قانون القدرة الكهربائية

قانون القدرة الكهربائية

قوانين حساب القدرة الكهربائية

تُعرف القدرة الكهربائية (بالإنجليزية: Electric power) على أنها الشغل المبذول في تحويل الطاقة من شكل إلى آخر، إذ يُمكن حساب القدرة الكهربائية باستخدام العديد من القوانين.[١]

القوانين الأساسية لحساب القدرة الكهربائية

يُمكن حساب القدرة الكهربائية باستخدام قانون يربط بين التيار والجهد، كما هو موضح في العلاقة الآتية:[٢]

القدرة الكهربائية = الجهد الكهربائي × التيار الكهربائي

وبالرموز:

ق = ج × ت

حيث إن:

  • ق: القدرة الكهربائية (بالإنجليزية: Power)، وتُقاس بوحدة الواط.
  • ج: الجهد الكهربائي (بالإنجليزية: Volt)، ويُقاس بوحدة الفولت.
  • ت: التيار الكهربائي (بالإنجليزية: Electric Current)، ويُقاس بوحدة الأمبير.

كما يُمكن حساب القدرة الكهربائية أيضًا باستخدام قانون يربط بين الجهد والمقاومة، كما هو موضح في العلاقة الآتية:[٣]

القدرة الكهربائية = الجهد² / المقاومة

وبالرموز:

ق = ج² / م

حيث إنّ:

  • ق: القدرة الكهربائية (بالإنجليزية: Power)، وتُقاس بوحدة الواط.
  • ج: الجهد الكهربائي (بالإنجليزية: Volt)، ويُقاس بوحدة الفولت.
  • م: المقاومة الكهربائية (بالإنجليزية: Resistance)، وتُقاس بوحدة الأوم.

كما يُمكن حساب القدرة الكهربائية أيضًا باستخدام قانون يربط بين التيار والمقاومة، كما هو موضح في العلاقة الآتية:[٣]

القدرة الكهربائية = المقاومة × التيار²

وبالرموز:

ق = م × ت²

حيث إنّ:

  • ق: القدرة الكهربائية (بالإنجليزية: Power)، وتُقاس بوحدة الواط.
  • م: المقاومة الكهربائية (بالإنجليزية: Resistance)، وتُقاس بوحدة الأوم.
  • ت: التيار الكهربائي (بالإنجليزية: Electric Current)، ويُقاس بوحدة الأمبير.

قانون حساب القدرة الكهربائية من الطاقة الكهربائية

يتمثل الترابط بين القدرة والطاقة، بقدرة جهاز كهربائي معين على تحويل التيار الكهربائي المار فيه إلى شكل آخر من أشكال الطاقة، مثل القدرة الكهربائية لجهاز مجفف الشعر؛ حيث يقوم بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية.[٤]

ويُمكن حساب القدرة الكهربائية باستخدام قيمة الطاقة الكهربائية باستخدام القانون الآتي:[٥]

القدرة الكهربائية = الطاقة الكهربائية / الزمن

وبالرموز:

ق = ط / ز

حيث إنّ:

  • ق: القدرة الكهربائية (بالإنجليزية: Power)، وتُقاس بوحدة الواط.
  • ط: الطاقة الكهربائية (بالإنجليزية: Electric Energy)، وتُقاس الطاقة بوحدة الجول.
  • ز: الزمن (بالإنجليزية: Time)، ويُقاس بالثانية.

قانون حساب القدرة الكهربائية من الشغل المبذول

تُمثل القدرة الكهربائية الشغل المبذول خلال وحدة الزمن، ويُمكن حسابها باستخدام القانون الآتي:[٦]

القدرة الكهربائية = الشغل / الزمن

وبالرموز:

ق = ش / ز

حيث إن:

  • ق: القدرة الكهربائية (بالإنجليزية: Power)، وتُقاس بوحدة الواط.
  • ش: الشغل الكهربائي المبذول (بالإنجليزية: Work)، ويُقاس بوحدة الجول.[٧]
  • ز: الزمن (بالإنجليزية: Time)، ويُقاس بالثانية.


أمثلة على استخدام قوانين حساب القدرة الكهربائية 

حساب قيمة الجهد الكهربائي

مصباح كهربائي يسير خلاله تيار كهربائي مقداره 30 أمبير، كم قيمة فرق الجهد الكهربائي الذي يبذله هذا المصباح كي يضيء، إذا علمت أن القدرة الكهربائية له تساوي 1500 واط؟

الحل:

  • كتابة القانون:

القدرة الكهربائية = الجهد الكهربائي × التيار الكهربائي

  • تعويض المعطيات:

1500 = ج × 30

  • إيجاد الناتج:

الجهد الكهربائي = 50 فولت

حساب قيمة المقاومة الكهربائية

دارة كهربائية يمر فيها تيار كهربائي قيمته 80 أمبير، كم قيمة المقاومة الكهربائية لهذه الدارة الكهربائية، إذا علمت أن القدرة الكهربائية تساوي 6400 واط؟

الحل:

  • كتابة القانون:

القدرة الكهربائية = المقاومة × التيار²

  • تعويض المعطيات:

6400 = ²80× المقاومة المقاومة = 6400 / 6400

  • إيجاد الناتج:

المقاومة الكهربائية = 1 أوم

حساب قيمة القدرة الكهربائية

المثال (1):

جهاز مايكروويف كهربائي يعمل على فرق جهد 200 قولت، وتبلغ قيمة مقاومته الكهربائية 300 أوم، احسب قيمة القدرة الكهربائية الخاصة بهذا الجهاز؟

الحل:

  • كتابة القانون:

القدرة الكهربائية = مربع الجهد / المقاومة

  • تعويض المعطيات:

القدرة الكهربائية = ²200 / 300 القدرة الكهربائية = 40000 / 300 القدرة الكهربائية = 400 / 3

  • إيجاد الناتج:

القدرة الكهربائية = 133.333333 واط

المثال (2):

جهاز كهربائي يبذل شغلًا مقداره 200 جول خلال زمن مقداره 20 ث، كم قيمة القدرة الكهربائية لهذا الجهاز؟

الحل:

  • كتابة القانون:

القدرة الكهربائية = الشغل / الزمن

  • تعويض المعطيات:

القدرة الكهربائية = 200 / 20

  • إيجاد الناتج:

القدرة الكهربائية = 10 واط

المثال (3):

يتحرك التيار في دارة كهربائية من النقطة (أ) إلى النقطة (ب) خلال 10 ث، قاطعًا مسافة مقدارها 1 م، إذا علمت أن القوة المبذولة تُساوي 60 نيوتن، احسب القدرة الكهربائية لهذه الدارة؟

الحل:

  • حساب الشغل:

الشغل = القوة × الإزاحة الشغل = 60 × 10 الشغل = 600 نيوتن / م

  • حساب القدرة الكهربائية:

القدرة الكهربائية = الشغل / الزمن القدرة الكهربائية = 600 / 10 القدرة الكهربائية = 60 واط

المثال (4):

يسير تيار كهربائي في دارة كهربائية مقاومتها 40 أوم، حيث يبذل هذا التيار شغلًا مقداره 30 جول خلال 10 ث، احسب قيمة القدرة الكهربائية التي تمتلكها هذه الدارة الكهربائية؟

الحل:

  • حساب شدة التيار الكهربائي:

التيار الكهربائي = الشغل / الزمن التيار الكهربائي = 30 / 10 التيار الكهربائي = 3 أمبير

  • حساب القدرة الكهربائية:

القدرة الكهربائية = المقاومة × التيار² القدرة الكهربائية = 40 × ²3 القدرة الكهربائية = 360 واط

حساب قيمة الطاقة الكهربائية

مقاومة كهربائية مقدارها 20 أوم يسير من خلالها تيار كهربائي تبلغ شدته 10 أمبير، احسب قيمة الطاقة الكهربائية المبذولة من قبل هذه المقاومة خلال مدة زمنية قدرها 3 ثواني؟

الحل:

  • حساب القدرة الكهربائية:

القدرة الكهربائية = المقاومة × التيار² القدرة الكهربائية = 20 × ²10 القدرة الكهربائية = 2000 واط

  • حساب الطاقة الكهربائية:

القدرة الكهربائية = الطاقة الكهربائية / الزمن 2000 = الطاقة الكهربائية / 3 الطاقة الكهربائية = 2000 × 3 الطاقة الكهربائية = 6000 جول

المراجع

  1. "Electric power", britannica, 4/12/2019, Retrieved 21/10/2021. Edited.
  2. "Calculating Electric Power", allaboutcircuits, Retrieved 21/10/2021. Edited.
  3. ^ أ ب ALMAKKI (18/12/2019), "Electric Power", circuitglobe, Retrieved 21/10/2021. Edited.
  4. "20.13 Electric Power and Electrical Energy Use", ck12, 15/10/2019, Retrieved 2/11/2021. Edited.
  5. "Electric Energy Equation", fire2fusion, Retrieved 1/11/2021. Edited.
  6. "Electric Power", circuitglobe, Retrieved 1/11/2021. Edited.
  7. Erik Gregersen (12/5/2020), "work", britannica, Retrieved 1/11/2021. Edited.
388 مشاهدة
للأعلى للأسفل