ek1
W = ปริมาณงานที่ทำ มีหน่วยเป็นจูล (J)
Ek1 = พลังงานจลน์ ณ เริ่มต้น มีหน่วยเป็นจูล (J)
Ek2 = พลังงานจลน์ ณ สิ้นสุด มีหน่วยเป็นจูล (J)
2. พลังงานศักย์ (P.E. – Potential Energy) เป็นพลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุ แบ่งเป็น
2.1 พลังงานศักย์โน้มถ่วง (EP) มีขนาดเท่ากับงานที่ใช้ในการเปลี่ยนตำแหน่งความสูงของวัตถุจากพื้นล่าง
EP = mgh
EP = พลังงานศักย์โน้มถ่วง มีหน่วยเป็นจูล (J)
m = มวลของวัตถุ มีหน่วยเป็นกิโลกรัม (kg)
g = ค่าแรงโน้มถ่วง มีค่าประมาณ 10 m/s2
h = ความสูงระยะห่างจากระดับอ้างอิง มีหน่วยเป็นเมตร (m)
2.2 พลังงานศักย์ยืดหยุ่น (EP) เป็นพลังงานที่มีอยู่ในวัตถุที่มีความยืดหยุ่น เช่น หนังยาง สปริง ฯลฯ
F = ks
F = แรงยืดหยุ่นสปริง มีหน่วยเป็น นิวตัน (N)
k = ค่าคงตัวของสปริง มีหน่วยเป็น นิวตัน/เมตร (Nm)
s = ระยะยืดของสปริง มีหน่วยเป็น เมตร (m)
EP = พลังงานศักย์ยืดหยุ่น มีหน่วยเป็น จูล (J)
k = ค่าคงตัวของสปริง มีหน่วยเป็น นิวตัน/เมตร (Nm)
s = ระยะยืดของสปริง มีหน่วยเป็น เมตร (m)
กฏการอนุรักษ์พลังงาน
พลังงานรวมของระบบ คือ ผลรวมของพลังงานศักย์และพลังงานจลน์ของระบบ
กฏการอนุรักษ์พลังงาน กล่าวว่า “พลังงานรวมของระบบจะไม่สูญหายไปไหน แต่อาจเปลี่ยนจากรูปหนึ่งไปเป็นอีกรูปหนึ่งได้”
Eเริ่มต้น = Eสิ้นสุด
เครื่องกล
ประสิทธิภาพของเครื่องกลหรืออุปกรณ์ = งานที่ได้รับจากเครื่องกลหรืออุปกรณ์ / งานที่ให้กับเครื่องกลหรืออุปกรณ์
ประสิทธิภาพของเครื่องกลหรืออุปกรณ์ = 1 หมายถึง ไม่มีการสูญเสียพลังงาน ประสิทธิภาพ 100%
ประสิทธิภาพของเครื่องกลหรืออุปกรณ์ < lang="TH">หมายถึง มีการสูญเสียพลังงาน ประสิทธิภาพน้อยกว่า 100%
*หากคิดเป็นร้อยละให้นำ ประสิทธิภาพของเครื่องกลหรืออุปกรณ์ x 100
วันศุกร์ที่ 16 เมษายน พ.ศ. 2553
ไฟฟ้ากระแสสลับ
ค่าของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจะเกิดขึ้นมากหรือน้อยนั้น ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของขดลวดตัวนำขณะหมุนตัดกับเส้นแรงแม่เหล็กในสนามแม่ เหล็กนั้น ถ้าทิศทางการเคลื่อนที่ของขดลวดตัวนำตั้งฉากกับเส้นแรงแม่เหล็ก แรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะมีค่าสูงสุดและจะมีค่าน้อยลง เมื่อทิศทางการเคลื่อนที่ของขดลวดตัวนำตัดกับเส้นแรงแม่เหล็กในมุมน้อยกว่า 90๐ และจะมีค่าเป็นศูนย์เมื่อขดลวดตัวนำวางขนานกับเส้นแรงแม่เหล็ก
ค่าแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับชั่วขณะ คือ ค่าของแรงไฟฟ้ากระแสสลับรูปคลื่นไซน์ ที่เราวัดได้ในแต่ละมุมของการหมุนของขดลวดตัวนำในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยมุมของการเคลื่อนที่นี้วันเป็นองศา ซึ่งค่าของแรงดันชั่วขณะสามารถหาได้จากสมการ
เมื่อแบ่งการหมุนของขดลวดตัวนำใน 1 วัฎจักร (360๐) เมื่อคำนวณค่าแรงดันชั่วขณะที่เกิดขึ้น ณ มุมต่างๆ ตั้งแต่ตำแหน่ง 0 ( 0 องศา) ตำแหน่ง 1 (30 องศา) และตำแหน่ง 2, 3, 4 จนถึงตำแหน่งที่ 12 โดยเพิ่มค่ามุมทีละ 30๐ เราจะได้รูปคลื่นไซน์ของแรงดันไฟฟ้าสลับที่เกิดขึ้นมีขนดดังรูป
ความถี่และคาบเวลาของไฟฟ้ากระแสสลับ
ความถี่ของกระแสสลับ (Frequency ตัวย่อ f) หมายถึง จำนวนวัฏจักรของการเกิดรูปคลื่นไซน์ต่อเวลา 1 วินาที
ความถี่และคาบเวลาของไฟฟ้ากระแสสลับ
ค่าต่างๆ ที่สำคัญของรูปคลื่นไซน์ นอกจากความถี่และคาบเวลานั้นมีอีก 4 ค่า คือ ค่าสูงสุด(Maximum) ค่ายอดถึงยอด(Peak-to-Peak) ค่าเฉลี่ย(Average) และค่าใช้งาน(Effective)
ค่ายอดถึงยอด วัตถุจากจุดยอดของรูปคลื่นไซน์ด้านบวกจนถึงจุดยอดของรูปคลื่นไซน์ด้านลบ นั่นคือ ค่ายอดถึงยอดเท่ากับ 2 เท่าของค่าสูงสุด
ค่าเฉลี่ย ค่าเฉลี่ยของรูปคลื่นไซน์นั้นเราพิจารณาเฉพาะด้านใดด้านหนึ่ง คือด้านบวกหรือด้านลบเพียงด้านเดียว เพราะถ้าพิจารณาทั้งวัฏจักรจะได้ค่าเฉลี่ยเท่ากับศูนย์ ดังนั้นค่าเฉลี่ยจึงเป็นปริมาณทางไฟตรง พิจารณาตั้งแต่ 0 องศา ถึง 180 องศา
ค่าแรงดันใช้งาน (Effective Voltage) ปกติเมื่อนำมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ เช่น AC.Voltmeter หรือ RMS. Voltmeter ไปวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่เต้ารับในบ้านจะอ่านค่าได้ 220 V เมื่อนำเครื่องมือวัดรูปร่างของรูปคลื่นไฟสลับ (ไซน์) ดังกล่าว เช่น นำออสซิลโลสโคปไปวัดจะได้รูปคลื่นไซน์
