Cwestiynau a fformiwlâu enghreifftiol ar gyfer ynni a phŵer trydanol
Ynni a Phŵer Trydanol
1. Y gyfradd drydan fesul kWh yw Rp. 400. Mewn tŷ, mae teledu 100 Wat yn gweithio am gyfartaledd o 4 awr y dydd, a defnyddir dwy lamp o 20 Wat yr un am 10 awr y dydd. Cost y defnydd trydan fesul mis (30 diwrnod) yw….
A. Rp. 4.800,-
B. Rp. 9.600,-
C. Rp. 19.200,-
D. Rp. 21.120,-
Trafodaeth
Mae'n hysbys bod:
Y tariff trydan yw Rp. 400/kWh
Pŵer teledu = 1 x 100 Wat = 100 Wat ac amser defnyddio'r teledu = 4 awr x 30 = 120 awr
Pŵer lamp = 2 x 20 Wat = 40 Wat ac amser defnyddio'r lamp = 10 awr x 30 = 300 awr
Gofynnwyd: Cost defnydd trydan y mis
Ateb:
Ynni trydanol = pŵer trydanol x amser defnydd
Ynni trydanol teledu = 100 Wat x 120 awr = 12.000 awr Wat
Ynni lamp = 40 Wat x 300 awr = 12.000 awr Wat
Cyfanswm yr ynni = 12.000 awr Wat + 12.000 awr Wat = 24.000 awr Wat = 24 cilowat awr = 24 cilowat awr = 24 kWh
Cost defnydd trydan y mis = (24 kWh)(Rp. 400/kWh) = (24)(Rp. 400) = Rp. 9.600,-
Yr ateb cywir yw B.
2. Mae dwy lamp, pob un wedi'i labelu'n 24 Wat / 12 Folt, wedi'u cysylltu'n gyfochrog, yna wedi'u cysylltu mewn cyfres gyda gwrthydd 2 Ohm. Yna mae'r gylched hon wedi'i chysylltu â ffynhonnell foltedd fel bod y ddwy lamp yn goleuo ar 25% o'u disgleirdeb mwyaf yn unig. Os bydd un lamp yn torri'n sydyn, bydd y lamp arall yn goleuo â phŵer….
A. 12 Wat
B. 7,5 Watt
C. 6 Watt
D. 3 Wat
Trafodaeth
Fformiwla pŵer:
P = VI
I = PV
atau
P = VI —–> I = V / R
P = V (V / R)
P = V2 / R
R = V2 / P.
atau
P = VI —–> V = IR
P = (IR) I
P = I2 R
I2 = P / R
Disgrifiad: P = pŵer trydanol, V = foltedd trydanol, I = cerrynt trydanol, R = gwrthiant lamp
Cyfrifwch wrthwynebiad y gylched:
Mae dwy lamp wedi'u marcio â 24 Wat / 12 Folt yr un, sy'n golygu y bydd pob lamp yn goleuo ar bŵer uchaf o 24 Wat pan fydd wedi'i chysylltu â foltedd o 12 Folt.
Cyfrifir gwrthiant pob lamp gan ddefnyddio'r fformiwla pŵer:
R = V2 / P = 122 / 24 = 144 / 24 = 6 Ohms
Mae'r ddwy lamp wedi'u cysylltu'n gyfochrog felly'r gwrthiant cyfatebol yw:
1 / R.12 = 1/R1 + 1/R2 = 1/6 + 1/6 = 2/6
R12 = 6/2 = 3 Ohms
Mae'r ddwy lamp wedi'u cysylltu mewn cyfres gyda gwrthydd 2 Ohm felly'r gwrthiant cyfatebol yw:
R = 3 Ohm + 2 Ohm = 5 Ohm
Felly gwrthiant y gylched = R = 5 Ohm.
Cyfrifwch y cerrynt trydan sy'n llifo yn y gylched:
Os yw'r ddau olau ymlaen gyda lefel disgleirdeb o 25% yna mae'r ddau olau ymlaen gyda phŵer o 25/100 x 24 Wat = 1/4 x 24 = 24/4 = 6 Wat.
Cyfrifir y cerrynt trydan sy'n llifo drwy'r lamp gan ddefnyddio'r fformiwla pŵer:
I2 = P / R = 6 Wat / 6 Ohms = 1 Ampere
Mae'r cerrynt trydan sy'n llifo trwy bob lamp yn 1 Ampere. Mae'r ddwy lamp wedi'u cysylltu'n gyfochrog, felly yn ôl cyfraith gyntaf Kirchhoff, cyfanswm y cerrynt trydan sy'n llifo trwy'r ddwy lamp yw 2 Ampere. Mae'r ddwy lamp wedi'u cysylltu mewn cyfres â gwrthydd 2 Ohm, felly mae'r cerrynt trydan sy'n llifo trwy'r gwrthydd 2 Ohm hefyd yn 2 Ampere.
Felly'r cerrynt trydan sy'n llifo yn y gylched = I = 2 Ampere.
Cyfrifwch foltedd y ffynhonnell emf:
Y foltedd trydan yw:
V = IR = (2 Ampere)(5 Ohm) = 10 Folt
Dyma foltedd y ffynhonnell EMF nad yw ei werth yn newid naill ai cyn i un o'r lampau dorri neu ar ôl i un o'r lampau dorri.
Cyfrifwch wrthiant y gylched ar ôl i un o'r goleuadau dorri:
Os bydd un o'r goleuadau'n torri, mae'r golau arall sy'n dal ymlaen yn cael ei gysylltu mewn cyfres â gwrthydd 2 Ohm. Felly, mae gwrthiant y gylched yn newid i:
R = 6 Ohm + 2 Ohm = 8 Ohm
Cyfrifwch y cerrynt trydan sy'n llifo yn y gylched ar ôl i un o'r goleuadau dorri:
Y cerrynt trydan sy'n llifo yn y gylched yw:
I = V / R = 10 Folt / 8 Ohms = 1,25 Amp
Mae'r lamp a'r gwrthydd wedi'u cysylltu mewn cyfres fel bod y cerrynt trydan sy'n llifo yn y gylched = y cerrynt trydan sy'n llifo yn y lamp = y cerrynt trydan sy'n llifo yn y gwrthydd.
Cyfrifwch bŵer y lamp:
Ar ôl i un o'r goleuadau dorri, mae'r goleuadau eraill yn goleuo gyda phŵer o:
P = VI = (10 Folt)(1,25 Amper) = 12,5 Wat
Symudiad electron
3. Gwyddys bod màs electron yn 9,1 x 1031- kg a gwefr electron 1,6 x 1019- C. Y gwahaniaeth potensial sydd ei angen i gyflymu electron o gyfradd o 1 x 105 mae m/s yn dod yn 3 x 105 m/e yw….
A. 28,4375 mV
B. 56,875 mV
C. 113,75 mV
D. 227,5 mV
Trafodaeth
Mae'n hysbys bod:
Mas electron (m) = 9,1 x 1031- kg
Gwefr electron (q) = 1,6 x 1019- C
Cyflymder cychwynnol (vo) = 1 x 105 m/eiliad —> vo2 = 1x1010 m2/s2
Cyflymder terfynol (vt) = 3 x 105 m/eiliad —> vt2 = 9 x 1010 m2/s2
Gofynnwyd: Y gwahaniaeth potensial (V) sydd ei angen i gyflymu electron
Ateb:
Newid mewn egni potensial trydanol = q V = (1,6 x 1019- C) V
Newid mewn egni cinetig = EKt – EKo = 1/2 m (vt2 - vo2) = 1/2 (9,1 x 1031- kg)(9 x 1010 m2/s2 - 1 x 1010 m2/s2) = (4,55 x 1031- kg)(8 x 1010 m2/s2) = 36,4 x 1021- kg m2/s2
Mae ynni yn dragwyddol fel bod ynni potensial trydanol yn newid yn ynni cinetig:
Colli'r EPL = ymddangosodd yr EK
(1,6x1019-) V = 36,4 x 1021-
V = 36,4 x 1021- / 1,6 x 1019-
V = 22,75 x 10-2 folt
V = 227,5 x 10-3 folt
V = 227,5 milifolt
Yr ateb cywir yw D.
4. Cwestiynau Olympiad Gwyddoniaeth Cenedlaethol 2011 ar gyfer Ysgolion Uwchradd Iau ar Lefel Regency/Dinas Rhif 56
Mewn labordy, mae trawst o electronau'n cael ei danio tua'r gogledd. O'r uchod, gwelir bod y trawst yn plygu i'r chwith. Yna, mae trawst o electronau'n cael ei danio tua'r de. O'r uchod, gwelir bod y trawst yn plygu i'r chwith. Mae hyn yn golygu bod…
A. maes trydan sy'n pwyntio i'r gorllewin
B. maes trydan sy'n pwyntio i'r dwyrain
C. maes magnetig sy'n cael ei gyfeirio i fyny
D. maes magnetig sy'n cael ei gyfeirio tuag i lawr
Trafodaeth
Mae electronau wedi'u gwefru'n drydanol a gallant gael eu symud gan rymoedd trydanol neu fagnetig pan fyddant mewn maes trydanol neu fagnetig. Y gwahaniaeth yw y gall grymoedd trydanol symud electronau pan fyddant yn llonydd ac yn symud, tra mai dim ond pan fyddant yn symud y gall grymoedd magnetig symud electronau.
Gwahaniaeth arall yw bod y grym trydanol yn yr un cyfeiriad â'r maes trydanol, tra bod y grym magnetig yn berpendicwlar i'r maes magnetig. Felly, os yw electron yn cael ei symud gan rym trydanol, mae cyfeiriad ei symudiad yr un fath â chyfeiriad y maes trydanol. I'r gwrthwyneb, os yw electron yn cael ei symud gan rym magnetig, mae cyfeiriad ei symudiad yr un fath â chyfeiriad y grym magnetig, sy'n berpendicwlar i gyfeiriad y maes magnetig.
Yn seiliedig ar y cwestiwn uchod, mae'n ymddangos pan gaiff electron ei danio tua'r gogledd, ei fod yn cael ei wyro i'r chwith (tua'r gorllewin), a phan gaiff ei danio tua'r de, ei fod yn cael ei wyro i'r chwith (tua'r dwyrain). Os caiff electron ei wyro gan rym trydanol, yna mae cyfeiriad y grym trydanol, sydd yr un fath â chyfeiriad y maes trydanol, yn newid yn gyson. Dylai cyfeiriad y maes trydanol fod yn gyson. Felly, nid yw'r electron yn cael ei wyro gan y grym trydanol.
Gellir dod i'r casgliad bod y grym magnetig yn gwyro'r electronau. I bennu cyfeiriad y grym magnetig (y cyfeiriad y mae'r electronau'n cael eu gwyro), cyfeiriad y maes magnetig, a'r cyfeiriad y mae'r electronau'n cael eu tanio, defnyddiwch y rheol dde.
Defnyddiwch y rheol llaw dde fel yr eglurir isod. Estynnwch eich llaw dde, sythwch eich bawd a chau eich pedwar bys arall. Gosodwch eich bawd fel ei fod yn pwyntio tua'r gogledd (cyfeiriad symudiad electronau) a'ch pedwar bys yn pwyntio tua'r gorllewin (cyfeiriad y grym magnetig = cyfeiriad gwyriad electronau), yna bydd cefn eich llaw dde yn pwyntio i lawr (cyfeiriad y maes magnetig). I'r gwrthwyneb, gosodwch eich bawd fel ei fod yn pwyntio tua'r de (cyfeiriad symudiad electronau) a'ch pedwar bys yn pwyntio tua'r dwyrain (cyfeiriad y grym magnetig = cyfeiriad gwyriad electronau), yna bydd cefn eich llaw dde yn pwyntio i lawr (cyfeiriad y maes magnetig). Gellir dod i'r casgliad bod yr electron mewn maes magnetig sy'n cael ei gyfeirio tuag i lawr.
Yr ateb cywir yw D.
Ffynhonnell y cwestiwn:
Cwestiynau OSN Ffiseg Ysgol Uwchradd Iau
