Uned 1.1 Cylchedau - bangor.ac.uk … · Cylched baralel: mewn cylched baralel, mae mwy nag un...
Transcript of Uned 1.1 Cylchedau - bangor.ac.uk … · Cylched baralel: mewn cylched baralel, mae mwy nag un...
Dyfais Symbol Dyfais Symbol
Gwifren Cell / Batri
Cyflenwad
Pŵer
Bwlb
Switsh ar
agor
(Diffodd)
Switsh ar
gau
(Ymlaen)
Deuod
Gwrthydd
Gwrthydd
newidiol Ffiws
Cerrynt trydanol (I)
Cerrynt yw llif electronau rhydd (â gwefr negatif). Gallwch chi gymharu hyn â mesur faint o
ddŵr sy’n llifo drwy bibell.
Mae cerrynt yn cael ei ddisgrifio fel mesur o’r gwefr sy’n llifo bob eiliad. Mae’n llifo o
+ i - .
Rydym ni’n mesur cerrynt mewn Amperau, A.
Rydym ni’n defnyddio Amedr wedi’i gysylltu mewn cyfres.
Uned 1.1 – Cylchedau
1
Foltedd (V)
Mae foltedd yn mesur faint o egni trydanol mae swm penodol o electronau’n gallu ei
drosglwyddo wrth iddyn nhw lifo o gwmpas cylched. Yr uchaf yw’r foltedd, y mwyaf o egni
trydanol sy’n cael ei gyflenwi i’r gylched.
Rydym ni’n mesur foltedd mewn Foltiau, V.
Rydym ni’n defnyddio Foltmedr wedi’i gysylltu’n baralel.
Gwrthiant (R)
Mae gwrthiant yn mesur pa mor anodd yw hi i gerrynt lifo drwy wifren neu ddyfais. Mae mwy
o wrthiant yn golygu llai o gerrynt oherwydd mae’n anoddach iddo lifo. Mae gwrthiant yn cael
ei achosi gan wrthdrawiadau rhwng yr electronau rhydd a’r atomau/ïonau yn y metel.
Rydym ni’n mesur gwrthiant mewn Ohmau – Ω.
Mae gan wifren denau fwy o wrthiant na gwifren drwchus.
Enw Uned Mesur gyda Symbol Cysylltu…
Cerrynt Amperau – A Amedr
Cyfres
Foltedd Foltiau – V Foltmedr
Paralel
Gwrthiant Ohmau - Ω
Cylchedau Cyfres a Pharalel.
Cylched gyfres: mewn cylched gyfres, dim ond un llwybr sydd ac mae’r bylbiau (B1 a B2) yn y
diagram isod ar ôl ei gilydd. Os yw bwlb B1 yn torri, ni fydd B2 yn gweithio/bydd yn diffodd.
2
Cylched baralel: mewn cylched baralel, mae
mwy nag un llwybr ac mae’r gylched wedi’i
rhannu’n ganghennau. Mae bylbiau B1 a B2 mewn
cyfres ond mae B3 yn baralel â nhw.
Os yw bwlb B3 yn torri, bydd B1 a B2 yn dal i weithio.
Mesur cerrynt a foltedd mewn cylchedau.
Cerrynt mewn cylchedau cyfres: rhaid cysylltu amedrau mewn cyfres h.y. yn y gylched.
Mae gwerth y cerrynt yr un fath ym mhob man (A1 = A2 = A3) yn y gylched oherwydd dim ond
un llwybr sydd i’r cerrynt lifo.
Foltedd mewn cylched gyfres: mae’r foltmedrau wedi’u cysylltu ar draws y gydran e.e. bwlb
neu fatri.
Mae’r foltedd ar draws y ddwy gydran/y ddau fwlb yma’n adio i’r foltedd ar draws y
cyflenwad/batri h.y. (V1 = V2 + V3) neu (12 = 4 + 8).
3
Cerrynt mewn cylchedau paralel: mae’r amedr yn y gylched gyfres hon wedi’i gysylltu mewn
cyfres.
Mae gwerth y cerrynt yn y ddwy gangen yn adio i gyfanswm y cerrynt sy’n llifo,
h.y. (A1 = A2 + A3) neu (2.4 = 1.0 + 1.4).
Foltedd mewn cylched baralel: mae’r foltedd ar draws pob cydran baralel yr un fath.
h.y. (V1 = V2 = V3)
Rhagfynegi gwerthoedd cerrynt.
Beth yw gwerth y cerrynt yn y mannau canlynol yn y gylched ?
Pwynt Cerrynt
(A)
a 3.6
b 2.0
c
d 1.2
e
f
g
4
Gwrthyddion newidiol (rheoli’r cerrynt).
Yn eich tŷ chi, mae foltedd y prif gyflenwad yn 230V. Does dim angen yr un cerrynt ar bob
dyfais i weithio, a bydd gan rai ddau neu dri o osodiadau (fel tostiwr neu sychwr gwallt) felly
rhaid i ni gael ffordd o newid/rheoli’r cerrynt sydd ei angen.
Gwrthydd newidiol (rheostat) yw gwrthydd lle gallwn ni
newid/amrywio y gwrthiant. Mae gwrthyddion newidiol yn gydrannau
y gallwn ni eu rhoi mewn cylched i reoli’r cerrynt a’r foltedd e.e.
rheolydd lefel sain a switsh pylydd.
Os edrychwch chi ar y gwrthydd newidiol isod, y pellaf i’r dde mae’r llithrydd, y mwyaf o
wifren mae’n rhaid i’r cerrynt fynd drwyddi felly y mwyaf yw’r gwrthiant, felly mae’r cerrynt
yn lleihau.
Deddf Ohm
Mae’r ddeddf hon yn disgrifio’r berthynas rhwng foltedd (V), cerrynt (I) a gwrthiant (R).
Gwrthiant = Foltedd
Cerrynt
R = V neu V = I x R neu I = V
I R
e.e. Cyfrifwch y foltedd ar draws gwrthydd 15Ω sy’n cludo cerrynt o 1.8A.
V = 1.8 x 15 = 27 V
C1. Cyfrifwch y cerrynt drwy wrthydd 2kΩ pan fydd foltedd o 230V ar ei draws.
C2. Mae 4A yn llifo drwy dân trydan ac mae’r foltedd ar ei draws yn 230V. Cyfrifwch
wrthiant y wifren yn y tân trydan. Atebion: C1 = 0.115 A , C2 = 57.5 Ω
5
Haen uwch yn unig
Y berthynas rhwng cerrynt a foltedd
Gwrthydd neu wifren ar dymheredd cyson. Mae symud y gwrthydd newidiol yn
newid gwrthiant y gylched, sy’n newid y foltedd ar draws y gwrthydd/y wifren a’r cerrynt sy’n
llifo drwyddo.
Dyma graff o’r foltedd a’r cerrynt. Prif nodweddion y graff yw:
Mae’r graff yn dangos bod
dyblu’r foltedd ar draws y
wifren/gwrthydd hefyd yn
dyblu’r cerrynt. Mae’r berthynas rhwng y
cerrynt a’r foltedd mewn
cyfrannedd union. Er mwyn i
berthynas fod mewn cyfrannedd union, rhaid i’r graff fod yn llinell syth drwy’r
tarddbwynt (0,0). Er mwyn i hyn ddigwydd, rhaid i dymheredd y wifren aros yn gyson. Mae graddiant cyson y graff yn golygu bod y gwrthiant yn aros yn gyson a bod y
gwrthydd/gwifren yn ufuddhau i ddeddf Ohm.
Newid gwrthiant
Gwrthiant = foltedd neu R = V
cerrynt I
Cyn belled â bod y foltedd yn aros yn gyson, os yw gwrthiant y gwrthydd/gwifren yn dyblu
bydd y cerrynt yn haneru. Mae’r berthynas hon mewn cyfrannedd gwrthdro.
6
Lamp ffilament (DDIM ar dymheredd cyson). Defnyddir yr un gylched,
ond yn cyfnewid y gwrthydd am fwlb.
Hyd at 2V mae’r
cerrynt a’r foltedd yn
cynyddu ar yr un
gyfradd oherwydd
mae’r gwrthiant yn
gyson (graddiant
cyson).
O 2V i 12V mae’r
cerrynt yn cynyddu’n
arafach na’r foltedd.
Nid yw’r graddiant yn
gyson felly nid yw’r
gwrthiant yn gyson.
Mae gwrthiant y lamp yn cynyddu oherwydd bod tymheredd gwifren y ffilament yn cynyddu.
Felly, NID yw’r lamp ffilament yn ufuddhau i ddeddf Ohm.
Cyfrifwch wrthiant y lamp ar (i) 2 V (ii) 12 V.
R = V (i) R = 2.0 = 2.00 Ω (ii) R = 12.0 = 5.11 Ω
I 1.0 2.35
Deuod (Deuod Allyrru Golau, fel arfer). Defnyddir yr un
gylched eto, ond rhoddir deuod yn lle’r gwrthydd.
Hyd at foltedd arbennig (2.8V yn yr achos yma), nid oes
cerrynt o gwbl – bydd unrhyw ddyfais sydd wedi’i gysylltu
mewn cyfres a’r ddeuod i ffrwdd.
Uwchben yr isafswm foltedd yma
mae’n cychwyn dargludo, ac mae’r
cerrynt yn cynyddu’n gyflym (mae
gwrthiant y ddeuod yn lleihau).
Pe byddai’r LED wedi’i gysylltu y
ffordd arall (gwrthdroedig) yna NI
fyddai’n dargludo o gwbl – byddai’r
graff yn aros yn llorweddol.
7
Voltage (V)
Curr
ent
(mA
)
Crynodeb – Graffiau Cerrynt-Foltedd
Cyfuniadau gwrthyddion
Gwrthyddion mewn cyfres
Y mwyaf o wrthyddion a roddir mewn cyfres,
y mwyaf yw’r gwrthiant. Yn syml, mae cyfanswm
y gwrthiant yn hafal i swm pob gwrthydd, e.e.
RT = R1 + R2 + R3 = 3+4+7 = 14.
HAEN UWCH YN UNIG
Gwrthyddion mewn paralel
Pan ychwanegir gwrthyddion mewn paralel,mae
cyfanswm y gwrthiant yn lleihau. Os ydych yn
cymharu llif trydan i lif cerbydau drwy doll
gwelwch bod y ceir yn symud yn haws os oes mwy o
dollau mewn paralel. Felly hefyd pan ychwanegir
gwrthyddion mewn parallel – mae mwy o sianelau i’r
cerrynt lifo trwyddynt, ac felly mae llai o wrthiant.
Enghraifft : I gyfrifo cyfanswm gwrthiant y 2 wrthydd yma
defnyddiwn yr hafaliad canlynol :
1 = 1 + 1 = 1 + 1 = 5
RT R1 R2 4 6 12
RT = 12 / 5 = 2.4
Enghraifft 2. Cysylltir gwrthydd 100 a 400 mewn paralel, ac yna cysylltir gwrthydd 250
atynt mewn cyfres. Cyfrifwch gyfanswm y gwrthiant.
1
𝑅=
1
100 +
1
500
1
𝑅= 0.0125
𝑅
1 =
1
0.0125 R = 80
Cyfanswm = 80 + 250 = 330
R1 = 3 R1 = 4 R1 = 7
R1 =
6
R1 =
4
Defnyddiwch gyfrifiannell !
Voltage Voltage Voltage
Gwrthydd ar dymheredd
cyson
Lamp ffilament Deuod
8
Pŵer Trydanol.
Dyma gyfradd (bob eiliad) trosglwyddo egni h.y. faint o egni mae dyfais yn gallu ei
drosglwyddir o un ffurf i ffurf arall bob eiliad ( ac felly, P = E / t ). Caiff pŵer ei fesur mewn
WATIAU, W. Hafaliad,
Pŵer = Foltedd x cerrynt, P = V x I
HAEN UWCH YN UNIG - Pŵer, cerrynt a gwrthiant.
I gyfrifo faint o bŵer mae cydran drydanol yn ei ddefnyddio mewn cylched heb wybod y
foltedd, gallwn ni gyfuno dau hafaliad.
Pŵer = Foltedd x Cerrynt amnewid Foltedd = cerrynt x gwrthiant
P = V x I V = I x R
P = V x I P = (IR) x I P = I2 x R
Pŵer = cerrynt2 x gwrthiant Enghraifft: Mae cerrynt o 0.80A yn llifo drwy wrthydd 2kΩ. Cyfrifwch bŵer y gwrthydd.
Yn gyntaf, rhaid i ni newid 2kΩ i Ω drwy luosi â 1000.
Gwrthiant mewn Ω = 2 x 1000 = 2000 Ω yna,
Pŵer = cerrynt2 x gwrthiant = 0.82 x 2000 = 1280 W
Dyfais Pŵer
(W)
Egni sy’n cael ei
drosglwyddo bob
eiliad. (J/s)
Egni sy’n cael ei
drosglwyddo’n wres
bob eiliad. (J/s)
Egni sy’n cael ei
drosglwyddo’n olau bob
eiliad. (J/s)
Bwlb ffilament 60.0 60.0 56.0 4.0
Bwlb LED 6.0 6.0 0.4 5.6
9
Gwrthydd Golau Ddibynnol a Thermistor
Gwrthydd Golau Ddibynnol, neu GGD
Mae’r GGD yn gydran sy’n newid ei wrthiant pan
mae golau yn disgleirio arno. Fel mae arddwysedd
y golau yn cynyddu, mae’r gwrthiant y GGD yn
lleihau.
Os yw’r GGD yn cael ei gysylltu mewn cylched fel yn y diagram
yna wrth i’r arddwysedd golau gynyddu, mae ei wrthiant yn
lleihau, ac felly mae cyfran y foltedd ar ei draws hefyd yn lleihau.
Felly, mewn golau, mae V2 yn ISEL, ond yn y tywyllwch, mae V2 yn
UCHEL. Defnyddir system fel yma i droi goleuadau stryd ymlaen yn
awtomatig, fel un enghraifft.
Thermistors (ntc)
Mae gwrthydd sy’n sensitive i dymheredd yn
cael ei alw’n thermistor. Mae sawl math ar gael :
Ma gwrthiant y rhan fwyaf o thermistorau yn
lleihau fel mae’r tymheredd yn cynyddu. :
Enghraifft o’r defnydd o thermistor
Sut fyddech yn gwneud synhwyrydd mewn larwm tân ?
‘Rydych angen cylched sy’n rhoi foltedd UCHEL pan mae
tymheredd uchel yn cael ei fesur.
Felly, fel mae’r tymheredd yn cynyddu, mae gwrthiant y
thermistor yn lleihau. Mae hyn yn golygu bod llai o’r foltedd o’r
cyflenwad ar draws y thermistor, ac felly mwy ohonno ar
draws y gwrthydd (Rbottom) – mae’r larwm yn troi’n ymlaen.
Gwrthiant
Tymheredd
Gwrthiant
Arddwysedd golau
10
11
Uned 1
.2 – Y
Grid
Cenedla
eth
ol (C
ynhyrc
hu try
dan)
Y Grid Cenedlaethol yw’r system o orsafoedd trydan, ceblau (a pheilonau) a newidyddion sy’n cyflenwi egni trydanol i’n cartrefi, ein hysgolion, ein diwydiannau ac ati. Prif fantais cael ein hegni trydanol o “grid” fel hwn yw ei fod yn ddibynadwy iawn. Yr unig ddewis arall i gynhyrchu trydan yw microgeneradu (e.e. paneli solar ar y tô, tyrbinau gwynt bach yn yr
ardd, ac ati)
Newidyddion yn codi
(cynyddu) y foltedd i tua 400,000 V er mwyn lleihau
y cerrynt.
Gorsafoedd trydan yn
cynhyrchu’r trydan ar folteddau oddeutu
20,000 V.
Ceblau mawr yn trawsyrru (cludo) y trydan ar draws y
wlad.
Newidyddion yn gostwng y foltedd i tua 11,000 V i safleoedd
diwydiannol
mawr
Newidyddion yn gostwng y foltedd i
230 V sy’n fwy diogel i’w ddefnyddio yn ein
cartrefi.
Cynhyrchu egni trydanol
Mae 3 prif ffordd o gynhyrchu trydan i’w ddefnyddio yn y grid cenedlaethol.
1. Mae’r diagram isod yn dangos strwythur nodweddiadol y rhan fwyaf o orsafoedd
trydan. Mae’r tanwydd yn cael ei ddefnyddio i roi egni gwres i ddŵr mewn boeler. Mae’r dŵr yn troi’n stêm sy’n troi llafnau tyrbin. Mae’r tyrbin wedi’i
gysylltu â generadur sydd yna’n cynhyrchu trydan.
Nodwch fod atomfa hefyd yn gweithio fel mae’r diagram yn ei ddangos, ond nad
yw tanwydd niwclear yn “llosgi” yn y ffordd arferol, felly nid yw’n rhyddhau CO2.
2. Mae’r diagram isod yn dangos strwythur nodweddiadol y rhan fwyaf o fathau
eraill o ‘eneraduron’, e.e. trydan dŵr; llanw; tonnau; gwynt. Mae dŵr neu aer yn taro llafnau tyrbin i wneud iddo droi.
Mae’r tyrbin wedi’i gysylltu â generadur sydd yna’n cynhyrchu trydan.
Tyrbin
Generadur
Mae gorsafoedd trydan glo,
olew a nwy’n gweithio fel
hyn drwy losgi’r
tanwydd.
3. Mae celloedd solar PV
(ffotofoltaidd) yn trawsnewid egni golau’n uniongyrchol i
egni trydanol.
12
Gwres
Boeler
Tyrbin
Generadur
Cyddwysydd
Adnewyddadwy Anadnewyddadwy
Geothermol Glo
Solar Olew
Gwynt Nwy
Tonnau Niwclear
Llanw
Trydan dŵr
Biomas
Cymharu’r gorsafoedd trydan gwahanol
Mae angen adnodd egni ar bob gorsaf drydan, h.y. ffynhonnell egni sy’n gallu cael ei drawsnewid i egni trydanol. Caiff yr adnoddau hyn i gyd eu dosbarthu’n
adnewyddadwy neu’n anadnewyddadwy.
Tanwyddau ffosil yw’r
rhain. Wrth eu llosgi i
gynhyrchu gwres,
maent yn cynhyrchu
Carbon Deuocsid
(CO2). Mae
CO2 yn nwy tŷ gwydr
sy’n achosi cynhesu
byd-eang.
Adnodd adnewyddadwy yw un y gallwn ni wneud mwy ohono o
fewn cyfnod byr, e.e. biomas, neu un sy’n cael ei gynhyrchu drwy’r
amser e.e. gwynt neu law (trydan dŵr).
Ar yr olwg gyntaf, efallai fod pŵer gwynt yn edrych fel dewis llawer rhatach, ond i wneud cymhariaeth deg, rhaid i ni gynnwys y costau comisiynu (adeiladu) hyn i bob MW (Mega
Wat) o drydan sy’n cael ei gynhyrchu :
Atomfa Wylfa Un tyrbin gwynt
Fferm wynt : Mae pob tyrbin gwynt yn costio £80 000, ac mae’n cynhyrchu tua 25,000 Wat. Nifer y tyrbinau gwynt sydd eu hangen i wneud 1 MW = 1,000,000 W ÷ 25,000 W = 40
Cyfanswm cost = 40 x £80,000 = £3.2 miliwn bob MW
Niwclear : Cyfanswm y gost comisiynu yw £2,000 miliwn (£2 biliwn). Mae cyfanswm y pŵer trydanol sy’n cael ei gynhyrchu tua 650 MW.
Felly, Cost bob MW = £2,000 ÷ 650 = £3.1 miliwn bob MW
Costau
13
Felly, mae’r costau adeiladu bron yr un fath ! Fodd bynnag, nid yw mor syml a hyn . . . Rhaid ystyried y ffactorau hyn : Costau rhedeg dydd i ddydd, Costau datgomisiynu
(dymchwel y pwerdy yn ddiogel ar ddiwedd ei oes).
Cymharu’r gorsafoedd trydan gwahanol
Yn yr arholiad Ffiseg, efallai y cewch chi ddata, fel rheol mewn tabl, a bydd rhaid i chi gymharu gwahanol systemau generadu pŵer. Er nad oes disgwyl i chi wybod holl fanylion y gwahanol orsafoedd trydan ac ati, byddai’n syniad da gwybod rhai o fanteision ac
anfanteision.
Noder: Un ddadl fawr ar hyn o bryd yw bod cost datgomisiynu (dymchwel ac ati) atomfa yn
llawer uwch na’r amcangyfrifon gwreiddiol. Mae llawer o hyn oherwydd bod rhannau
ymbelydrol yr adweithyddion yn aros yn ymbelydrol am ddegawdau. Mae rhai amcangyfrifon yn
dweud y bydd cost datgomisiynu oddeutu £50 biliwn ! Wrth gynnwys hyn yng nghyfanswm
costau atomfa, mae pris y trydan yn uwch nag y mae’n edrych ar hyn o bryd.
14
Enghraifft
Os yw pŵer tegell yn 3000 W, a’i fod wedi’i ddefnyddio am 3 munud, faint o Jouleau o
egni mae wedi’i drawsnewid?
Ateb : E = P x t = 3000 x (3x60) = 540 000 J
Edrychwch!!! Rhaid i’r amser fod mewn eiliadau,
nid munudau.
15
Hafaliadau pŵer
Yn gyffredinol, mae pŵer yn cyfeirio at faint o egni gaiff ei drosglwyddo bob eiliad.
Felly, hafaliad pŵer yw: Pŵer = Egni ÷ amser
P = E
t P
E
t x
…a dau ffurf arall yr hafaliad
yw:
t = E P
E = P x t
Caiff egni ei fesur mewn Jouleau (J) Caiff amser ei fesur mewn eiliadau (s) Caiff pŵer ei fesur mewn Jouleau yr eiliad (J/s) neu Watiau (W)
Mewn cylchedau trydan, mae hafaliad arall ar gyfer pŵer:
Pŵer = cerrynt x foltedd
P = I x V I
P
V x
…a dau ffurf arall yr hafaliad yw:
V = P I
I = P V
Caiff cerrynt ei fesur mewn Amperau (A) Caiff foltedd ei fesur mewn Foltiau (V)
Enghraifft
Os yw pŵer sychwr gwallt yn 1.2 kW, a’i fod yn gweithio ar bŵer prif gyflenwad (foltedd =
240 V) beth yw’r cerrynt sy’n llifo?
Ateb : I = P / V = 1200 / 240 = 5 Amper ( neu 5 A )
Haen uwch yn unig
Haen uwch yn unig
Gwybodaeth! Yr enw
ar faint o drydan sy’n
llifo mewn gwifren yw
cerrynt trydanol.
Mae 2 brif broblem o ran cludo’r trydan o’r gorsafoedd
trydan i’n cartrefi, ysgolion, diwydiannau ac ati:
Felly, pe bai’r foltedd mewnbwn yn 20,000 Folt, er enghraifft, a’r newidydd codi’n ei gynyddu o ffactor o 20 (20,000 x 20 = 400,000 V), byddai’r cerrynt yn lleihau o ffactor o 20.
Trawsyrru trydan
1. Caiff egni gwres ei wastraffu yn y ceblau
2. Allwn ni ddim storio trydan ar raddfa fawr
1. Caiff egni gwres ei wastraffu yn y ceblau
Mae gorsafoedd trydan fel arfer yn cynhyrchu trydan â chyfanswm cerrynt oddeutu 10,000 Amp. Mae hwn yn gerrynt mawr iawn, a bydd yn achosi i lawer o wres gael ei gynhyrchu yn yr holl wifrau/ceblau sy’n cludo’r trydan o gwmpas y wlad! Heb i ni wneud rhywbeth am hyn, ni fyddai digon o egni trydanol ar ôl i weithio’r holl ddyfeisiau yn ein cartrefi.
Llif trydan drwy wifrau, h.y. y cerrynt, sy’n cynhyrchu gwres. Felly, er mwyn lleihau’r gwres sy’n cael ei gynhyrchu mewn gwifrau, mae angen i
ni gadw’r cerrynt mor isel â phosibl. Dyma sut rydym ni’n gwneud hyn:
Newidydd codi!
Noder : Nid yw’r newidydd yn creu pŵer trydanol ychwanegol, felly mae’r pŵer
mewnbwn yr un faint â’r pŵer allbwn. Gallwn ni ddefnyddio’r hafaliad “ Pŵer = cerrynt
x foltedd ” (P=I V) i gyfrifo’r effaith ar y cerrynt, wrth i’r foltedd newid.
Foltedd Cerrynt Gwastraffu llai o uwch is wres yn y gwifrau
16
Pwerdy Trydan dŵr sy’n gallu ymateb yn gyflym i’r galw. (pump-storage). Gellir mewnforio trydan o wledydd eraill (Ewrop) ar adegau ble mae’r galw’n uchel.
Y pwerdai yma yn nhrefn amseroedd cychwyn yn cynyddu. Lleiaf ---------------------> Mwyaf
Trydan dŵr Nwy Glo Niwclear
Sylwch fod digwyddiadau arbennig “untro” yn gallu achosi ymchwyddiadau hefyd, yn ogystal â digwyddiadau o ddydd i ddydd, e.e. digwyddiad poblogaidd yn y Gemau Olympaidd; rownd derfynol cwpan yr FA ac ati. Mae’r Grid Cenedlaethol yn ceisio rhagweld pryd bydd y rhain yn digwydd drwy edrych ar amserlenni teledu! Mae ymchwydd yn y galw’n gallu achosi toriad trydan (dim trydan ar draws rhan fawr o’r wlad) oni bai bod y Grid Cenedlaethol yn ymateb yn gyflym iawn. Caiff mwy o drydan ei gynhyrchu o fewn eiliadau gan orsafoedd trydan ymateb cyflym fel y “Mynydd gwefru” yn Llanberis – gorsaf drydan dŵr. Pan mae eu hangen nhw, maen nhw’n agor rhai falfiau sy’n gadael i ddŵr o’r llyn uchaf lifo i lawr drwy dyrbinau.
Gan nad yw’n ymarferol storio egni trydanol ar raddfa fawr, rhaid i ni gynhyrchu’r swm cywir ohono bob eiliad o bob dydd. Mae hyn yn achosi anhawster mawr i’r grid cenedlaethol, gan fod rhaid ceisio cael cydbwysedd cywir rhwng cyflenwad (faint sy’n cael ei gynhyrchu) a’r galw (faint sydd ei angen).
2. Allwn ni ddim storio trydan ar raddfa fawr
Trawsyrru trydan
Cyflenwad egni mewn MW (Megawatiau).
Ymchwydd yn y bore wrth i bobl ddeffro.
Ymchwydd gyda’r nos amser bwyd.
Gostyngiad wrth i bobl fynd i’r gwely.
17
Uned 1.3 – Gwneud defnydd o egni
18
Dwysedd
Mae dwysedd yn dweud wrthym ni faint o fàs o ddefnydd penodol sydd wedi’i gynnwys mewn cyfaint penodol. Y mwyaf o ddefnydd mewn cyfaint penodol, y mwyaf yw’r dwysedd. Felly, yn gyffredinol, mae gan solidau werthoedd dwysedd uchel ac mae gan nwyon werthoedd isel iawn:
D = M V D
M
V x
…a dau ffurf arall yr hafaliad
yw:
M = D x V V = M D
Dyma’r hafaliad i gyfrifo dwysedd:
Dwysedd = Màs Cyfaint
Enghraifft
Cyfrifwch ddwysedd bloc o wydr â hyd = 14cm, lled = 4.5cm, uchder = 2cm, a màs =
315g.
Cyfaint y bloc = l x w x h = 14 x 4.5 x 2 = 126 cm3.
Felly, dwysedd y bloc, D = M = 315 = 2.5 g/cm3
V 126
Mae dwysedd dŵr yn union 1 g/cm3 (neu 1000 kg/m3). Mae dwysedd aer tua 0.0013 g/cm3.
Dyma pam mae tyrbin sy’n cael ei yrru gan gyfaint penodol o ddŵr yn gallu
cynhyrchu mwy o drydan na thyrbin sy’n cael ei yrru gan yr un cyfaint o aer.
Mae 1 m3 o ddŵr gyda màs tua 854 gwaith cymaint â’r un swm o aer.
Haen uwch yn unig
Gallwn ni ddefnyddio diagramau Sankey i ddangos trosglwyddo egni. Maen nhw’n dangos y
mathau o egni dan sylw a swm yr egni dan sylw. Isod mae diagram Sankey ar gyfer bwlb
ffilament.
Pwyntiau allweddol
Mewnbwn egni = Allbwn egni: 50 J (mewnbwn) = 45J + 5 J (allbwn)
Mae egni defnyddiol yn mynd yn syth ymlaen.
Mae egni sy’n cael ei wastraffu’n plygu tuag i fyny/i lawr.
Mae lled y saeth yn dangos swm yr egni (wrth raddfa)
Mae lled y saeth mewn cyfrannedd â swm yr egni. Maen nhw wedi’u llunio wrth
raddfa e.e. 10J = 5mm
Math o egni Enghraifft Trydanol I sychwr gwallt.
Gwres Popty.
Cinetig Egni symud – car.
Egni sain Seinydd (“speaker”)
Egni golau Gwrthrych sy’n allyrru golau – sgrin LCD.
Egni cemegol Storio mewn bwyd/batri.
Egni potensial disgyrchiant Cynyddu gydag uchder uwchlaw’r ddaear – gorsaf storfa bwmp.
Egni potensial elastig Storio mewn band elastig/sbring wedi’i ymestyn.
Egni cemegol Egni Egni Egni Egni (Batri) trydanol sain gwres/thermol golau
Trosglwyddo Egni
Enghraifft: trosglwyddo egni
Diagramau Sankey
19
Effeithlonrwydd egni: mesur yw hwn o faint o egni defnyddiol sy’n dod allan o ddyfais.
Caiff ei fesur mewn %.
Enghraifft: gan ddefnyddio’r data o’r diagram Sankey.
% Effeithlonrwydd = 5 x 100 = 10%
50
Mae hyn yn wael iawn ac yn dangos nad yw’r bwlb yn effeithlon iawn. Allwch chi ddim cael
mwy na 100%!!!
Mae effeithlonrwydd gorsafoedd trydan glo yn 35%, effeithlonrwydd goleuadau LED yn 90%
ac effeithlonrwydd injan car yn 40%.
Y mwyaf effeithlon yw gorsaf drydan, y lleiaf o egni sydd angen ei losgi felly y lleiaf o
garbon deuocsid gaiff ei allyrru. Bydd tanwyddau ffosil hefyd yn para’n hirach.
Mae egni thermol yn symud o le POETH
(tymheredd uchel) i le OER (tymheredd is) (i
lawr graddiant tymheredd) e.e. mae paned o
de poeth yn rhyddhau egni thermol i’r
amgylchoedd.
Y mwyaf yw’r gwahaniaeth mewn tymheredd
y mwyaf o egni thermol sy’n cael ei
drosglwyddo bob eiliad e.e. bydd tymheredd
eich mwg o de’n gostwng yn gyflymach pan
mae’n boeth iawn.
3 math o drosglwyddo thermol: Gall egni thermol gael ei drosglwyddo drwy ddargludiad,
darfudiad a phelydriad.
Dargludyddion: defnyddiau sy’n dargludo egni thermol yn dda e.e. metelau fel copr. Mae metelau'n dargludo'n well oherwydd presenoldeb electronau rhydd.
Ynysyddion: defnyddiau sy’n wael am ddargludo e.e. aer,
plastig. Mae llawer o ddefnyddiau sy’n ynysyddion, fel gwlân, yn dal aer, e.e. siwmper.
Effeithlonrwydd
% Effeithlonrwydd =egni DEFNYDDIOL allan (neu bŵer) x 100
CYFANSWM mewnbwn egni (neu bŵer)
Trosglwyddo egni thermol (gwres).
Dargludiad: Mewn dargludiad, mae’r egni thermol yn llifo drwy’r gwrthrych ei hun.
Mae’n digwydd mewn solidau a hylifau.
20
Mae hyn yn berthnasol i hylifau a nwyon:
1. Pan gaiff y nwy/hylif ei wresogi.
2. Mae’r gronynnau’n cyflymu
3. Mae cyfaint y nwy/hylif yn cynyddu. Mae’r
nwy/hylif yn ehangu.
4. Mae’r dwysedd yn lleihau felly mae’r nwy/hylif
yn codi.
5. Mae nwy/hylif oerach, mwy dwys yn disgyn.
Mae rhai defnyddiau fel sbwng yn dal aer, sy’n
lleihau’r cerrynt darfudiad. Mae hyn yn lleihau’r
gwres sy’n cael ei golli/ei drosglwyddo drwy
ddarfudiad.
Yr uchaf yw tymheredd gwrthrych, y mwyaf o belydriad thermol y bydd yn ei allyrru. Hwn yw’r unig ffordd o drosglwyddo gwres drwy wactod (gofod). Mae gwrthrychau’n gallu allyrru ac amsugno pelydriad gwres. Mae gwrthrychau sgleiniog yn adlewyrchu pelydriad thermol yn
dda e.e. ffoil alwminiwm o gwmpas bwyd, carafannau wedi’u
peintio’n wyn.
Mae gwrthrychau du mat yn dda iawn am amsugno/allyrru
pelydriad thermol e.e. caiff stôf llosgi coed ei pheintio’n ddu ac
mae ceir du’n mynd yn boethach yn yr haul.
Du Du Lliwiau Gwyn Arian Pŵl Sgleiniog (tywyll --> Golau) Allyrrydd/ Allyrrydd/ Amsugnydd/ Amsugnydd Gorau Gwaethaf
Darfudiad: Dim ond mewn hylifau a nwyon mae gwres yn llifo drwy ddarfudiad. Ni all
darfudiad digwydd mewn solidau oherwydd mae’r gronynnau mewn safle pendant.
Pelydriad Thermol (isgoch). Bydd unrhyw wrthrych poeth yn allyrru pelydriad thermol
ar ffurf pelydriad electromagnetig isgoch.
21
Mae’n bwysig ceisio lleihau’r egni thermol sy’n
cael ei golli o dŷ. Bydd hyn yn lleihau biliau egni
(gan arbed arian) a hefyd yn lleihau’r allyriadau
carbon deuocsid o ganlyniad i wresogi eich
cartref. Mae CO2 yn nwy tŷ gwydr sy’n cynyddu
cynhesu byd-eang.
Mae llawer o fathau/systemau ynysu y gallwch
chi eu gosod yn y tŷ i leihau colled gwres, NID ei
atal. Mae’r rhan fwyaf o’r ynysyddion da yn
gweithio drwy ddal aer sy’n ddargludydd gwael.
Os caiff yr aer ei ddal, bydd colled gwres drwy
ddarfudiad yn lleihau oherwydd ni all aer cynnes
godi ac all aer oer ddim disgyn.
Math/system ynysu Sut mae’n gweithio
Gwydr dwbl Dwy haen wydr a bwlch rhyngddynt wedi’i lenwi ag e.e. argon
neu wactod rhannol. Mae’n lleihau’r gwres sy’n cael ei golli
drwy ddargludiad a darfudiad.
Atal drafftiau Mae stribedi o ddefnydd atal drafftiau’n gallu cael eu ffitio o
gwmpas drysau ac ar fframiau ffenestri. Mae stribed/rhimyn
atal drafftiau’n gallu cael eu gosod ar waelod drysau. Mae’n
lleihau’r gwres sy’n cael ei golli drwy ddarfudiad.
Ynysu llofft Mae gwlân ynysu (gwlân sinidr) yn gallu cael ei osod rhwng
ceibrau’r (preniau) llofft. Mae’r defnyddiau hyn yn dal aer yn
dda. Mae’n lleihau’r gwres sy’n cael ei golli drwy ddargludiad a
darfudiad.
Ynysu lloriau Caiff bwrdd ffibr neu wlân sinidr ei osod i leihau’r gwres sy’n
cael ei golli drwy ddargludiad a darfudiad.
Waliau ceudod Caiff waliau eu hadeiladu gyda wal fewnol ac wal allanol. Gall
y bwlch/ceudod gael ei lenwi â sbwng neu fwrdd ynysu sy’n
lleihau dargludiad a darfudiad.
NID YW gosod tyrbinau gwynt a phaneli solar yn lleihau’r gwres sy’n cael ei golli
Noder: Yr uchaf yw’r tymheredd y tu mewn i’ch tŷ o’i gymharu â’r tymheredd y tu
allan, y mwyaf o egni fydd eich tŷ yn ei golli bob eiliad gan fod y gwahaniaeth
tymheredd yn fwy.
Ynysu’r tŷ
Systemau ynysu
22
Ynysu’r tŷ
Noder: Ni chaiff yr
hafaliad hwn ei roi
yn yr arholiad o
gwbl, felly bydd
rhaid i chi ei gofio !!
Cymharu’r costau
Mae 2 brif ffordd o ddefnyddio egni yn y cartref:
Bydd disgwyl i chi gymharu’r gwahanol ffynonellau egni o ran eu cost, eu heffaith ar yr amgylchedd, amser talu yn ôl, ac ati.
“Amser talu yn ôl” yw’r amser mae’n ei gymryd i gael yr arian yn ôl mewn arbedion egni am yr arian sydd wedi’i wario ar welliant penodol. Dyma hafaliad cyfrifo “amser talu yn ôl”:
Amser talu yn ôl = cost gosod (mewn blynyddoedd) arbedion blynyddol Felly, gallwn ni gyfrifo’r amser talu yn ôl drwy rannu cost y system â’r arbediad bob
blwyddyn (faint yn is yw eich bil).
Enghraifft: mae’n costio £4000 i osod ffenestri gwydr dwbl yn eich cartref. Mae hyn yn
gostwng eich biliau egni £175 y flwyddyn. Pa mor hir fydd hi’n ei gymryd i dalu cost eich
buddsoddiad yn ôl?
Amser talu yn ôl = 4000 = 22.9 blwyddyn.
175 Ni fydd disgwyl i chi gofio data am wahanol ffynonellau egni, dim ond defnyddio’r hyn a roddir i chi yn y cwestiwn arholiad. Gweler yr enghraifft ar y dudalen nesaf.
1. Trydan 2. Gwres
23
Cymharu’r costau
Atebion (a) Hawdd cael rhai newydd / ailgyflenwi / ddim yn dod i ben / cynaliadwy (b) (i) [£] 2000 (ii) Gwynt – buanedd gwynt newidiol (1) Solar – oriau golau haul / efallai nad
yw’r to’n wynebu’r De neu arddwysedd yr Haul (1) Gallai costau tanwydd newid (1)
(iii) 5400 ÷ 1800 = 3 (1 marc)
3 x 4 = 12 m2 (1 marc) (c) Lleihau CO2 (1) sy’n lleihau’r effaith tŷ gwydr / cynhesu byd-eang (1) neu
Llai o SO2 (1) sy’n golygu llai o law asid (1) neu Defnyddio llai o danwyddau ffosil (1) felly angen llai o mwyngloddio / llai o CO2 / llai o SO2 (1) (dim derbyn “llai o lygredd” gan nad yw’n ddigon penodol).
(a) Beth yw ystyr ffynhonnell egni adnewyddadwy? [1] (b) (i) Cwblhewch y tabl drwy gyfrifo’r arbedion bob blwyddyn oherwydd y
celloedd ffotofoltaidd (PV) ar y tô. [1] (ii) Rhowch resymau pam gallai amseroedd talu yn ôl y tyrbin gwynt a’r
celloedd ffotofoltaidd (PV) ar y tô fod yn wahanol i’r rhai sydd wedi’u dangos yn y tabl.[3]
(iii) Cyfrifwch arwynebedd y celloedd ffotofoltaidd (PV) ar y tô y byddai eu hangen i gynhyrchu’r un uchafswm pŵer â thyrbin gwynt.[2]
(c) Eglurwch sut byddai cyflwyno celloedd ffotofoltaidd (PV) ar y tô a thyrbinau
gwynt yn dda i’r amgylchedd. [2]
Enghraifft o hen bapur arholiad
24
Senario : ‘Rydych chi a dau ffrind yn ceisio cynllunio trip i weld eich hoff grwp pop mewn cyngerdd ym Mharis ! (Mae un o’r rhieni yn gyrru yno ac yn ôl). Mae pob un o’r tri teulu gyda’r un car ond mae pob car yn defnyddio tanwydd gwahanol.
Defnyddiwch y data yn y tabl i gyfrifo’r gost o drafeilio o Llanrwst i Baris, ac yn ôl, i bob un o’t tri tanwydd.
Cam 1 : Cyfrifo y cyfanswm pellter i deithio yna ac yn ôl Cyfanswm pellter = 750km x 2 = 1500 km Cam 2 : Defnyddiwch y drydydd golofn i gyfrifo faint o danwydd sydd ei angen ar bob car. Cyfaint tanwydd = 1500 ÷ 100 = 15 = 15 x 6.31 = 15 x 7.41 = 15 x 5.46 = 94.65 L = 111.15 L = 81.9 L Cam 3 : Defnyddiwch yr ail golofn i gyfrifo y cyfanswm cost pob tanwydd. Cost = cyfaint y tanwydd x cost pob litr = 81.9 x 1.15 = £ 94.19
Tanwydd Cyfaint o danwydd (l) Cost (£)
Diesel 81.9 94.19
Petrol 94.8 107.12
LPG 111.2 72.24
Math o danwydd Cost pob litr
( £ / l )
Tanwydd ei angen i drafeilio 100km
( l / 100km)
Diesel 1.15 5.46
Petrol 1.13 6.31
Liquid Petroleum Gas (LPG)
0.65 7.41
Cymharu y gost o ddefnyddio gwahanol danwyddau mewn cerbydau
Pellter o Llanrwst i Baris (un ffordd) = 750km
25
Diesel Petrol LPG
Trosi rhwng kWh a jouleau.
26
Cyfrifo cost trydan
Pan fydd angen i gwmnïau trydan gyfrifo eich bil trydan, maen nhw’n cyfri faint o “unedau” (kWawr) o egni trydanol rydych chi wedi’u defnyddio ers eich bil diwethaf. Fodd bynnag, mae’r Joule yn llawer rhy fach i’r cwmnïau trydan. 1 kWh yw'r egni trydanol a drosir gan ddyfais 1 kW (1000W) a ddefnyddir am 1 awr. Y ddau hafaliad sydd ei angen i gyfrifo cost trydan yw:
unedau sy'n cael eu defnyddio (kWh) = pŵer(kW) × amser (h)
cost = unedau sy'n cael eu defnyddio × cost fesul uned
Felly, mae nifer yr unedau o egni trydanol sy’n cael eu
defnyddio’n cael eu mesur mewn “kilo-Wat-awr”
Ar ôl i ni gyfrifo “nifer yr unedau” (kWawr), mae’n hawdd cyfrifo cost yr egni – gweler yr enghraifft isod: Enghraifft
Os yw pŵer popty microdon yn 850 Wat, a’i fod wedi’i ddefnyddio am gyfanswm o 30 munud,
cyfrifwch gost y trydan y mae’n ei ddefnyddio os yw pob uned (kWawr) yn costio 12 ceiniog.
Unedau sy’n cael eu defnyddio = P (kW) x t (awr) = 0.85 x 0.5 = 0.425 kWawr
Cost = 0.425 x 12 ceiniog = 5.1 ceiniog
munudau oriau
÷ 60
W kW
÷ 1000
Uned 1.4 – Trydan Domestig
The 1st step is to change the kilo (k):
5 kWh x 1000 5000 Wh The 2nd step is to change the hours to minutes and then seconds:
5000 Wh x 60 x 60 = 18,000,000 J
Mae cerrynt eiledol (c.e.) yn gerrynt sy'n newid cyfeiriad yn barhaus.
e.e. Mae'r prif gyflenwad trydan yn gyflenwad c.e. Mae prif gyflenwad
trydan y DU ar lefel o tua 230V ac mae ganddo amledd o 50Hz.
Mae gan gerrynt union (c.u.)
gyfeiriad cyson, e .e.
celloedd a batrïau
Mae dau wifren yn dod i gyflenwi ein tai gyda trydan :
1. BYW (Brown) Swyddogaeth y wifren fyw yw cludo cerrynt i'r tŷ/dyfais ar foltedd
uchel. Gosodir switshis a ffiwsiau i mewn i’r wifren fyw.
2. NIWTRAL (Glas) Mae'r wifren niwtral yn cwblhau'r gylched ac yn cludo'r cerrynt
ymaith ar foltedd isel/dim foltedd.
Ceir un wifren arall yn y ty
3. DDAEAR: (Melyn a gwyrdd) Gwifren ddiogelwch yw'r wifren ddaear a all gludo
cerrynt yn ddiogel i'r ddaear os bydd nam yn datblygu mewn dyfais ffrâm fetel.
Y Gwifren Ddaearu
Os oes cas metel am y dyfais trydanol mae perygl y gall person
gael sioc trydanol os buasai y wifren fyw yn cyffwrdd yn y cas
metel. Gall hyn eich lladd. Felly i nadu hyn rhag digwydd mae
y cas metel wedi cysylltu i’r wifren ddaearu yn y plwg sy’n
golygu y byddai’r cerrynt yn mynd yn syth i’r ddaear. Bydd y
cerrynt mawr yn chwythu’r ffiws gan dorri’r cyflenwad/cylched.
Ynysu Dwbl
Mae rhai dyfeisiadau gyda’r symbol uchod. Nid yn unig mae’r gwifrau wedi’i
gorchuddio gyda phlastig (fel arfer) ond mae’r ddyfais gyda haen arall o ynysiad
trydanol, e.e. fe allai cas allanol y ddyfais fod wedi’i wneud yn llwyr o blastig, ac felly
nid yw’r ddyfais angen gwifren daearu.
27
CE/CU
Diogelwch trydanol
Y FFiws
Gwifren denau iawn sydd mewn ffiws. Os bydd cerrynt rhy fawr yn llifo am
fod nam ar y dyfais mae’r wifren tu fewn i’r ffiws yn poethi ac yn ymdoddi
neu’n ‘ffiwsio’. Gall hyn arbed rhag i’r dyfais gorboethi neu fynd ar dân. Ni fydd y ffiws yn eich diogelu chi rhag cael sioc os byddwch yn cyffwrdd yn y wifren fyw.
Mae 3 ffiws cyffredin ar gael 3A, 5A a 13A.
Anfanteision y ffiws.
1. Mae ffiws yn gweithio yn gymharol araf ac felly fe allech gael sioc drwg cyn i’r
gylched dorri.
2. Posib cael sioc gyda cerrynt sy’n rhy isel i dorri’r ffiws.
3. Angen rhoi ffiws newydd pob tro maen chwythu.
Torrwr Cylched Bychan (Minature Circuit Breaker) mcb
Mae electromagned y tu mewn i’r torrwr cylched. Pan fydd y cerrynt
yn mynd yn ddigon mawr mae cryfder yr electromagned yn ddigon i
wahanu’r cysylltau a torri’r gylched.
Gellir defnyddio torrwr cylched yn lle ffiws.
Mae’n gweithio yn ofnadwy o gyflym (canfed o eiliad).
Gellir ailosod torrwr cylched.
Anfantais: Yn union fel ffiws nid yw’n amddiffyn rhag cael sioc gyda cerrynt isel.
Felly mae dal yn bosib cael sioc os yn cyffwrdd yn y wifren fyw.
Torrwr cylchedau cerrynt gweddilliol. (RCCB)
Rhoddir y dyfais yn soced yn gyntaf ac wedyn plwgio yr offer i’r dyfais.
Pwrpas y dyfais yma yw diogelu rhag sioc drydanol.
Cerrynt gwifren byw = Cerrynt gwifren niwtral mae popeth yn gweithio yn iawn.
Pe betai person yn cyffwrdd yn y wifren fyw ar ddamwain, bydd rhywfaint o’r cerrynt
yn llifo drwy eich corf i’r ddaear. Yna,
Cerrynt wifren fyw > Cerrynt wifren niwtral Torrir gylched
Prif Fanteision: Mae torwyr mcb yn diogelu'r gylched ac mae torwyr rccb yn diogelu'r defnyddiwr.
Gweithio yn ofnadwy o gyflym (0.001eiliad).
Sensitif iawn ac yn gweithio gyda gwahaniaeth bychan iawn yn y cerrynt (0.003A).
Posib ailosod.
28
Cylchedau yn y cartref. (Prif Gylched)
Manteision o glyched cylch.
1. Gellir teneuo'r ceblau gan fod dau lwybr ar gyfer y cerrynt.
2. Mae pob rhan o'r cebl yn cludo llai o gerrynt am fod y cerrynt yn llifo ddwy ffordd.
3. Mae cylched prif gylch yn fwy cyfleus oherwydd gellir gosod socedi unrhyw le ar y cylch.
4. Mae gan bob soced foltedd o 230 V a gellir eu gweithredu ar wahân.
1. Beth yw’r foltedd ar draws soced 1? Ateb= 230 V
2. Pa switsh fyddech chi’n ei ddefnyddio cyn gwneud gwaith cynnal a chadw ar brif
gylched 1? Ateb = S1
3. Beth yw’r pŵer mwyaf y gellid ei gyflenwi i’r popty trydan?
P = V x I
= 230 x 30
= 6900 W
4. Mae 3 bwlb unfath yn y gylched olau, ac mae angen cerrynt o 0.05A ar bob un.
Cyfrifwch gyfanswm pŵer y 3 bwlb.
Cyfanswm cerrynt pob bwlb = 0.05 + 0.05 + 0.05 = 0.15 A
Pŵer = foltedd x cerrynt = 230 x 0.15 = 34.5 W
Cylchedau domestig
29
Ardraws: Mae osgiliadau’r gronynnau ar ongl sgwâr (90˚) i gyfeiriad
teithio (lledaeniad) y don.
Enghreifftiau: Pob ton electromagnetig (Golau, microdonnau ac ati), tonnau-S
Tonnau hydredol: Mae osgiliadau’r gronynnau i’r un cyfeiriad ag y mae’r don
yn symud.
Enghreifftiau: Tonnau sain, tonnau-P
Nodweddion Beth ydyw? Unedau
1.Tonfedd Y pellter o frig i’r brig nesaf neu’r pellter mae’n ei gymryd
i’w hailadrodd ei hun. Os oes 10 ton mewn 5 metr mae’r
donfedd yn 0.5m
Metrau,
m
2. Amledd
f
Nifer y tonnau bob eiliad. 1 Hz yw 1 don yr eiliad. Os oes
40 ton mewn 10 eiliad, mae’r amledd yn 4 Hz.
Hertz,
Hz
3. Osgled Y pellter o ganol y don i’r brig/top. Y mwyaf yw’r osgled,
y mwyaf o egni mae’r don yn ei gludo.
Metrau,
m
Uned 1.5 - Tonnau
Gwybodaeth
30
Enghraifft 1: Caiff gwn ei danio ac mae rhywun sy’n sefyll 1200m i ffwrdd yn clywed yr ergyd 4 eiliad ar ôl i’r gwn gael ei danio. Beth yw buanedd y don sain? Gan fod pellter ac amser wedi’u rhoi, rhaid i ni ddefnyddio’r hafaliad cyntaf (cofiwch ddangos eich gwaith). Buanedd = pellter = 1200 = 300 m/s amser 4
Enghraifft 2: Mae ton ddŵr yn symud ar fuanedd o 2.5 m/s. Mae ei thonfedd yn 7.5 m. Defnyddiwch yr hafaliad cywir i gyfrifo amledd y don. Rydym ni’n defnyddio’r 2il hafaliad gan fod buanedd a thonfedd wedi’u rhoi. Buanedd = amledd x tonfedd Aildrefnu’r hafaliad, amledd = buanedd = 2.5 = 0.33 Hz tonfedd 7.5
Enghraifft 3: Mae golau o’r haul yn teithio 150,000,000 km ar fuanedd o 300,000,000m/s (3 x 108 m/s). Cyfrifwch yr amser mewn munudau mae’n ei gymryd i’r golau ein cyrraedd ni ar y Ddaear. Rhaid i ni newid unedau yma: 150,000,000 km, i fetrau 150,000,000 km x 1000 = 150,000,000,000 m neu 1.5 x 1011 m buanedd = pellter, aildrefnu amser amser = pellter = 150,000,000,000 = 1.5 x 1011 = 500 s buanedd 300,000,000 3 x 108
Newid o eiliadau i funudau: 500 = 8.3 munud 60
Gallwn ni gyfrifo buanedd ton mewn 2 ffordd.
1. Buanedd = pellter amser
2. buanedd ton = amledd x tonfedd
v = f
Cyfrifiadau sy’n cynnwys tonnau.
Haen uwch yn unig
Haen uwch yn unig
v
d
v t
31
Adlewyrchiad. Wrth i’r tonnau daro rhwystr plân (fflat) maent yn cael eu hadlewyrchu. Mae
hyn yn debyg iawn i baladr golau sy’n adlewyrchu ar ddrych plân. Drwy ddefnyddio rhwystr
crwm (ceugrwm) fel dysgl lloeren, gallwn ni wneud i’r tonnau gydgyfeirio (crynhoi) ar bwynt.
Bydd yr ongl drawiad yn hafal i’r ongl adlewyrchiad.
Adlewyrchiad ar ddysgl lloeren.
Mae’r ongl trawiad a’r ongl adlewyrchiad yn hafal.
Plygiant: Plygiant yw newid cyfeiriad ton ar y ffin rhwng dau
ddefnydd. Newid buanedd sy’n achosi hyn.
Dŵr. Mae hyn yn digwydd wrth i
donnau dŵr symud rhwng dŵr dwfn a
dŵr bas. Mae’r tonnau’n symud yn
arafach mewn dŵr bas. Mae amledd
y tonnau’n aros yn gyson felly mae’r
donfedd yn lleihau. Wrth i’r tonnau
symud o ddŵr bas i ddŵr dyfnach,
mae eu buanedd yn cyflymu ac maen
nhw’n newid cyfeiriad oddi wrth y
normal.
rhwystr
plân
rhwystr
crwm
blaendon blaendon
Priodweddau tonnau
32
Plygiant Golau. Pan fydd golau’n
symud rhwng defnyddiau â gwahanol
ddwyseddau optegol, bydd y pelydr
golau’n plygu. Wrth i’r golau symud o aer
i wydr bydd yn arafu, ac yn plygu tuag
at y normal. Wrth i’r golau ddod allan o’r
bloc gwydr, bydd yn cyflymu ac yn plygu
oddi wrth y normal (i’r cyfeiriad
dirgroes).
33
bloc gwydr
Priodweddau cyffredin y sbectrwm electromagnetig: 1. Teithio ar yr un buanedd mewn gwactod.
(300,000,000 m/s neu 3x108 m/s)
2. Trosglwyddo egni/gwybodaeth o un lle i le arall.
3. Tonnau ardraws ydynt.
Teulu o donnau â phriodweddau tebyg.
Mae’r amledd a’r egni’n cynyddu o radio i gama.
Mae’r tonfedd yn lleihau o radio i gama.
Noder: does dim rhaid iddyn nhw roi’r sbectrwm yn y drefn hon, gallen nhw ddechrau
â gama ar y chwith (gama fyddai â’r mwyaf o egni o hyd).
Y sbectrwm electromagnetig.
34
Rhan o’r sbectrwm
em Priodweddau/peryglon Sut rydym ni’n ei defnyddio
Radio Tonfeddi hiraf, dim peryglon amlwg. Signalau radio a theledu.
Microdon
Tonfedd fer. Rhywfaint o bryder eu bod nhw’n peri risg i iechyd defnyddwyr ffonau symudol. Cael eu hamsugno gan foleciwlau dŵr.
Gwresogi bwyd, cyfathrebu â lloerenni a ffonau symudol.
Isgoch (pelydriad thermol)
Tonfedd hirach na golau gweladwy. Gallu llosgi os dewch i gysylltiad â gormod ohono.
Trawsyrru gwybodaeth mewn ffibrau optegol, rheolyddion pell a chamerâu isgoch
Golau gweladwy
Os yw’r golau’n rhy llachar mae’n gallu niweidio’r llygad/retina.
Ffotosynthesis. Laserau chwaraewyr CD.
Uwchfioled Gallu ïoneiddio celloedd yn y corff gan arwain at ganser y croen.
Gwelyau lliw haul, canfod arian papur ffug.
Pelydrau-X Maen nhw’n ïoneiddio, sy’n gallu arwain at ganser.
Delweddu meddygol, archwilio lludded (“weld”) metel a diogelwch meysydd awyr.
Gama Yr ïoneiddiwr cryfaf yn y sbectrwm gan mai’r rhain sydd â’r mwyaf o egni.
Trin canser – lladd celloedd canser a diheintio cyfarpar meddygol neu fwyd.
Pelydriad sy'n ïoneiddio, sy’n gallu rhyngweithio ag atomau a niweidio celloedd oherwydd yr egni sydd ganddynt
Defnyddio’r sbectrwm em.
Pelydriad sy’n cael ei allyrru gan wrthrychau. (Haen uwch yn unig)
Mae gwrthrychau poeth yn allyrru pelydriad dros amrediad eang o donfeddi.
Yr uchaf yw tymheredd gwrthrych, y mwyaf o belydriad y mae’n ei allyrru. Mae’r amledd hefyd yn cynyddu, ac y byrraf fydd tonfedd yr allyriad brig/arddwysedd uchaf.
Ar dymheredd ystafell, mae gwrthrychau’n allyrru pelydrau isgoch gwan.
Mae bwlb ffilament golau gwynias (sy’n rhyddhau golau) (ar tua 2700°C) yn allyrru’n llawer cryfach – yn y gweladwy a’r isgoch.
Mae’r Haul (ar tua 5500°C) yn pelydru’n gryf iawn/yn bennaf yn y gweladwy ond hefyd yn yr
isgoch a’r uwchfioled.
35
Ffibrau Optegol. Caiff y signal ei anfon gyda golau isgoch oherwydd mae’n gallu
teithio’n bellach yn y cebl na golau gweladwy. Caiff y ceblau hyn eu gosod rhwng y cyfandiroedd. Mae’r signalau’n teithio ar 200,000,000 (2x108) m/s ac yn gallu cludo mwy o wybodaeth (1.5 miliwn o alwadau ffôn drwy un cebl). Manteision ffibr optegol dros geblau copr traddodiadol yw
1.Mae angen llai o gyfnerthwyr i gynyddu cryfder y signal. 2. Anoddach bygio (clustfeinio ar) y signal. 3. Maen nhw’n pwyso llai. 4. Defnyddio llai o egni. 5. Dim ymyriant o geblau cyfagos.
Lloerennau.
Mae angen i loerennau cyfathrebu fod mewn orbit geosefydlog (ar
uchder o 36,000km) oherwydd mae angen i’r lloeren fod uwchben
pwynt penodol ar y Ddaear fel nad oes rhaid i ni symud y dysgl
lloeren (e.e. dysgl Sky).
Maen nhw’n defnyddio pelydriad microdon i anfon signalau i’r
lloeren oherwydd ei fod yn gallu pasio drwy’r atmosffer.
I anfon signal o C i P, rhaid i’r signal deithio o C i’r lloeren ac yna’n ôl i P. I anfon signal
dros bellter mwy, gallwn ni ddefnyddio mwy nag 1 lloeren.
Diffiniad o orbit geocydamseredig: mae ganddo amser orbit o 24 awr ond dim ond ar
ôl cyfnod o un diwrnod ymae'r gwrthrych yn yr orbit hwn yn dychwelyd i'r union un
lleoliad yn yr awyr
Diffiniad o orbit geosefydlog: mae’r lloeren yn aros uwchben yr un pwynt ar arwyneb y
Ddaear (uwchben y cyhydedd) ac yn cymryd 24 awr i gwblhau orbit (sydd yr un faint â
chyfnod cylchdro’r Ddaear).
Math penodol o orbit geocydamseredig yw
orbit daearsefydlog. Y gwahaniaeth yw pan
fydd gwrthrych mewn orbit geocydamseredig
yn dychwelyd i'r un man yn yr awyr ar yr un
amser bob dydd, ni fydd gwrthrych mewn
orbit daearsefydlog byth yn gadael y lleoliad
hwnnw. Gall gorsaf ar y ddaear gyfathrebu'n
barhaus â lloeren ddaearsefydlog ond dim
ond unwaith bob 24 awr y gall gyfathrebu â
lloeren geocydamseredig.
Cymharu ffyrdd o gyfathrebu.
36
Dull 1, lloeren: Os yw’r pellter o arwyneb y Ddaear i bob lloeren yn 3.6 x 107 m, beth yw cyfanswm y pellter mae’n rhaid i’r microdonnau ei deithio i fynd o Gymru i’r Eidal? Cyfanswm pellter (i fyny ac i lawr unwaith) = 2 x 3.6 x 107 = 7.2 x 107 m. Mae microdonnau’n donnau electromagnetig felly maen nhw’n teithio ar 3 x108
m/s.
Amser = pellter = 7.2 x 107 = 0.24 s
buanedd 3 x108
Dull 2, ffibrau optegol: Mae’r pellter o Gymru i’r Eidal tua 2000 km = 2 x 106 m.
Mae tonnau isgoch yn teithio ar tua 70% o fuanedd golau mewn ffibr optegol,
felly, 0.7 x 3 x 108 = 2.1 x108 m
Amser = pellter = 2 x 106 = 0.0095 s
buanedd 2.1 x108
Mae ffibrau optegol yn achosi llai o oediad amser ac nid yw’r tywydd yn effeithio arnyn
nhw.
Oediad amser.
37
(a) (b) (c)
Mae’r ffenomen hon yn digwydd wrth i olau symud o ddefnydd mwy optegol ddwys (e.e.
dŵr) i ddefnydd llai optegol ddwys (e.e. aer) gan achosi newid buanedd.
1. Mae’r ongl drawiad θ1 yn llai na’r ongl gritigol ac felly mae’r pelydr golau’n plygu
oddi wrth y normal wrth iddo ddod allan o’r dŵr. θ2 yw’r ongl blygiant.
2. Mae’r ongl drawiad θ1 yn hafal i’r ongl gritigol felly mae’r pelydr golau’n mynd ar
hyd arwyneb y ffin.
3. Mae’r ongl drawiad yn fwy na’r ongl gritigol felly mae’r pelydr golau’n cael ei
adlewyrchu’n ôl i mewn i’r dŵr - adlewyrchiad mewnol cyflawn. θ1 = θ2
Ffibrau Optegol: gallwn ni ddefnyddio’r rhain i gludo gwybodaeth drwy ddefnyddio golau
isgoch. Mae llawer o ffyrdd o’u defnyddio fel y rhyngrwyd, teledu cebl, ffôn, rhai arwyddion.
Endosgop: Endosgop yw unrhyw offeryn sy’n cael ei
ddefnyddio i edrych y tu mewn i’r corff. Mae miloedd o
ffibrau optegol yn cael eu bwndelu gyda’i gilydd mewn
endosgop sy’n cael ei roi mewn corff dynol gan y meddyg.
Gallwn ni gyfeirio golau i lawr y ffibrau hyd yn oed os
ydyn nhw wedi plygu, sy’n galluogi’r llawfeddyg i oleuo’r
man y mae’n arsylwi arno. Yna, mae’n gallu gweld hwn ar
gamera teledu sydd wedi’i gysylltu â monitor.
Uned 1.6 – Adlewyrchiant mewnol cyflawn
Adlewyrchiad mewnol cyflawn
Defnyddio adlewyrchiad mewnol cyflawn.
Ongl gritigol Adlewyrchiad
mewnol cyflawn
gritigol
Aer
38
Sgan CT (sgan CAT)
Mae sgan CT, a elwir hefyd yn sgan CAT, yn brawf
pelydr-X arbenigol. Gall roi lluniau eithaf clir o du
mewn eich corff mewn 3D. Yn benodol, gall roi
lluniau da o meinweoedd meddal y corff nad ydynt
yn dangos ar luniau pelydr-X cyffredin.
Gall sganiau CT gynhyrchu delweddau manwl o
nifer o strwythurau y tu mewn i'r corff, gan
gynnwys yr organau mewnol, pibellau gwaed ac
esgyrn.
Fel arfer ni fyddai sganiau CT yn cael ei
ddefnyddio i wirio am broblemau os nad oes
gennych unrhyw symptomau. Mae hyn
oherwydd ni fydd y manteision sgrinio yn
gorbwyso'r risgiau, yn enwedig os yw'n arwain
at brofion diangen.
Cymharu sgan CT a endosgopeg
Mae endosgopi yn defnyddio ffibrau optegol ac mae sganiau CT yn defnyddio pelydrau-
X. Defnyddir endosgopi i ymchwilio i rannau penodol o'r corff ac mae'n llai niweidiol na
sganiau CT. Defnyddir sganiau CT i gynhyrchu delweddau mwy cyffredinol o'r corff ac
mae risg uwch o gymharu ag endosgopi. Mae sganiau CT ar ffurf 3D.
39
Mae’r mecanweithiau a’r prosesau sy’n digwydd yn ystod daeargrynfeydd yn gymhleth
dros ben. Fodd bynnag, gallwn ni egluro rhai o nodweddion daeargrynfeydd:
Dros amser, mae diriannau yn y Ddaear yn
cronni (yn aml yn cael eu hachosi gan
symudiadau araf platiau tectonig)
Ar ryw adeg, bydd y diriannau’n mynd mor fawr
nes bod y Ddaear yn torri … mae rhwyg
daeargryn yn digwydd ac yn lleihau rhai o’r
diriannau (ond nid y cyfan fel rheol) gan ryddhau llawer o egni.
Mae daeargrynfeydd yn digwydd o ganlyniad i donnau arwyneb, P ac S sy’n cael
eu cynhyrchu gan ryddhau egni sydd wedi’i storio mewn creigiau ar y ddwy ochr i
ffawt.
Tonnau Cynradd (P). Rydym ni’n galw’r rhain yn donnau
cynradd oherwydd y rhain yw’r cyntaf i gyrraedd. Prif
nodweddion tonnau cynradd yw:
Tonnau hydredol ydynt.
Cyflymach na thonnau S.
Gallu teithio drwy hylifau a solidau.
Tonnau Eilaidd (S). Rydym ni’n galw’r rhain yn donnau
eilaidd oherwydd y rhain yw’r ail i gyrraedd. Prif
nodweddion tonnau eilaidd yw:
Tonnau ardraws ydynt.
Teithio’n arafach na thonnau P.
Dim ond yn gallu teithio drwy solidau.
Tonnau Arwyneb: Teithio ar hyd cramen y Ddaear.
Prif nodweddion tonnau arwyneb yw:
Osgled mwy na thonnau P ac S.
Y rhain sydd fel arfer yn achosi i adeiadau
ddymchwel.
Wedi’u ffurfio o gyfuniad o donnau P ac S.
Yn gyffredinol, y rhain yw’r arafaf o’r tair ton.
Uned 1.7 – Tonnau Seismig
Tonnau seismig / Daeargrynfeydd
Y 3 math o don seismig.
40
Mae cyflymder ton P neu S yn
dibynnu ar briodweddau ffisegol y
graig. Yn wir, os gallwn ni fesur
cyflymder y don, efallai y gallwn ni
ragfynegi drwy ba fath o graig y
teithiodd y don – canfod math o
graig yn anuniongyrchol.
Buanedd tonnau-P yn y craidd:
[Mae anhyblygedd y defnydd yn cael effaith fwy ar fuanedd na’r dwysedd].
Edrychwch ar y graff a sylwch nad oes dim tonnau-S yn y craidd allanol.
Nid yw tonnau-S yn medru trafeilio drwy hylifau oherwydd eu bod yn donnau ardraws.
Dyma grynhoad :
Cramen (solid): tonnau-P, tonnau-S a thonnau arwyneb.
Mantell (solid): tonnau-P a thonnau-S.
Craidd allanol (hylif): tonnau-P yn unig.
Craidd mewnol (solid): tonnau-P.
Strwythur y Ddaear
MANTELL Craidd-A Craidd-M
Tonnau-P
Tonnau-S
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Dyfnder / km
0
5
10
15
buanedd / km/s
41
Os yw buanedd y tonnau’n newid, bydd y tonnau’n plygu ac felly’n newid cyfeiriad.
Plygiant yn y Fantell Dros rai cannoedd o km mae plygiant yn cael yr effaith
ganlynol – gan anwybyddu crymedd y Ddaear:
F = ffocws y daeargryn S = Seismomedr
Mae’r tonnau’n crymu oherwydd mae’r ymyl isaf yn teithio’n gyflymach na’r ymyl uchaf
felly mae’n goddiweddyd yr ymyl uchaf. Mae hyn yn gwneud iddi blygu tuag i fyny.
Nodwch fod tonnau-P ac S yn crymu fel hyn. Mae’r ddwy don yn teithio’n gyflymach
wrth fynd yn ddyfnach i’r fantell.
Y tu mewn i’r craidd.
Mae’r tonnau’n plygu ar y ffin rhwng y craidd
a’r fantell oherwydd eu bod nhw’n arafu. Y tu
mewn i’r craidd, mae’r tonnau’n crymu’n raddol,
yn union fel yn y fantell, oherwydd bod y
buanedd yn newid.
(Mae’r llinellau toredig yn cynrychioli’r normal
sydd bob amser ar 90˚ i’r ffin).
Os yw’r tonnau’n mynd drwy’r craidd mewnol,
maen nhw’n plygu eto. Maen nhw hefyd yn
plygu wrth fynd yn ôl i’r fantell.
Plygiant tonnau seismig.
buanedd yn
cynyddu
gyda
dyfnder Llwybr tonnau’r Daeargryn
42
Mae craidd allanol y Ddaear yn hylif. Mae’r fantell a’r craidd mewnol yn cael eu
hystyried fel solidau. Dim ond tonnau P sy’n gallu teithio drwy’r craidd allanol hylifol.
Drwy fesur tonnau 'P' ac 'S' ar ôl daeargryn mewn gwahanol fannau o gwmpas y byd,
gallwn ni amcangyfrif maint craidd allanol hylifol y Ddaear.
Mae tonnau P ac S yn teithio’n wahanol iawn drwy’r Ddaear. I ddechrau, mae tonnau P
ac S yn teithio i bob cyfeiriad o uwchganolbwynt daeargryn tuag allan. Maen nhw’n
cael eu plygu wrth iddyn nhw deithio o’r uwchganolbwynt ac yn dilyn arcau. Fodd
bynnag, ni all tonnau S deithio drwy graidd
allanol hylifol y Ddaear.
1. parth cysgod mawr y tonnau S ar yr ochr
ddirgroes i’r ddaear o’r uwchganolbwynt.
2. dau barth cysgod llai’r tonnau P
Sylwch fod y buanedd yn newid yn sylweddol
o’r fantell solid i’r craidd allanol hylifol. Drwy ddod o hyd i’r onglau lle mae’r tonnau P
ac S ill dwy yn diflannu, gallwn ni gyfrifo radiws craidd hylifol y ddaear.
Mae’r parth cysgod S yn bodoli
oherwydd craidd allanol hylifol [ar
bob ongl > 104° o’r uwchganolbwynt]
sy’n dangos ei bod yn rhaid bod
haen dawdd (hylifol) yn bodoli ac yn
rhoi tystiolaeth o’i maint.
Parthau cysgod.
43
Gallwn ni ddefnyddio seismogramau i leoli uwchganolbwynt daeargryn.
Mae’r tonnau-P yn cyrraedd
gyntaf, yna’r tonnau-S ac yna’r don
arwyneb. Y pellaf yw’r orsaf
fonitro oddi wrth y daeargryn, y
mwyaf fydd yr oediad
amser/bwlch rhwng y tonnau.
Cofiwch, ni fydd pob gorsaf
fonitro’n derbyn y tonnau seismig
oherwydd y parthau cysgod.
Cwestiwn enghreifftiol. Mae’r diagram yn dangos y signalau seismig cyntaf sy’n cael eu
derbyn o ddaeargryn mewn dwy orsaf fonitro A a B.
1. Pa dystiolaeth mae’r data seismig yn ei dangos sy’n awgrymu bod A yn agosach at yr uwchganolbwynt
na B? Ateb: Mae’r tonnau seismig yn cyrraedd A cyn iddyn nhw gyrraedd B.
2. Pa dystiolaeth sy’n awgrymu bod tonnau P ac S wedi teithio ar fuanedd gwahanol o’r daeargryn?
Ateb: Dydy tonnau P ac S ddim yn cyrraedd ar yr un pryd.
3. Mae’r oediad amser rhwng i donnau P ac S gyrraedd gorsaf seismig sydd 100km oddi wrth
uwchganolbwynt daeargryn yn 12s. Cyfrifwch bellter gorsaf fonitro A o uwchganolbwynt y
daeargryn hwn.
Ateb : Y cam 1af yw cyfrifo’r bwlch amser rhwng tonnau P ac S yng ngorsaf A. Mae’r bwlch/oediad
rhwng 12:21:30 a 12:22:41 yn 71s.
Yr 2il gam yw sylwi bod oediad 12s am bob 100km (fel y nodwyd). Sawl gwaith mwy na 12s yw
71s?
Felly, 71 ÷ 12 = 5.92 ac yna 5.92 x 100 = 592km
Seismogram.
44
Uned 1.8 – Nwyon a’r Ddamcaniaeth Ginetig
Mae gwasgedd yn ffordd o fesur i ba raddau mae grym ar arwyneb wedi’i wasgaru neu ei grynhoi. Er enghraifft, wrth gerdded ar eira meddal, mae rhywun sy’n gwisgo esgidiau normal yn debygol o suddo i’r eira gan fod y grym (pwysau’r unigolyn) yn gweithredu ar arwynebedd eithaf bach. Mae hyn yn golygu bod y gwasgedd ar yr eira’n gymharol uchel. Os yw’r un unigolyn yn gwisgo esgidiau eira, bydd y gwasgedd yn llai gan fod yr un pwysau wedi’i wasgaru dros arwynebedd mwy.
Dyma’r hafaliad sy’n rhoi’r berthynas rhwng grym, arwynebedd a gwasgedd: Gwasgedd = Grym P = F Arwynebedd A lle mae grym, unedau newtonau, N arwynebedd, unedau m2 (neu weithiau mewn cm2) gwasgedd , unedau N/m2. Uned gyffredin arall ar gyfer gwasgedd yw’r Pascal, Pa, ond dim ond os yw’r arwynebedd wedi’i fesur mewn m2 (yn hytrach na cm2).
Gwasgedd
Mewn nwyon, caiff gwasgedd ei greu wrth i’r gronynnau nwy wrthdaro ag arwyneb mewnol y cynhwysydd. Bob tro y bydd gronyn yn gwrthdaro â’r arwyneb mewnol, bydd yn creu grym tuag allan ar wal y cynhwysydd. Mae miliynau o wrthdrawiadau fel hyn ar bob centimetr sgwâr bob eiliad yn cynhyrchu ‘gwasgedd’ tuag allan.
Y ddamcaniaeth ginetig
Yn syml, y ddamcaniaeth ginetig yw’r syniad bod nwy wedi’i wneud o ronynnau bach iawn sy’n symud yn gyson ac ar hap. Rydym ni’n tybio bod bylchau mawr rhwng y gronynnau hyn a’u bod nhw’n symud mewn llinellau syth rhwng gwrthdrawiadau. Mae’r gwrthdrawiadau i gyd yn elastig – sy’n golygu nad oes dim egni cinetig yn cael ei ‘golli’ yn ystod gwrthdrawiadau.
Gallwn ni ddarlunio nwy fel casgliad o foleciwlau â bylchau mawr rhyngddynt sy’n symud yn gyson ac yn anhrefnus.
Llwybr moleciwl
Wrth i foleciwlau nwy wrthdaro â waliau eu cynhwysydd, maen nhw’n rhoi grym arno. Y grym cyfartalog i bob
uned arwynebedd yw gwasgedd y nwy.
45
Gwasgedd, Cyfaint a Thymheredd
A) Y berthynas rhwng gwasgedd a chyfaint. Mae’r arbrawf syml isod yn ymchwilio i sut mae newid cyfaint nwy’n effeithio ar ei wasgedd. Mae’r tymheredd yn cael ei gadw’n gyson. Wrth i’r plymiwr gael ei orfodi tuag i mewn (lle mae’r cyfaint yn lleihau), mae’r mesurydd gwasgedd yn canfod cynnydd yn y gwasgedd. Mae’r graff ar y dde’n dangos y canlyniadau.
Wrth i’r cyfaint leihau, mae’r gwasgedd yn cynyddu. Yn wir, gallwch chi weld o’r graff bod y gwasgedd yn dyblu wrth i’r cyfaint haneru. Mae hyn yn golygu bod gwasgedd mewn
cyfrannedd gwrthdro â’r cyfaint, felly gallwn ni ysgrifennu:
p x V = cysonyn
B) Y berthynas rhwng gwasgedd a thymheredd. Y tro hwn, mae’r cyfaint yn cael ei gadw’n gyson. Wrth i dymheredd y nwy gynyddu, mae’r mesurydd gwasgedd yn canfod cynnydd yn y gwasgedd. Mae’r graff ar y dde’n dangos y canlyniadau.
Pe baem ni’n mesur y tymheredd mewn KELVIN yn hytrach na gradd Celsius (gweler yn nes ymlaen!), byddai’r graff yn dangos bod y gwasgedd yn dyblu wrth i’r tymheredd ddyblu. Mae hyn yn golygu bod gwasgedd mewn cyfrannedd union â’r tymheredd, felly gallwn ni ysgrifennu:
p = cysonyn T
Plymiwr 0
cm3
50 100 cm3
Mesurydd gwasgedd
Gronynnau nwy
Chwistrell wydr
Plymiwr DDIM yn
cael symud
0
cm3
50 100
cm3
Corcyn neu gaead rwber Nwy
particles
Llosgydd Bunsen
Gwydr syringe
46
Gwasgedd, Cyfaint a Thymheredd
C) Y berthynas rhwng tymheredd a chyfaint. Y tro hwn mae’r gwasgedd yn cael ei gadw’n gyson. Wrth i dymheredd y nwy gynyddu, mae’r cyfaint yn cynyddu. Mae’r graff isod yn dangos y canlyniadau.
Pe baem ni’n mesur y tymheredd mewn KELVIN yn hytrach na gradd Celsius (gweler yn nes ymlaen!), byddai’r graff yn dangos bod y cyfaint yn dyblu wrth i’r tymheredd ddyblu. Mae hyn yn golygu bod cyfaint mewn cyfrannedd union â’r tymheredd, felly gallwn ni ysgrifennu:
V = cysonyn T
Cyfuno’r tri chanlyniad Os ydym ni’n cyfuno canlyniadau/casgliadau pob un o’r tri ‘arbrawf’, rydym ni’n cael y canlyniad canlynol:
p V = cysonyn neu p1V1 = p2V2 T T1 T2 Sylwch I fod yn fanwl gywir, dim ond am nwy “delfrydol” mae hyn yn wir lle nad yw’r gronynnau’n effeithio ar ei gilydd rhwng gwrthdrawiadau, a lle mae eu maint yn fach iawn o’i gymharu â’r pellter (cyfartalog) rhyngddyn nhw. Fodd bynnag, mae’r ‘hafaliad nwy delfrydol’ hwn yn gweithio’n dda iawn yn y rhan fwyaf o sefyllfaoedd bob dydd.
Plymiwr YN cael symud
0
cm3
50 100
cm3
Corcyn neu gaead rwber Nwy
particles
Llosgydd Bunsen
Gwydr syringe
47
Tymheredd
Cyn gynted ag y sylwodd gwyddonwyr fod cysylltiad uniongyrchol rhwng tymheredd nwy ac egni cinetig cyfartalog y gronynnau yn y nwy hwnnw, gwnaethon nhw sylwi hefyd ei bod hi’n rhaid bod yna isafswm tymheredd. Rydym ni’n galw’r isafswm tymheredd hwn yn sero absoliwt, ac mae’n digwydd pan mae egni cinetig (cyfartalog) y gronynnau’n sero, h.y. maen nhw’n llonydd!
O ganlyniad i hyn, cynigiodd yr Arglwydd Kelvin (William Thomson) raddfa newydd ar gyfer tymheredd:
Mae graddfa Kelvin wedi’i diffinio fel mai sero Kelvin, neu ‘0 K’ yw tymheredd sero absoliwt, a bod newid o 1 °C yr un fath â newid o 1 K.
Mae hyn yna’n golygu bod rhewbwynt dŵr tua 273 K, a berwbwynt dŵr yw 373 K.
William Thomson, 1846
William Thomson, born 1824
Rhaid mesur y tymheredd mewn kelvin, K, er mwyn i unrhyw hafaliad yn yr
adran hon weithio.
Enghraifft
Mae tun o ffa pob yn cael ei adael wedi’i selio a’i osod mewn ffwrn ar ddamwain. Mae’r aer uwchben y ffa’n dechrau ar dymheredd ystafell, 18 ˚C, a gwasgedd atmosfferig (100kPa). Cyfrifwch wasgedd yr aer y tu mewn i’r tun pan mae’r tymheredd yn cyrraedd 220 ˚C. (Tybiwch nad yw’r cyfaint yn newid).
Yn gyntaf, rhaid i ni drawsnewid y tymereddau’n kelvin gan ddefnyddio’r wybodaeth ganlynol sydd ar dudalen 2 y papur arholiad: 18 ˚C = 18 + 273 = 291 K 220 ˚C = 220 + 273 = 493K Gan fod y cyfaint yn gyson, p1 = p2 T1 T2 Aildrefnu : p2 = T2 p1 = 493 x 100 000 = 169 415 Pa T1 291
Sylwch: Mae hyn yn debygol o achosi i’r tun ffrwydro, felly peidiwch â rhoi cynnig ar hyn gartref !!! ;-)
48
Amrywiad gwasgedd gyda chyfaint neu dymheredd
Egluro newid gwasgedd oherwydd newid cyfaint Pan mae cyfaint nwy’n lleihau (h.y. mae’r nwy’n cael ei gywasgu) mae’r gwasgedd yn cynyddu. I ddelweddu hyn, dychmygwch ddal pwmp beic â’r twll aer ar ben y pwmp wedi’i flocio – mae’r nwy (aer) y tu mewn i’r pwmp nawr wedi’i selio. Pe baech chi’n gwthio piston/handlen y pwmp i mewn, byddech chi’n lleihau cyfaint yr aer y tu mewn. Byddai hyn yn cynyddu gwasgedd y nwy y tu mewn i’r pwmp – byddech chi’n teimlo hwn yn ceisio gwthio’r piston/handlen yn ôl allan. Sut gallwn ni ddefnyddio damcaniaeth ginetig nwyon i egluro hyn?
Wrth i’r cyfaint leihau, mae’r un nifer o ronynnau nwy’n symud o gwmpas mewn lle llai, felly maen nhw’n agosach at ei gilydd. Os yw hyn yn digwydd ar dymheredd cyson, mae buanedd cyfartalog y gronynnau’n aros yr un faint. Fodd bynnag, nawr mae mwy o ronynnau’n taro pob uned arwynebedd o du mewn y cynhwysydd bob eiliad. Mae hyn felly’n golygu bod mwy o rym yn gweithredu ar yr arwyneb mewnol. Gan fod P = F / A , bydd y gwasgedd yn cynyddu.
Egluro newid gwasgedd oherwydd newid tymheredd Pan mae tymheredd nwy’n cynyddu, mae’r gwasgedd yn cynyddu.
Sut gallwn ni ddefnyddio damcaniaeth ginetig nwyon i egluro hyn?
Wrth i’r tymheredd gynyddu, mae buanedd cyfartalog y gronynnau’n cynyddu. Mae hyn yn golygu bod y gronynnau’n taro arwyneb mewnol y cynhwysydd yn amlach nag o’r blaen. Maen nhw hefyd yn taro’r arwyneb mewnol â mwy o rym nag o’r blaen. Mae’r ddau beth hyn yn golygu bod y gronynnau’n rhoi mwy o rym ar yr arwyneb mewnol. Gan fod P = F / A , mae’r gwasgedd felly’n cynyddu.
49
50
Cynhwysedd gwres penodol (sbesiffig)
Gwerth yw hwn a roddir i ddeunydd arbennig, sydd yn fesur o faint o egni gwres sydd angen ei i gynyddu tymheredd 1kg wrth 1 ˚C. Q = egni gwres unedau Jouleau, J m = mas unedau kilogramau, kg c = cynhwysedd gwres penodol unedau J / kg ˚C
= newid mewn tymheredd unedau ˚C e.e. mae gan ddŵr gynhwysedd gwres penodol o 4 200 J/kg ˚C sy'n golygu fod angen 4200 J o egni i gynyddu tymheredd y dŵr wrth 1 ˚C. Gwres cudd penodol
Gwres cudd ymdoddi penodol Diffinir hwn fel yr egni gwres sydd ei angen i newid mas o 1kg o’r sylwedd o solid ar ei ymdoddbwynt i hylif ar yr un tymheredd. Gwres cudd anweddu penodol Diffinir hwn fel yr egni gwres sydd ei angen i newid mas o 1kg o’r sylwedd o hylif ar ei ferwbwynt i anwedd ar yr un tymheredd. Yr hafaliad ar gyfer egni gwres cudd yw : lle mae, Q = Egni gwres unedau Jouleau , J m = mas unedau kilogramau, kg L = egni gwres cudd penodol unedau J / kg
Q = m L
Esbonio’r graff Mae’r gronynnau mewn solid yn cael eu dal mewn lle gan fondiau cryf (grymoedd electrostatig). Unwaith mae tymheredd y solid yn cyrraedd ei ymdoddbwynt, mae’r egni (gwres) ychwanegol yn cael ei ddefnyddio i dorri neu lacio’r bondiau yma yn hytrach na cynyddu egni cinetig (ac felly tymheredd) y gronynnau yn y solid.
Unwaith mae’r gronynnau i gyd yn medru llifo heibio’i gilydd, mae’r solid wedi ymdoddi i hylif.
Mae proses debyg yn digwydd ar y berwbwynt – unwaith mae’r hylif yn cyrraedd ei ferwbwynt, mae’r gwres sy’n llifo i mewn i’r hylif yna’n cael ei ddefnyddio i dorri’r bondiau sydd ar ôl yn gyfangwbl.
Unwaith mae’r holl fondiau wedi’i torri, mae’r hylif wedi newid yn nwy (neu anwedd).
Mae gwerth y gwres cudd anweddiad yn uwch na’r gwres cudd ymdoddiad oherwydd bod mwy o fondiau yn cael eu torri.
Q = m c
Maes magnetig yw ardal lle mae defnyddiau magnetig yn teimlo grym. Mae meysydd magnetig yn cael eu creu gan fagnetau, neu gan gerrynt yn llifo mewn gwifren. Dyma rai meysydd magnetig y dylech chi wybod amdanynt:
Barfagnet
Meysydd magnetig
Sylwch fod llinellau’r maes magnetig yn dangos tri pheth:
1 ) Siâp y maes
2 ) Y cyfeiriad – allan o begwn y Gogledd; i mewn i’r De.
3 ) Cryfder y maes – mae’r maes yn gryfach lle mae’r
llinellau’n agosach at ei gilydd.
N S
Gwifren hir, syth â cherrynt yn llifo drwyddi
Cyfeiriad y cerrynt
Mae maes magnetig yn cael ei greu o gwmpas y wifren
Sylwch fod llinellau’r maes yn mynd yn bellach oddi wrth ei gilydd wrth fynd yn bellach oddi wrth y wifren, gan fod y maes magnetig yn mynd yn wannach.
Coil hir (solenoid)
Sylwch fod llinellau’r maes y tu mewn i’r coil bron yn syth a pharalel – mae hyn yn dangos bod cryfder y maes magnetig yn gyson yn yr ardal hon. Sylwch hefyd fod y siâp yn debyg iawn i siâp y maes magnetig o gwmpas barfagnet.
Coil fflat
Golwg cynllun (trem aderyn)
Y coil fflat
Patrwm maes magnetig wedi’i
gynhyrchu gan goil fflat
Patrwm maes magnetig wedi’i gynhyrchu gan goil fflat
(Golwg cynllun)
Uned 1.9 – Electromagnetedd
51
Gallwn ni ddefnyddio effaith fagnetig trydan i gynhyrchu mudiant. Os yw gwifren sy’n cludo cerrynt yn cael ei rhoi ym maes magnetig magnet parhaol, bydd dau faes magnetig yn bodoli ar ben ei gilydd – un oherwydd y magnet parhaol, ac un oherwydd y trydan sy’n llifo yn y wifren. Mae hyn yn cynhyrchu grym ar y wifren, yn union fel mae grym yn cael ei gynhyrchu rhwng dau fagnet sy’n cael eu rhoi’n agos at ei gilydd.
Cerrynt i mewn
i’r wifren
Maes magnetig tuag i lawr
G
D
Gallwn ni gynyddu maint y grym ar y wifren drwy wneud un o dri pheth : 1. Cynyddu’r cerrynt 2. Cynyddu cryfder y maes magnetig 3. Cynyddu nifer y gwifrau yn y maes
Mae hyn yn arwain at yr hafaliad : F = B I L
F = grym ar y wifren, unedau Newtonau (N) I = current, unedau Ampau (A)
L = Hyd y wifren, unedau metrau (m) B = cryfder maes magnetig, unedau tesla (T)
Gallwn ni ddefnyddio’r grym sy’n cael ei gynhyrchu ar wifren i greu mudiant (cylchdroi), ac rydym ni’n galw hyn yn ‘Effaith Modur’.
Effaith Modur
Magnet parhaol
Gallwn ni ddefnyddio rheol llaw CHWITH Fleming i ragfynegi cyfeiriad y grym.
Os rhowch chi fawd a dau fys cyntaf y llaw chwith
ar ongl sgwâr i’w gilydd fel yn y diagram . . . .
mae’r bys cyntaf yn pwyntio i gyfeiriad y maes
(fy mys [mynegfys?] = maes y magnet)
mae’r ail fys i gyfeiriad llif y cerrynt
(ail fys = amperau: cerrynt)
ac mae’r bawd yna’n dangos cyfeiriad y grym/symudiad.
52
Wrth i gerrynt fynd drwy’r coil, mae grym yn gweithredu tuag i fyny ar un ochr i’r coil, a thuag i lawr ar yr ochr arall. Effaith y grymoedd hyn gyda’i gilydd yw gwneud i’r coil droi ar ei echel. Mae’r brwshys carbon yn lleihau traul ac yn rhoi cysylltiad trydanol.
Y Modur
Cwestiwn : Parwch bob label (17) â’r rhan gywir (ag) o’r
modur trydan c.u. syml isod :
1. Cymudadur (Modrwyau hollt)
2. Foltedd i mewn
3. Maes magnetig
4. Mudiant / Grym
5. Coil
6. Cerrynt trydanol
7. Brwshys
.
a
b
f
e
c
g
d
Mae’r cymudadur modrwy hollt yn cildroi cyfeiriad y cerrynt bob hanner tro ac yn sicrhau bod cyfeiriad y grym ar unrhyw wifren ar ochr chwith y modur tuag i fyny bob amser, a bod y grym ar yr ochr dde tuag i lawr bob amser. Mae hyn yn gwneud yn siŵr bod y coil yn troi’n gyson i un cyfeiriad.
G D
Brwshys
carbon
53
A
B
A
B
G G D D
Cymudadur
Os caiff gwifren fetel ei gorfodi i symud drwy faes magnetig (neu os caiff maes magnetig ei symud drwy wifren), bydd foltedd yn cael ei gynhyrchu ar draws y wifren. Os yw’r wifren hon yn rhan o gylched gyflawn, bydd y foltedd hwn yn gwthio cerrynt o gwmpas y gylched.
Dyma ffordd arall o ddweud hyn : “mae trydan yn cael ei anwytho (ei greu) wrth i wifren DORRI drwy faes magnetig”.
Anwythiad Electromagnetig
Llinellau maes magnetig
Mae’r wifren yn cael ei gorfodi tuag i
lawr, gan dorri drwy’r maes.
Fel mae’r diagramau isod yn ei ddangos, nid yw’n gwneud gwahaniaeth ai magnet sy’n troi mewn coil, neu goil sy’n troi mewn maes magnetig, mae’r effaith yr un fath – mae trydan yn cael ei anwytho yn y coil.
‘Dynamo’ ar olwyn beic
Generadur bach, e.e. tortsh weindio
Mae generaduron yn rhan hanfodol o bob gorsaf drydan (heblaw rhai solar ffotofoltaidd). Mae’r llun isod yn dangos tyrbin gwynt – mae’r generadur i’w weld yn y cefn.
Dyma eneradur o orsaf trydan dŵr
G D
0 1
2
1
2 mA
Gwifren
G D
coil yn cylchdroi
brwshys
carbon
modrwyau
cyswllt
Coil
54
Pa fath o foltedd/cerrynt allbwn mae generadur yn ei gynhyrchu? Fel rheol, bydd y mudiant mewn cylch sy’n digwydd mewn generaduron yn cynhyrchu foltedd neu gerrynt eiledol. Mae ‘eiledol’ yn golygu bod cyfeiriad y cerrynt/foltedd yn newid yn rheolaidd. Yn y rhan fwyaf o eneraduron, mae’r mudiant mewn cylch hefyd yn golygu bod maint y cerrynt allbwn yn newid yn gyson – mae’r dudalen nesaf yn egluro hyn. Dyma graff sy’n dangos allbwn nodweddiadol generadur :
55
Sylwch ar effaith dyblu buanedd cylchdroi’r generadur. Mae un ‘cylchdro’ neu gylch yn cymryd 2 eiliad (yn hytrach na 4s). Hefyd, mae’r foltedd brig nawr ddwywaith mor fawr gan fod y coil yn y generadur yn torri drwy’r maes magnetig ddwywaith mor gyflym – gweler pwynt 1 ar frig y dudalen !
Mae’r foltedd/cerrynt allbwn mewn cyfrannedd (bydd dyblu un newidyn yn dyblu’r foltedd/cerrynt) â :
1. buanedd y cylchdroi
2. nifer y troadau ar y coil
ac mae’n cynyddu os yw cryfder y maes magnetig neu arwynebedd y coil yn cynyddu. Mae rhoi craidd haearn hefyd yn cynyddu’r allbwn. Gallwn ni ddefnyddio rheol llaw DDE Fleming i ragfynegi cyfeiriad y cerrynt sy’n cael ei anwytho. Os rhowch chi fawd a dau fys cyntaf y llaw dde ar ongl sgwâr i’w gilydd fel yn y diagram, . . . mae’r bys cyntaf yn pwyntio i gyfeiriad y maes (fy Mys [mynegfus?] = Maes magnetig) mae’r bawd yn dangos cyfeiriad y mudiant ac mae’r ail fys i gyfeiriad llif y cerrynt
Generaduron
Generaduron
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
0 90180270360450540630720810
Voltage (V)
Time (s)
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
0 90180270360450540630720810
Voltage (V)
Time (s)
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
0 90180270360450540630720810
Voltage (V)
Time (s)
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
0 90180270360450540630720810
Voltage (V)
Time (s)
A B
G
_
D
A
B
G
_
D
Mae’r coil yn torri drwy linellau maes magnetig ar ei gyfradd uchaf, felly dyma pryd mae’n cynhyrchu’r
foltedd/cerrynt uchaf.
Mae ochr “A” y coil yn dal i dorri tuag i fyny drwy linellau’r maes magnetig,
felly mae’r foltedd yn dal i fod yn bositif. Fodd bynnag, oherwydd yr ongl, dydy’r coil ddim yn torri’r
llinellau mor gyflym ag o’r blaen, felly mae llai o foltedd.
G
_ D
A
B A
G
_
D
G
_ D
A
Dydy’r coil ddim yn torri llinellau maes – dim ond symud i’r un cyfeiriad
â nhw o’r Gogledd i’r De. Mae hyn yn golygu nad oes DIM foltedd yn cael ei gynhyrchu.
Deall siâp foltedd allbwn generadur
A
B
G
_
D
Unwaith eto mae’r llinellau’n cael eu torri ar y gyfradd uchaf, ond mae ochr “A” y
coil nawr yn torri tuag i lawr drwy’r maes magnetig.
Mae hyn yn newid cyfeiriad y foltedd.
G
_ D
A
G
_ D
A
Foltedd
amser
Foltedd
amser
Foltedd
amser
Foltedd
amser
56
Dyfais yw newidydd sy’n defnyddio’r ffaith y gallwn ni greu (anwytho) trydan â maes magnetig sy’n newid. Rydym ni’n defnyddio newidyddion i gynyddu (codi) neu leihau (gostwng) y foltedd. Dyma ddiagram o newidydd lle mae dau goil gwahanol wedi’u dirwyn o gwmpas dwy ochr yr un darn o ‘graidd’ haearn solid:
Dyma newidydd mawr yn y Grid Cenedlaethol …… …… a dyma newidydd bach – gwefrydd ffôn
Gallai cwestiwn arholiad arddull “ACY” ofyn i chi egluro sut mae trydan yn cael ei greu yn y coil eilaidd. Dyma enghraifft o ateb wedi’i strwythuro’n dda:
Hefyd, bydd maint y foltedd allbwn hwn o’i gymharu â’r foltedd sylfaenol yn dibynnu ar nifer y troeon yn y coil eilaidd o’i gymharu â’r coil sylfaenol. lle V1 = foltedd ar draws y coil sylfaenol V2 = foltedd ar draws y coil eilaidd N1 = nifer y troadau ar y coil sylfaenol N2 = nifer y troadau ar y coil eilaidd
Mae’r cerrynt eiledol yn y coil sylfaenol yn creu maes magnetig newidiol o’i gwmpas. Mae haearn yn ddefnydd magnetig, felly mae’n trosglwyddo’r maes magnetig hwn yn rhwydd i’r coil eilaidd. Mae’r maes magnetig sy’n newid yn gyson o gwmpas y coil eilaidd yn anwytho foltedd yn y coil hwn.
Enghraifft : Mae foltedd mewnbwn (sylfaenol) gwefrydd ffôn yn 240V (prif gyflenwad). Mae
angen i’r allbwn fod yn 4.8 V. Cyfrifwch “N2” (nifer y troadau ar y coil eilaidd) os yw N1 = 2000.
N2 = N1 x V2 = 2000 x 4.8 = 40 tro V1 240
Foltedd sylfaenol
(mewnbwn)
Foltedd eilaidd
(allbwn)
Craidd haearn wedi’i lamineiddio
( lleihau colledion gwres)
230 V
Coil sylfaenol
Coil eilaidd
Defnyddio Anwythiad - NEWIDYDDION
V1 = N1
V2 N2
57