محتويات
مفهوم القدرة الكهربائية
تُولِّد الدارة الكهربائية التيار الكهربائي، ويتدفّق من خلال الأسلاك بنسبة أو مقدار مُعيّن خلال مدة زمنية مُعيّنة، وهذا التدفّق يُسمّى بالقدرة الكهربائية (بالإنجليزية: Electric Power)، أيّ أنه معدل نقل الطاقة الكهربائية خلال مدة زمنية، كما تُعرّف القدرة الكهربائية بأنّها الطاقة المُتولّدة من خلال تحويل أو انتقال الطاقة الكهربائية لأشكال أخرى من الطاقة، أيّ معدل تحويل الطاقة الكهربائية لحرارية أو كيميائية أو ميكانيكية[١][٢].
ما وحدة قياس القدرة الكهربائية؟
يعتمد مقدار القدرة الكهربائية على الجهد الكهربائي المُتولّد في الدارة الكهربائية، وعلى مقدار التيار الكهربائي المُتولّد والمُتحرّك، ويتم حساب القدرة الكهربائية من خلال القانون العالم أوم:
- القدرة الكهربائية = الجهد الكهربائي*التيار الكهربائي، ويكتب بالرموز (P= V*I)، والرموز تعني ما يأتي:
- P = القدرة الكهربائية.
- V = الجهد الكهربائي.
- I = التيار الكهربائي.
ويُقَاس الجهد الكهربائي بالفولت، وهي جول/ كولوم، ويقاس التيار بوحدة الأمبير وهي عبارة عن كولوم/ ثانية، ومن خلال حذف الكولوم الموجود في كل من التيار والجهد يتبقّى جول/ثانية، إذًا فالقدرة الكهربائية تقاس بوحدة الجول/ ثانية، وتُسمّى اختصارًا بوحدة الواط (W)، وقد سُمّيت بذلك نسبة للعالم الأستكلندي جيمس واط، وهي الوحدة المعتمدة في النظام الدولي للوحدات لقياس القدرة الكهربائية، أي يقال إنّ الطاقة المستهلكة في الدائرة الكهربائية بمقدار واحد واط، إذا كان تيار مقداره واحد أمبير يتدفق عبر الدائرة عندما يتم تطبيق فرق جهد مقداره واحد فولت، وتستخدم وحدة كيلو واط (KW) وهي ما يعادل 1000 واط لقياس القدرة الكهربائية المتولدة من الآلات الكبيرة أو في المصانع[٢][٣].
أنواع القدرة الكهربائية
تُقسّم القدرة الكهربائية لنوعيين أساسيين، وهما كما يأتي[٢][٤]:
القدرة الكهربائية للتيار المستمر (DC)
وهي القدرة التي تنشأ عندما يتدفق التيار الكهربائي بثبات واستمرار وبلا تقطع، أي أنه ما ينتج عن الجهد الكهربائي والتيار، وعندما تكون المقاومة الكهربائية في الدارة الكهربائية ثابتة.
القدرة الكهربائية للتيار المتردد (AC)
وتُصنّف لـ3 أنواع وهي كما يأتي:
- القدرة الظاهرية أو الكلية ويرمز لها بالرمز (S)، وهي تعبر عن القدرة الكهربائية الكلية للحمل، وتنتج عن ضرب التيار في الجهد، وتقاس بوحدة الفولت أمبير أو الكيلو فولت أمبير(KVA)، ولتوضيح معنى ذلك فإن قلنا أن محول كهربائي سعته 500 كيلو فولت أمبير، أي انه قدرته الكلية هي 500 كيلو فولت أمبير.
- القدرة الفعّالة أو النشطة ويرمز لها بالرمز (P): وتعبر عن القدرة الحقيية التي المستفاد منها في تحريك المحركات أو إنارة المصباح، او تسخين الماء في السخانات، وتنتج القدرة الكهربائية من حاصل ضرب الجهد في التيار في جيب الزوية المتشكلة عند رسم منحنى القدرة والتيار، وتقاس بوحدة الواط (W)أو بالكيلوواط (KW)، فمثلاً المصباح الكهربائي الذي قدرته تساوي 100 واط، يعني هذا أن هذا المصباح يستهلك تيار قيمته تساوي 100 واط مقسومة على حاصل ضرب الجهد في جيب تمام الزاوية ((220*1)/100)= 0.45 أمبير، وذلك ليعطي كمية ضوء محددة في حين لو أن المصباح قدرته 150 واط مثلاً، سيسحب تيار أعلى= ((220*1)/150)= 0.68 أمبير، ويعطي كمية ضوء أكبر.
- القدرة التفاعلية غير الفعالة ويرمز لها ب (Q): وهي القدرة الناتجة في الدارة لكنها لا تستهلك ولا تتحول لقدرة نافعة، فمثلاً القدرة المستهلكة في مغنطة الملفات في المحركات الحثية هي قدرة غير فعالة لأن المحرك يستهلكها من دون أن تترجم إلى حركة، وهي تقاس بالفار (VAR) أو بالكيلوفار (Kvar)، وهي حاصل ضرب الجهد في التيار في جيب الزاوية بين موجة الجهد وموجة التيار.
3 مسائل في حساب القدرة الكهربائية
فيما يأتي بيانٌ لـ3 مسائل لحساب القدرة الكهربائية المتولدة في الدارة[٥]:
المثال الأول
ما هو حساب القدرة الكهربائية في دائرة كهربائية يسري فيها تيار مقداره 6 أمبير، وجهد البطارية يبلغ 18 فولت؟
طريقة الحل
- القانون: القدرة الكهربائية = الجهد الكهربائي*التيار الكهربائي.
- ق= 18*6.
- ق= 108 واط.
أيّ أنّ مصباح الدارة يُطلِق طاقة بمقدار 108 واط بشكل ضوء وحرارة.
المثال الثاني
ما هو حساب القدرة الكهربائية في دائرة كهربائية يسري فيها تيار مقداره 12 أمبير، وجهد البطارية يبلغ 36 فولت؟
طريقة الحل
- القانون: القدرة الكهربائية = الجهد الكهربائي*التيار الكهربائي.
- ق= 36*12.
- ق= 432 واط.
أيّ أنّ مصباح الدارة يُطلِق طاقة بمقدار 108 واط بشكل ضوء وحرارة.
المثال الثالث
ما هو حساب القدرة الكهربائية في دائرة كهربائية يسري فيها تيار مقداره 18 أمبير، وجهد البطارية يبلغ 50 فولت؟
طريقة الحل
- القانون: القدرة الكهربائية = الجهد الكهربائي* التيار الكهربائي.
- ق= 50*18.
- ق= 900 واط.
أيّ أنّ مصباح الدارة يُطلِق طاقة بمقدار9008 واط بشكل ضوء وحرارة.
تطبيقات من المنزل على قانون القدرة الكهربائية
من تطبيقات قانون القدرة الكهربائية في المنزل[٦][٧]:
- القوة المشغلة للسخان الكهربائي، فمن خلال الجهد المتولد في السخان، ومقاومة الأسلاك، نستطيع معرفة ما مقدار القوة أو القدرة التي يعمل بها السخان الكهربائي.
- اختيار الصمامات وقواطع الدارة، فمعرفة القدرة التي يتحملها القاطع الكهربائي تساعد في تجنب تحميله فوق طاقته وبالتالي قطع الكهرباء عن المنزل.
- تساعد معرفة كمية القدرة في المكيف الكهربائي على معرفة كمية الطاقة التي يستهلكها.
- التحكم في سرعة المراوح.
- المكواة الكهربائية، والغلاية الكهربائية.
- شاحن الهواتف المحمولة والحاسوب.
- تصميم الأجهزة الكهربائية، فكل جهاز يعمل على مقدار معين من التيار والجهد.
ما الفرق بين القدرة الكهربائية والطاقة الكهربائية؟
القدرة الكهربائية والطاقة الكهربائية من المصطلحات المهمة في النظام الكهربائي والإلكتروني، فالاختلاف بينهما أن الطاقة الكهربائية هي مقدار الطاقة التي تؤثر على الشحنات السالبة وتُنظّم اتجاهها وحركتها لتوليد التيار الكهربائي عبر الدارة، أما القدرة الكهربائية هو معدل عمل الطاقة الكهربائية المنتجة لتحريك الشحنات خلال مدة زمنية معينة، أيّ أنّ القدرة الكهربائية تنتج من الطاقة الكهربائية، فكلّما ولّدت الدارة الكهربائية مقدارًا أكبرًا من الطاقة كلّما زاد مقدار القدرة الكهربائية[٨].
المراجع
- ↑ " Electric power ", .britannica, Retrieved 14/3/2021. Edited.
- ^ أ ب ت " Electric Power ", circuitglobe, Retrieved 14/3/2021. Edited.
- ↑ عبدالله خيري (19/8/2016)، "القدرة الكهربية "، الصناع العرب، اطّلع عليه بتاريخ 14/3/2021. بتصرّف.
- ↑ " الفرق بين انواع القدرة الكهربائية "، موسوعة الكهرباء والتحكم، اطّلع عليه بتاريخ 14/3/2021. بتصرّف.
- ↑ "Learn the Power Formula", .allaboutcircuits, Retrieved 14/3/2021. Edited.
- ↑ "6 Examples Of Ohm’s Law In Everyday Life", studiousguy, Retrieved 14/3/2021. Edited.
- ↑ " 5 Practical Applications of Ohm’s Law in Daily Life", ohmlaw, Retrieved 14/3/2021. Edited.
- ↑ " Difference Between Electrical Energy and Electrical Power ", circuitglobe, Retrieved 14/3/2021. Edited.
