Kecekapan tidak boleh melebihi 100% kerana sesebuah peranti tidak boleh mengeluarkan tenaga yang lebih daripada yang diterimanya. Tenaga dipindahkan dan tidak dicipta, dan sebahagiannya sentiasa menjadi haba atau bunyi.
Pelajaran ini sebahagian daripada kelompok tenaga elektrik. Ia berpasangan dengan membaca rajah aliran tenaga, tempat bahagian terbuang dilukis dengan jelas.
Apa kecekapan?
Kecekapan ialah pecahan tenaga masukan yang menjadi tenaga keluaran berguna, ditulis sebagai peratusan. Keluaran berguna ialah bentuk tenaga yang dikehendaki, seperti gerakan daripada motor atau cahaya daripada lampu.
Bahagian terbuang juga nyata, dan ia biasanya haba. Masukan = keluaran berguna + tenaga terbuang, jadi keluaran berguna paling tinggi hanya boleh sama dengan masukan.
Contoh berlatih: sebuah motor rekaan
Sebuah motor kecil rekaan berkuasa 40 W berjalan selama 50 s untuk mengangkat satu beban. Tenaga masukan = 40 × 50 = 2 000 J. Kerja berguna ke atas beban ialah 1 300 J.
Langkah 1: cari tenaga terbuang. 2 000 − 1 300 = 700 J, yang menjadi haba dan bunyi.
Langkah 2: guna formula. Kecekapan = 1 300 ÷ 2 000 × 100% = 65%.
Langkah 3: semak. Tenaga berguna 1 300 J ditambah tenaga terbuang 700 J ialah 2 000 J, sama dengan masukan. Tiada tenaga yang hilang dan tiada tenaga tambahan.
Sekarang satu soalan kedua. Seorang pelajar mengukur motor lain dan menulis “masukan 2 000 J, keluaran berguna 2 200 J, kecekapan 110%”. Pengiraan 2 200 ÷ 2 000 × 100% = 110% memang betul, tetapi hasilnya mustahil.
Kesilapan yang menghilangkan markah
Slip yang dilihat ialah menerima 110% kerana pembahagiannya betul. Pelajar menulis “motor ini 110% cekap, jadi ia sangat baik”.
Penaakulan yang betul ialah 2 200 J keluaran daripada 2 000 J masukan bermakna 200 J muncul entah dari mana, dan ini melanggar keabadian tenaga. Tulis terus: “Kecekapan tidak boleh melebihi 100% kerana tenaga keluaran berguna tidak boleh lebih besar daripada tenaga masukan”. Kemudian cadangkan satu sebab, seperti ralat ukuran atau satu sumber tenaga lain yang tidak dikira.
Mengapa soalan menyebut masukan yang dinyatakan?
Masukan dalam soalan ialah tenaga yang dibekalkan seperti yang dinyatakan. Tenaga tambahan boleh masuk daripada sumber lain, contohnya roda yang sudah berputar, tetapi dalam keadaan itu masukan tidak dinyatakan sepenuhnya.
Dalam soalan, kecekapan di atas 100% ialah isyarat untuk menyemak apa yang sebenarnya termasuk dalam masukan. Jika semua sumber telah dikira, kesimpulan itu kekal: dakwaan tersebut tidak mungkin betul.
Semak sendiri
Sebuah kipas rekaan menerima 2 500 J dan memberi 1 000 J tenaga gerakan yang berguna. Seorang pelajar menulis kecekapannya 250% kerana 2 500 ÷ 1 000 = 2.5. Cari kesilapan itu dan kecekapan yang betul.
Jawapan
Pelajar membahagi masukan dengan keluaran. Kecekapan ialah keluaran berguna ÷ masukan: 1 000 ÷ 2 500 × 100% = 40%.
Nilai 250% mustahil kerana ia bermakna lebih banyak tenaga keluar daripada yang masuk. Ia isyarat bahawa pembahagian telah diterbalikkan.
Apa yang dipelajari seterusnya
Teruskan dengan membandingkan dua sistem tenaga bilik darjah di bawah andaian yang sama, tempat kecekapan menjadi satu daripada kriteria. Kembali ke gambaran keseluruhan kelompok untuk urutan penuh.
Jika anda mahu seorang guru menyoal penerangan tenaga anda sehingga ia kukuh, lihat tuisyen Sains dalam talian secara satu lawan satu.