الطاقة الكهربائية: ما هي ، الصيغة ، الحساب

الطاقة الكهربائية يكون الكمية المادية التي تقيس مقدار الطاقة التي تحتاجها الدائرة الكهربائية للعمل خلال فترة زمنية معينة ، التأثير وبالتالي في استهلاك الطاقة الكهربائية للأجهزة الكهربائية. كلما زادت الطاقة الكهربائية ، زاد إنفاق الطاقة. الطاقة الكهربائية يمكن استخدامها لحساب الطاقة المستهلكة في التركيبات الكهربائية.

اقرأ أيضا: نصائح لتوفير الكهرباء

ملخص الطاقة الكهربائية

• أ قوة تقيس الكهرباء كمية الطاقة الكهربائية التي يتم توصيلها إلى الدوائر الكهربائية خلال فترة زمنية.

• وحدة قياس الطاقة الكهربائية هي الواط.

• يمكن حساب القدرة الكهربائية من العلاقات بين المقاومة الكهربائية والجهد الكهربائي والتيار الكهربائي.

• يمكن أن تكون الطاقة الكهربائية نشطة أو متفاعلة أو ظاهرة.

• القوة النشطة هي تلك المستخدمة في تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة مفيدة أخرى ، مسببة الضوء والحركة والحرارة ، وتقاس بالكيلوواط (كيلوواط).

• القوة التفاعلية هي القوة غير المجدية ، والتي لم يتم استخدامها بواسطة القوة النشطة ، ويتم قياسها بالكيلو فولت-أمبير التفاعلي (كيلو فولت).

• القوة الظاهرة هي الطاقة الناتجة في دائرة كهربائية ، وتُقاس بالكيلوواط أمبير (كيلوواط أ).

ما هي الطاقة الكهربائية؟

الطاقة الكهربائية أ الكمية المادية العددية التي تقيس مقدار طاقة الكهرباء الممنوحة ل الدوائر الكهربائية خلال فترة زمنية. كلما زادت الطاقة الكهربائية للجهاز ، زادت الطاقة التي يستهلكها. هذا هو السبب في أن الدشات ومكيفات الهواء هي أكبر مستهلك للكهرباء المنزلية.

وحدة قياس الطاقة الكهربائية

وفق النظام الدولي للوحدات (SI), وحدة قياس الطاقة الكهربائية هي الواط.، ممثلة بالحرف W ، تكريما للعالم جيمس وات (1736-1819) ، الذي حصل على براءة اختراع لآلة النسخ والمحرك الدوار وغيرها ، وأتقن المحرك البخاري.

ما هي معادلات الطاقة الكهربائية؟

→ الطاقة الكهربائية المتعلقة بالمقاومة الكهربائية والتيار الكهربائي

\ (P = R \ cdot أنا ^ 2 \)

• ص → الطاقة الكهربائية ، تقاس بالواط \ ([W] \).

• ص → المقاومة الكهربائية ، مقاسة بالأوم \([Ω ]\).

• أنا → التيار الكهربائي ، يقاس بالأمبير \([أ ]\).

← الطاقة الكهربائية المتعلقة بالجهد الكهربائي والمقاومة الكهربائية

\ (P = \ فارك {U ^ 2} R \)

• ص → الطاقة الكهربائية ، تقاس بالواط \ ([W] \).

• يو ← الجهد الكهربائي ، يقاس بالفولت \([الخامس]\).

• ص → المقاومة الكهربائية ، مقاسة بالأوم \([Ω ]\).

→ الطاقة الكهربائية المتعلقة بالجهد الكهربائي والتيار الكهربائي

\ (P = i \ cdot ∆U \)

• ص → الطاقة الكهربائية ، تقاس بالواط \ ([W] \).

• أنا → التيار الكهربائي ، يقاس بالأمبير \([أ ]\).

• \ (∆U \) ← فرق الجهد الكهربائي ، ويسمى أيضًا فرق الجهد الكهربي ، ويقاس بالفولت \([الخامس]\).

→ الطاقة الكهربائية المتعلقة بالطاقة والوقت

\ (P = \ فارك {E} {∆t} \)

• ص → الطاقة الكهربائية ، تقاس بالكيلوواط \ ([كيلوواط] \).

• و → الطاقة ، تقاس بالكيلوواط في الساعة \ ([كيلوواط ساعة] \).

• ر → اختلاف الوقت ، يقاس بالساعات \ ([H] \).

كيف تحسب الطاقة الكهربائية؟

الطاقة الكهربائية يتم احتسابها وفقًا للمعلومات الواردة في البيانات. إذا كان تمرينًا على استهلاك الطاقة الكهربائية ، فسنستخدم معادلة الطاقة الكهربائية المتعلقة بتغير الطاقة والوقت. ومع ذلك ، إذا كان تمرينًا حول الدوائر الكهربائية ، فسنستخدم الصيغ المتعلقة بالطاقة الكهربائية التوتر الكهربائي, التيار الكهربائي و / أو المقاومة الكهربائية. أدناه ، سنرى أمثلة على هذين الشكلين.

• مثال 1:

ما هي الطاقة الكهربائية للاستحمام الذي يستهلك طاقة شهرية 22500 واط ، يتم تشغيله كل يوم لمدة 15 دقيقة؟

دقة:

أولاً ، لنحول الدقائق إلى ساعات:

\ (\ فارك {15 \ دقيقة} {60 \ دقيقة} = 0.25 \ ساعة \)

نظرًا لأنه متصل كل يوم ، سيكون لدينا شهريًا:

\ (0.25 \ ح \ س دوت 30 \ يوم = 7.5 \ ح \)

بعد ذلك ، سنحسب الطاقة الكهربائية ، باستخدام الصيغة التي تربطها بتغير الطاقة والوقت:

\ (P = \ فارك {E} {∆t} \)

\ (P = \ فارك {22500} {7.5} \)

\ (P = 3 \ kW \)

الدش الكهربائي بقوة كهربائية تبلغ 3 كيلو واط أو 3000 واط.

• المثال 2:

ما هي الطاقة والجهد الكهربائي في دائرة بها مقاومة 100Ω تحمل تيارًا مقداره 5أ?

دقة:

أولاً ، نحسب الطاقة الكهربائية باستخدام الصيغة التي تربطها بالمقاومة الكهربائية والتيار الكهربائي:

\ (P = R \ cdot أنا ^ 2 \)

\ (P = 100 \ cdot 5 ^ 2 \)

\ (P = 100 \ cdot 25 \)

\ (P = 2500 \ W \)

\ (P = 2.5 \ kW \)

ثم نحسب الجهد الكهربائي باستخدام الصيغة التي تربطه بالطاقة الكهربائية والمقاومة الكهربائية:

\ (P = \ فارك {U ^ 2} R \)

\ (2500 = \ frac {U ^ 2} {100} \)

\ (U ^ 2 = 2500 \ cdot 100 \)

\ (ش ^ 2 = 250000 \)

\ (U = \ sqrt {250000} \)

\ (U = 500 \ V \)

ومع ذلك ، يمكن أيضًا حساب الجهد الكهربائي باستخدام الصيغة التي تربطه بالطاقة الكهربائية والتيار الكهربائي:

\ (P = i \ cdot ∆U \)

\ (2500 = 5 \ cdot ∆U \)

\ (∆U = \ فارك {2500} 5 \)

\ (∆U = 500 \ V \)

نرى أيضا:قانون أوم الأول - علاقة المقاومة الكهربائية بالجهد الكهربائي والتيار الكهربائي

أنواع الطاقة الكهربائية

يمكن تصنيف الطاقة الكهربائية على أنها قوة نشطة أو طاقة تفاعلية أو قوة ظاهرة.

→ الطاقة الكهربائية النشطة

الطاقة الكهربائية النشطة ، وتسمى أيضًا الطاقة الكهربائية الفعلية أو المفيدة، هو الذي ينتقل إلى تكلفة قادرة على تحويل الطاقة الكهربائية إلى شكل آخر من أشكال الطاقة التي يمكن استخدامها (عمل مفيد) ، وإنتاج الضوء والحركة والحرارة. يقاس بالكيلووات (كيلوواط).

→ الطاقة الكهربائية التفاعلية

الطاقة الكهربائية التفاعلية ، وتسمى أيضًا طاقة كهربائية غير مجدية، هو ما لم يتم استخدامه في عملية تحويل الطاقة الكهربائية إلى أشكال أخرى من الطاقة المفيدة ، حيث يتم تخزينها و أعيد تأسيسه في المولد ، ليكون بمثابة المسار الثابت الذي تأخذه الطاقة النشطة للقيام بعمل مفيد ولجذب ملفات معدات. يقاس بالكيلوفولت أمبير التفاعلي (كيلو فولت).

→ الطاقة الكهربائية الظاهرة

الطاقة الكهربائية الظاهرة هي الطاقة الكلية في الدائرة ، و مجموع القوة النشطة والقوة التفاعلية. يقاس بالكيلوواط أمبير (kWA).

تمارين حلها على الطاقة الكهربائية

السؤال رقم 1

(PUC)

يتم توليد الكهرباء باستخدام الضوء باستخدام خلايا حساسة للضوء ، تسمى الخلايا الشمسية الكهروضوئية. تتكون الخلايا الكهروضوئية بشكل عام من مواد شبه موصلة لها خصائص بلورية وترسبت على السيليكا. هذه الخلايا ، المجمعة في وحدات أو لوحات ، تشكل الألواح الشمسية الكهروضوئية. إن كمية الطاقة التي تولدها الألواح الشمسية محدودة بقوتها ، أي أن لوحة 145 واط ، مع ست ساعات مفيدة من ضوء الشمس ، تولد ما يقرب من 810 واط في اليوم.

مصدر: http://www.sunlab.com.br/Energia_solar_Sunlab.htm

تحقق من عدد الساعات التي يمكن أن تحتفظ بها اللوحة الموصوفة بمصباح فلورسنت 9 وات.

أ) 9 صباحا

ب) 6 مساءا

ج) 58 ساعة

د) 90 ساعة

دقة:

البديل د

سنحسب الطاقة التي توفرها اللوحة الكهربائية باستخدام الصيغة التي تربطها بالطاقة والوقت:

\ (P = \ فارك {E} {∆t} \)

بقوة 810 واط تقريبًا في اليوم ، لدينا طاقة:

\ (810 = \ frac {E} {24} \)

\ (E = 810 \ cdot 24 \)

\ (E = 19 \ 440 \ W \ cdot ح \)

إذن ، استهلاك الطاقة للمصباح خلال النهار هو:

\ (9 = \ فارك {E} {24} \)

\ (E = 9 \ cdot 24 \)

\ (E = 216 \ W \ cdot ح \)

معادلة كمية الطاقة التي تولدها الألواح باستهلاك الطاقة للمصابيح ، نحصل على:

\ (19440 = 216 \ cdot t \)

\ (ر = 90 \ ح \)

وبالتالي ، تعمل المصابيح لمدة 90 ساعة عند توصيلها باللوحة.

السؤال 2

(IFSP) عند دخول متجر مواد البناء ، يرى كهربائي الإعلان التالي:

حفظ: مصابيح الفلورسنت 15 وات لها نفس السطوع (الإضاءة)
من المصابيح المتوهجة 60 وات.

وفقًا للإعلان ، من أجل توفير الكهرباء ، يقوم الكهربائي بتغيير المصباح الكهربائي متوهج بواسطة الفلورسنت ويخلص إلى أنه في غضون ساعة واحدة ، سيكون توفير الطاقة الكهربائية ، بالكيلووات ساعة ، في

أ) 0.015.

ب) 0.025.

ج) 0.030.

د) 0.040.

هـ) 0.045.

دقة:

البديل ه

لحساب توفير الطاقة الكهربائية ، سنقوم أولاً بحساب إنفاق الطاقة للمصباح الفلوري والمتوهج ، باستخدام صيغة الطاقة الكهربائية:

\ (P = \ فارك {E} {∆t} \)

\ (E = P \ cdot ∆t \)

طاقة المصباح الفلوريسنت هي:

\ (E_ {الفلورسنت} = P \ cdot ∆t \)

\ (E_ {فلورسنت} = 15 \ cdot1 \)

\ (E_ {الفلورسنت} = 15 \ Wh \)

للحصول على القيمة بالكيلوواط / ساعة ، نحتاج إلى القسمة على 1000 ، لذلك:

\ (E_ {fluorescent} = \ frac {15 \ Wh} {1000} = 0.015 \ kWh \)

طاقة المصباح المتوهج هي:

\ (E_ {متوهجة} = ف \ cdot∆t \)

\ (E_ {متوهجة} = 60 \ cdot1 \)

\ (E_ {متوهجة} = 60 \ ساعة \)

لإيجاد القيمة بالكيلوواط / ساعة ، نحتاج إلى القسمة على 1000 ، لذلك:

\ (E_ {incandescent} = \ frac {60 \ Wh} {1000} = 0.060 \ kWh \)

لذلك ، فإن توفير الطاقة هو:

\ (الاقتصاد = E_ {المتوهجة} -E_ {الفلورسنت} \)

\ (الاقتصاد = 0.060-0.015 \)

\ (الاقتصاد = 0.045 \)

بقلم باميلا رافايلا ميلو
مدرس الفيزياء

مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencia-eletrica.htm