Penjana memindahkan tenaga kinetik kepada tenaga elektrik, dan motor memindahkan tenaga elektrik kepada tenaga kinetik. Kedua-duanya menggunakan gegelung dan medan magnet, tetapi yang satu menggunakan aruhan manakala yang lain menggunakan daya pada dawai berarus.
Pelajaran ini menyusuli menerangkan perubahan yang diperlukan untuk voltan teraruh dan sebahagian daripada aruhan dan pengubah.
Bagaimanakah penjana berfungsi?
Gegelung diputar dalam medan magnet oleh sumber tenaga luar, contohnya wap, air mengalir atau angin. Semasa berputar, gegelung memotong garis medan dan voltan teraruh. Gelang gelincir dan berus menyambungkan gegelung yang berputar dengan litar luar.
Oleh sebab gegelung memotong garis dalam arah berselang-seli semasa berputar, outputnya ialah ulang-alik. Memutar gegelung lebih laju, menggunakan magnet lebih kuat atau menambah lilitan semuanya menambah voltan. Putaran lebih laju juga menaikkan kekerapan (frequency).
Bagaimanakah motor berfungsi?
Arus dalam gegelung di dalam medan magnet memberi daya pada setiap sisi gegelung, dalam arah bertentangan, jadi gegelung berputar. Komutator gelang terbelah menterbalikkan arus setiap separuh putaran, supaya daya terus memutar gegelung ke arah yang sama.
Arus lebih besar, magnet lebih kuat atau lebih banyak lilitan masing-masing memberi kesan putaran yang lebih besar. Menterbalikkan arus atau medan menterbalikkan arah putaran.
Sebelah-menyebelah
| Ciri | Penjana | Motor |
|---|---|---|
| Tenaga masuk | Kinetik (memutar gegelung) | Elektrik |
| Tenaga keluar | Elektrik | Kinetik |
| Kesan yang digunakan | Aruhan (voltan teraruh) | Daya pada arus dalam medan |
| Sambungan ke litar | Gelang gelincir dan berus (a.u.) | Komutator gelang terbelah (a.t.) |
| Sentiasa terbazir | Sedikit tenaga haba | Sedikit tenaga haba |
Contoh berlangkah
Dua mesin fiksyen diuji. (Data contoh rekaan.)
Motor: sebuah motor kecil berjalan pada 12 V dan mengambil 2.0 A. Kuasa mekanikal (kinetik) yang disampaikannya ialah 18 W. Cari kecekapan dan kuasa terbazir.
Langkah 1, kuasa masuk: P = I × V = 2.0 × 12 = 24 W.
Langkah 2, kecekapan: output berguna ÷ input = 18 ÷ 24 = 0.75, jadi 75%.
Langkah 3, kuasa terbazir: 24 − 18 = 6 W, kebanyakannya sebagai tenaga haba dalam gegelung dan akibat geseran.
Penjana: sebuah turbin angin kecil memutar penjana dengan kuasa mekanikal 400 W. Output elektrik ialah 340 W.
Kecekapan = 340 ÷ 400 = 0.85, jadi 85%. Kuasa terbazir = 400 − 340 = 60 W.
Dalam kedua-dua kes, tenaga masuk sama dengan tenaga keluar ditambah tenaga terbazir. Tiada apa yang dicipta atau dimusnahkan.
Kesilapan yang perlu diawasi
Jawapan yang salah: “Penjana mencipta elektrik, jadi outputnya lebih besar daripada inputnya.”
Pelajar terlupa keabadian tenaga. Output tidak boleh melebihi input, dan sebahagian sentiasa keluar sebagai tenaga haba.
Pembetulan: penjana memindahkan tenaga daripada satu bentuk ke bentuk lain. Tulis “kinetik kepada elektrik, dengan sedikit terbazir sebagai haba” dan markah mengikut. Perkara sama berlaku untuk motor, dalam arah bertentangan.
Semak kendiri
Cuba soalan ini, kemudian buka setiap jawapan.
1. Nyatakan pemindahan tenaga utama dalam (a) dinamo yang diputar dengan tangan, (b) kipas elektrik.
Tunjukkan jawapan
(a) Kinetik kepada elektrik. (b) Elektrik kepada kinetik (dengan sedikit tenaga haba terbazir).
2. Sebuah motor mengambil 50 W kuasa elektrik dan memberi 40 W kuasa kinetik berguna. Cari kecekapan dan kuasa terbazir.
Tunjukkan jawapan
Kecekapan = 40 ÷ 50 = 0.80, jadi 80%. Kuasa terbazir = 50 − 40 = 10 W.
3. Gegelung penjana diputar dua kali lebih laju. Nyatakan dua kesan pada output.
Tunjukkan jawapan
Voltan teraruh lebih besar kerana garis medan dipotong lebih laju, dan kekerapan lebih tinggi, jadi output berselang-seli lebih cepat.
Ke mana selepas ini
Penjana ialah sumber bekalan ulang-alik yang digunakan pengubah untuk menukar voltan. Anda boleh menguji idea tenaga sekali lagi dalam set latihan aruhan.
Dapat menerangkan gambar rajah dengan ayat, selain melabel, ialah kemahiran yang boleh dibina guru bersama anda secara langsung. Itu sebahagian daripada tuisyen Fizik dalam talian satu dengan satu.