تعريف القدرة الكهربائية وانواعها .. وكيفية قياسها

تعريف القدرة الكهربائية

القدرة الكهربائية هي معدل الطاقة المنقولة في وحدة زمنية وهي معدل تدفق الطاقة الكهربائية أو الشغل المبذول على الشحنات الكهربائية في

الدائرة

الكهربائية.

ونجد أن كل جهاز كهربائي يتم استخدامه يحتاج إلى تصنيفات طاقة محددة وهذا يدل على أنه يستهلك تلك الطاقة التي قد حُددت له ويتم تحويل الطاقة الكهربائية إلى الاستخدام الجيد، كالهاتف المحمول، وإن الطاقة التي تنتج من البطارية يتم استخدامها لتشغيل وحدة العرض ويحولها إلى ضوء، ويشغل

مكبرات الصوت

حيث أنه يولد الصوت، وتُعالج هذه الطاقة لعمليات منطقية كالآلات التي تستهلك الطاقة الكهربائية وتولد الطاقة الميكانيكية والسخان طاقة حرارية.[2]

كيفية قياس القدرة الكهربائية وقوانينها

يتم قياس الطاقة من خلال عداد

الكهرباء

الذي يسجل إجمالي الطاقة التي تكون مستهلكة من خلال الأجهزة التي تعمل بالطاقة، ويتم الحصول على الطاقة الكهربائية من خلال تطبيق المعادلة التالية:

وهنا نجد أن R هي المقاومة التي تنتج عن الأجهزة التي تشغل وتعمل، أما I فهو التيار بالأمبير، و V هو الجهد بالفولت، وP هي الطاقة التي تقاس بالواط بينما T هو

الوقت

بالثواني، ونستطيع القول أن الطاقة المستهلكة أو المولدة في الدائرة الكهربائية عن طريق أحد المكونات تكون مساوية لانخفاض الجهد والتيار الذي يتدفق عبره.

وإن قانون

حساب

القدرة الكهربائية يتمثل أيضاً في معادلة أخرى وهي القدرة الكهربائية تكون مساوية للجهد الكهربائي ضر التيار الكهربائي ويجد بنا التنويه 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

إن

الوحدة

التي تقاس بها القدرة الكهربائية ويرمز لها بالرمز P هي الواط حيث أن

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.

وإن نظراً للطاقة الكهربائية التي تدفق لكل وحدة زمنية وإن وحدة الطاقة هي جول:    القدرة الكهربائية = جول / ثانية = J / s، أما وحدة القدرة الكهربائية في النظام الدولي للواحدات فهي الواط ويرمز لها W ، W = جول / ثانية، وإن الواط الواحد يُعرَّف بأنه هو الطاقة الكهربائية التي يتم استهلاكها عندما يتم تطبيق فولت واحد من فرق الجهد على دائرة ويكون التيار هو تيار أمبير واحد  متدفقاً من خلالها، ومن الممكن أن تتراوح الطاقة من أشكال صغيرة إلى أشكال أكبر منها ومن الممكن أن يتم تبسيطها بواسطة استخدام البادئات مثل الواط ميغاواط، كيلوواط كيلو واط، ميغاواط ميغاواط وهكذا.

أنواع القدرة الكهربائية

لمعرفة أنواع القدرة الكهربائية علينا أولاً أن نعلم أنواع الطاقة الكهربائية لأن القدرة ستندرج من أحد أنواعها وهنا نجدأن الطاقة الكهربائية يتم تصنيفها بشكل رئيسي لنوعين رئيسيين وهما:

• طاقة التيار المستمر والتي يرمز لها برمز DC وهي ناتج الجهد والتيار، حيث أنها تُنتج من خلال خلية الوقود والبطارية بالإضافة إلى المولد الذي يعمل على إنتاجها وتوليدها أيضاً، أي بمعنى آخر أنه يمكن توفير طاقة التيار المستمر عن طريق مصدر تيار مستمر كالبطارية والخلية الكهروضوئية، لهذا يكون التيار فيها مباشر وأحادي الاتجاه وثابت لهذا فإن حساب طاقة التيار المستمر سهلة جداً، وإن قانون طاقة التيار المستمر هي P=V X I، أي الجهد بالفولت مضروب بالتيار 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
    
    وهي القوة التي تكون غير مجدية أو من الممكن أن نقول عنها أنها القوة العاطلة،وهو إجمالي الطاقة التي يعمل على توفيرها المصدر للدائرة، وإن هذه هي القوة التي تتبدد داخل الدائرة، وإن القوة الظاهرة تعتبر بأنها هي مزيج من القوة النشطة والقوة التفاعلية وهنا يكمن سبب قياسها بالفولت-أمبير، وترمز بالرمز S وقانونها:

• • 
    القدرة النشطة
    
    أو ما تسمى بالقوة الحقيقية  و هي القوة التي تمتلكها الدائرة، ويرمز لها بالرمز P وقانونها:

• • 
    القدرة التفاعلية
    
    والتي يرمز لها بالرمز Q وهي القوة التي تكون متطورة في مفاعلة الدائرة وتسمى بالقدرة التفاعلية عند رد الفعل لفولت أمبير،  وقانونها:[1]

مسائل على القدرة الكهربائية

المثال الأول:

نريد أن نحسب قيمة التيار المار بمصباح وهذا المصباح يستهلك 100 واط ويعمل على توتر 12 فولت:

للحل


نطبق القانون القدرة الكهربائية = التيار الكهربائي * التوتر

• P=I *V
• 100W=I *12
• I=8.33 A  وهي قيمة التيار المار في المصباح أثناء اشتغاله.

المثال الثاني:

جهاز كهربائي يعمل على تيار كهربائي مساوياً 5 أمبير، وإن مقاومته تساوي 120 أوم، ما هي قدرة الجهاز عندما يتم تشغيله:

للحل


نطبق القانون القدرة الكهربائية = مربع التيار الكهربائي* المقاومة.

• P=120*25
• P=3000W

المثال الثالث:

يوجد مصباح كهربائي يعمل على جهد يساوي 120 فولت وإن مقاومته 192 أوم ما هي قدرة المصباح أثناء التشغيل:

للحل


نطبق القانون القدرة الكهربائية =مربع الجهد المقاومة.

• 1922(120)=P
• P=19214400
• P=75 W

الفرق بين القدرة الكهربائية والطاقة الكهربائية

نجد أن القدرة الكهربائية والطاقة الكهربائية هما لفظان يرتبطان بالنظام الكهربائي والنظام الإلكتروني وإن الاختلاف ما بين هذين المصطلحين يتمثل في أن الطاقة الكهربائية تعمل على تمثيل مقدار العمل الذي يتم إنجازه والذي يكون السبب في تدفق التيار الكهربائي عبر الدائرة، بينما القدرة الكهربائية فهي التي تعمل على

تحديد


المعدل

الذي يتم العمل به ويتجلى بشكل أساسي في حركة الشحنات في الدائرة الكهربائية، وإن تحديد النسبة تتم حسب وحدة الوقت، وإن من الفروقات أيضاً ما بين القدرة الكهربائية والطاقة الكهربائية هي:

• إن الطاقة الكهربائية هي التي تتمثل في العمل المنجز في الدائرة الكهربائية بينما القدرة الكهربائية فيه التي تحدد القدرة للعمل المنجز لكل وحدة زمنية في الدائرة الكهربائية.
• يرمز للطاقة الكهربائية بالرمز E  بينما يرمز للقدرة الكهربائية بالرمز P.
• إن قانون الطاقة الكهربائية يتمثل في المعادلة E = VI×t ( or P×t)، بينما قانون القدرة الكهربائية يتمثل في المعادلة= P=V*I.
• وإن وحدة الطاقة الكهربائية هي الجول بينما وحدة القدرة الكهربائية هي الواط.
• إن الطاقة الكهربائية تُنتج من خلال المولد ويمكن أن يتم توفيرها بواسطة بطاريات كهربائية، فهو يعطي شكلاً منخفضاً من الطاقة التي تُنقل عبر مسافات طويلة بالإضافة إلى أنه يتم تحويلها إلى أشكال مختلفة من الطاقة كالحركة والطاقة الحرارية وغيرها.