تعريف القدرة الكهربائية وانواعها .. وكيفية قياسها

في عام 2004، يتم توضيح أن R تمثل المقاومة التي يتم إنتاجها من الأجهزة الكهربائية، بينما I تمثل تيار التيار في أمبير، و V يمثل الجهد بالفولت، و P هي الطاقة المقاسة بالواط، و T يمثل الزمن بالثواني. يمكن القول أن الكمية المستهلكة أو المولدة من الطاقة في الدائرة الكهربائية عن طريق أحد مكوناتها تكون مساوية لانخفاض الجهد والتيار الذي يتدفق عبره.

قانون حساب القدرة الكهربائية يتمثل أيضا في معادلة أخرى وهي أن القدرة الكهربائية تكون مساوية للجهد الكهربائي مضروبا في التيار الكهربائي، ونوضح ذلك بالرموز التالية:

• P=V*I  حيث أن:
  • P هو القدرة وواحدتها الواط.
  • V وهو الجهد وواحدته فولت.
  • I وهو التيار وواحدته أمبير .

وإن القوانين المستخدمة لقياس القدرة الكهربائية هي:

• القدرة الكهربائية=الجهد الكهربائي×التيار الكهربائي.
• القدرة الكهربائية للتيار المستمر=مربع الجهد المقاومة.
• القدرة الكهربائية=مربع التيار الكهربائي * المقاومة.

وحدة قياس القدرة الكهربائية

تقاس القدرة الكهربائية بوحدة الواط ويرمز لها بالرمز P

ويقال أن الطاقة التي تستهلك في الدائرة الكهربائية تكون بواحدة الواط عندما يكون التيار الكهربائي الواحد من الأمبير يكون متدفقاً عبر الدائرة، وعندما يتم تطبيق فرق جهد قدره 1 فولت عبر هذه الدائرة، وإن أكبر وحدة للطاقة التي تستخدم في نظام الطاقة هي الكيلو واط ويرمز لها KW حيث أن واحد كيلو وط يكون مساوياً 1000 واط.

نظرا للطاقة الكهربائية التي يتم تدفقها في كل وحدة زمنية، وحدة الطاقة هي الجول. القدرة الكهربائية = الجول / الثانية = J / s. في النظام الدولي للوحدات، وحدة القدرة الكهربائية هي الواط وترمز لها W، W = الجول / الثانية. يعرف الواط بأنه الطاقة الكهربائية التي يتم استهلاكها عند تطبيق فولت واحد من فرق الجهد على دائرة، ويكون التيار المار بها تيارا أمبيريا واحدا. يمكن أن تكون الطاقة صغيرة أو كبيرة، ويمكن تبسيطها باستخدام البادئات مثل الميجاواط والكيلوواط والميغاواط.

 أنواع القدرة الكهربائية

لفهم أنواع القدرة الكهربائية، يجب أولاً فهم أنواع الطاقة الكهربائية، حيث يتم تصنيف الطاقة الكهربائية بشكل رئيسي إلى نوعين رئيسيين، ومن هنا نجد أن القدرة تندرج تحت أحد هذين النوعين

• تعبر طاقة التيار المستمر، المعروفة بالاختصار DC، عن الجهد والتيار المولدين، حيث يتم إنتاجها من خلال خلايا الوقود والبطارية وأيضا المولد. بمعنى آخر، يمكن توفير طاقة التيار المستمر باستخدام مصادر مثل البطارية والخلية الكهروضوئية، وبالتالي فإن التيار فيها يكون مستمرا وأحادي الاتجاه وثابتا. وبالتالي، يكون حساب طاقة التيار المستمر سهلا جدا، ويتم تعريف قانون طاقة التيار المستمر بالعلاقة P = V × I، أي أن الجهد بالفولت يضرب في التيار بالأمبير.

• التيار المتردد هو تيار يتغير باستمرار بين قيم الذروة القصوى وقيم الذروة الدينا، وإن الطاقة التي يتم توفيرها بواسطة التيار هي طاقة التيار المتردد الكهربائية، حيث أنه يقوم التيار بتغيير اتجاهه بشكل دوري والذي يعمل على تقديم فكرة التردد والطور في شكل موجة التيار والجهد، لهذا يتم تصنيف طاقة التيار المتردد تعتمد على ثلاثة أنواع رئيسية تتجلى في قوة الظاهرة والقوة النشطة بالإضافة إلى القوة الحقيقيةوهذه هي أنواع القدرة الكهربائية وسنوضح كل واحدة منها على حدة كالتالي:
  • القدرة الظاهرة هي القوة التي لا تنتج عنها عمل مفيد ويمكن اعتبارها قوة غير فعالة، وهي مجموع الطاقة التي يوفرها المصدر للدائرة الكهربائية، وهذه القوة تتبدد داخل الدائرة، ويتم اعتبار القدرة الظاهرة كمزيج من القوة الفعالة والتفاعلية، ويتم قياسها بالفولت-أمبير وترمز لها بـ S، ويتم تحديدها بموجب القانون

• • القوة الفعالة أو ما يسمى بالقوة الحقيقية، وهي القوة التي تمتلكها الدائرة، وترمز لها بالرمز P، وقانونها:

• • القدرة التفاعلية، والتي يرمز لها بالرمز Q، هي القوة التي تنشأ في مفاعلة الدائرة وتسمى بالقدرة التفاعلية عند الرد على فولت أمبير، وقانونها هو

مسائل على القدرة الكهربائية

المثال الأول:

نحتاج إلى حساب قيمة التيار الذي يمر في المصباح، والذي يستهلك 100 واط ويعمل بتوتر 12 فولت

– لحل المسألة، يجب تطبيق قانون القدرة الكهربائية الذي يتضمن ضرب التيار الكهربائي في التوتر

• P=I *V
• 100W=I *12
• I=8.33 A تعني قيمة التيار الذي يمر في المصباح أثناء التشغيل.

المثال الثاني:

إذا كان الجهاز الكهربائي يعملبتيار كهربائي مساوٍ لـ 5 أمبير وكانت مقاومته تساوي 120 أوم، فما هي الطاقة التي يمكن للجهاز توليدها عند التشغيل؟

يتم تطبيق القانون القدرة الكهربائية = مربع التيار الكهربائي × المقاومة لحل المسألة.

• P=120*25
• P=3000W

المثال الثالث:

هناك مصباح كهربائي يعمل بجهد يبلغ 120 فولت ومقاومته 192 أوم، ما هي القدرة المستهلكة للمصباح أثناء التشغيل

لحل المعادلة، نستخدم قانون القدرة الكهربائية الذي يتضمن مربع الجهد مقسوما على المقاومة.

• 1922(120)=P
• P=19214400
• P=75 W

الفرق بين القدرة الكهربائية والطاقة الكهربائية

نجد أن القدرة الكهربائية والطاقة الكهربائية هما كلمتان ترتبطان بالنظام الكهربائي والنظام الإلكتروني. والاختلاف بين هذين المصطلحين يتمثل في أن الطاقة الكهربائية تمثل مقدار العمل الذي يتم إنجازه والذي يكون السبب في تدفق التيار الكهربائي عبر الدائرة، بينما القدرة الكهربائية تحدد المعدل الذي يتم العمل به ويتجلى بشكل أساسي في حركة الشحنات في الدائرة الكهربائية، وتحدد نسبة القدرة الكهربائية حسب وحدة الوقت. إن هناك فروقا أخرى بين القدرة الكهربائية والطاقة الكهربائية

• تتمثل الطاقة الكهربائية في العمل الذي يتم في الدائرة الكهربائية، في حين تحدد القدرة الكهربائية القدرة على العمل المنجز خلال وحدة زمنية معينة في الدائرة الكهربائية.
• تُرمز الطاقة الكهربائية بالرمز E، في حين تُرمز القدرة الكهربائية بالرمز P.
• يتمثل قانون الطاقة الكهربائية في المعادلة E = VI × t (أو P × t)، في حين يتمثل قانون القدرة الكهربائية في المعادلة P = V × I.
• تستخدم وحدة الجول لقياس الطاقة الكهربائية، بينما تستخدم وحدة الواط لقياس القدرة الكهربائية.
• يتم إنتاج الطاقة الكهربائية من خلال المولد، ويمكن الحصول عليها أيضًا من خلال البطاريات الكهربائية، وتكون طاقتها منخفضة ولا يمكن نقلها عبر مسافات طويلة، ويتم تحويلها إلى أشكال مختلفة من الطاقة مثل الحركة والطاقة الحرارية.