الطاقه الكهربائيه
بوجود الجهد الكهربائي يؤدي الى مرور تيار كهربائي عن طريق مواد موصلة التي تعتبر مقاومة. لكي يتغلب التيار على هذه المقاومة يجب بذل طاقة كهربائية.
هذه الطاقة الكهربائية تسمى: القدرة لانجاز عمل كهربائي , مثال على ذلك :
الضوء الكهربائي, تسخين كهربائي أو تشغيل محرك كهربائي.
الطاقة الكهربائية المبذولة عن طريق مصدر جهد تُستهلك عن طريق الاجهزة الكهربائية على جميع أنواعها.
الطاقة الكهربائية يُرمز لها بالحرف((w وهي مُزودة عن طريق شركة الكهرباء الى الصناعة واضاءة الشوارع والاستهلاك العام في البيوت بواسطة الشبكة الكهربائية.
كلما كان مصدر الجهد (U)كبيراً تكون الطاقة((w أيضاً كبيرة التي يستهلكها الجهاز المربوط لمصدر الجهد . لذلك نقول ان الطاقة تتناسب تناسب طردي مع الجهد, وأيضاً كلما كانت الشحنة الكهربائية ((Q المُزودة للجهاز كبيرة تكون الطاقة أيضاً كبيرة التي يستهلكُها الجهاز.
أمامنا ثلاث عوامل التي تربطهم علاقة , أي أن الطاقة الكهربائية ((w تتناسب تناسب طردي للجهد (U) وللشحنة ((Q أيضاً, لذلك نستطيع أن نكتب
w = u . Q
ومعروف أن الشحنة الكهربائية تساوي حاصل ضرب قيمة التيار ومدة الزمن الذي مرَّ بها Q = I . t: , نعوِّض هذا التعبير بالمعادلة الاخيرة ونحصل :
w = u . Q = u . I t
نرى أن الطاقة الكهربائية المبذولة في جهاز ما تكون ذات علاقة طردية مع الجهد المزوَّد الى الجهاز الكهربائي وقيمة التيار ومدة الزمن الذي مر به التيار من خلال ذلك الجهاز.
وحدات الطاقه الكهربائيه
وحدة الطاقه الكهربائيه تسمى [ جاول ] او بالحرف [ J ] .
[ جاول] واحد هوالطاقه المبذوله بجهاز كهربائي عندما يكون الجهد بقيمة [فولط]
واحد يؤدي الى مرور تيار من خلال هذا الجهاز بقيمة [امبير] واحد ومده من الزمن ثانيه واحده .
W= U . I .t
W - الطاقه الكهربائيه بوحدات [جاول] او [ J] .
U - الجهد الكهربائي بوحدات [فولط] او [v] .
I - قيمة التيار بوحدات [امبير] او [A] .
t – الزمن بوحدات [ثواني] [sec] .
مثال:-
احسب الطاقة المستهلكة عن طريق جهاز كهربائي المربوط بمصدر جهد12[v]
وبمدة زمن 10 [sec] اذا كانت قيمة التيار المار من خلاله هي 2 [A] .
W = U . I . t = 12 . 2 . 10 = 240[J]
القدرة الكهربائية
القدرة الكهربائية يُرمز لها بالحرف P]] وهو الطاقة المبذولة بجهاز كهربائي بوحدة زمن , وبمعنى اخر يمكن القول ان القدرة الكهربائية هي الطاقة المستهلكة عن طريق الجهاز بوحدة زمن .
ولذلك :
P = W / t = U . I . t / t = U . I
نلاحظ ان القدرة الكهربائية المستهلكة عن طريف جهاز كهربائي تساوي حاصل ضرب الجهد المزوَّد للجهاز وقيمة التيار المار من خلاله.
وحدة القدرة الكهربائية تسمى ]واط[ او W]] .
[واط] واحد هو القدرة المبذولة بجهاز كهربائي عندما جهد كهربائي بقيمة [فولط] واحد يؤدي لمرور تيار بقيمة [امبير] واحد من خلال الجهاز .
لذلك:
P = U . I
P- القدرة الكهربائية بوحدات [ واط ] [ W] .
U- الجهد الكهربائي بوحدات [ فولط ] [ V] .
I – قيمة التيار بوحدات[امبير] [ A] .
من خلال هذه المعادلة نستنتج ان :
U = P / I
I = P / U
نلاحظ في اغلب الاحيان ان الاجهزة الكهربائية مزودة بلافتة صغيرة التي يكتب عليها عادة الجهد الذي يجب ربطه ( توصيله ) بالجهاز والقدرة الكهربائية لهذا الجهاز, هذه المعطيات مهمة جداً لكي نتعرف على عمل الجهاز .
نفترض ان لدينا جهاز كهربائي الذي كُتب على لافتته جهد 220 [فولط ] هذا الجهاز اذا ربط بجهد اكبر من 220 [فولط ] يمكن ان نسسب له ضرر او حتى حرقه واذا ربط بجهد اقل من 220 [فولط ] فانه لا يعمل كما يجب .
بمساعدة هذه المعادلة وقانون اوم يمكن استنتاج معادلتان اضافيتان P = U . I
وبواسطتهم نستطيع ان نجد قدرة جهاز معين عندما يكون معروف لدينا الجهد المُزوَّد له ومقاومته او عندما يكون معروف لدينا قيمة التيار المار من خلاله ومقاومته.
P = U . I
I = U / R قانون اوم :
2
P = U . I = U . U / R = U / R
2
P = U / R
U = I . R قانون اوم :
P = U . I
2
P = U . I = I . R . I = I . R
2
P = I . R
احدى الظواهر السلبية التي يسببها التيار الكهربائي هي ارتفاع حرارة الاسلاك او الجهاز الذي يمر من حلاله التيار وهذه الحرارة غير مستغلة مما يؤدي الى خسارة في الطاقة .
يمكن معرفة القدرة الضائعة في اسلاك الشبكة الكهربائية بواسطة المعادلة:
2
P = I . R
واذا اردنا معرفة خسارة الطاقة [ ] بمدة زمن [ ]
2
W=I . R . t
W= P . t
الطاقه الكهربائيه بوحدات [ ] W
القدره بوحدات [ ] P
الزمن بوحدات [ ]t
معنى هذه المعادله هو ان الطاقه الكهربائيه المستهلكه عن طريق الجهاز تساوي حاصل ضرب قدرة الجهاز ومدة زمن عمله .
الوحده [جاول] والتي تسمى ايضاً [واط - ثوان] هي وحده صغيره جداً لذلك يوجد وحده كبيره وهي [كيلو واط ساعه] او [ ]
مثال :
فرن كهربائي قدرته 2 [ كياو واط ] رُبط لشبكه الكهربائيه لمدة 3 ساعات , احسب الطاقه الكهربائيه المستهلكه عن طريق الفرن .
الحل :-
W = p. t 6=3. 2 =
رد مع اقتباس
مواقع النشر (المفضلة)