القدرة الكهربائية

La puissance électrique

1 – مفهوم القدرة الكهربائية

1-1 نشاط تجريبي

نوصل مصباحين    L1 (5W– 12V) و    L2 (1.8W – 12V)    إلى مولدين مماثلين توترهما 12V  .

2- 1 ملاحظة واستنتاج :

عند إغلاق الدارتين الكهربائيتين نلاحظ أن إضاءة المصباح L1  أشد  من إضاءة L2.ونستنتج أن اختلاف الإضاءة يرجع إلى اختلاف التسجيلين 5W و1.8W ،واللذان يمثلان ما يسمى بالقدرة الكهربائية للمصباحين .

القدرة الكهربائية مقدار فيزيائي نرمز له  ب P يعبر عن مدى تفوق جهاز كهربائي أو مدى فعاليته عندما يمر فيه تيار كهربائي.

 الوحدة العالمية للقدرة الكهربائية هي   الواط رمزها W   ونستعمل أيضا   :

§         أجزاء  الواط.            الميليواط  1 mW= 0, 001 W   = 10-3  W                        

§         مضاعفات الواط   :     الكيلو اط  1 kW=1 000 W =  10 3 W

                                     الميغاواط 1 MW = 1 000 000 W = 106  W  

                                                                الجيغواط 1GW=1000000000 W=109 W

GW

MW

KW

W

mW

2 - صيغة القدرة الكهربائية:

         2-1 في التيار المستمر

                أ- نشاط تجريبي

لقياس التوتر U بين مربطي كل مصباح وشدة التيار المار فيه I ننجز الدارة الكهربائية التالية:

-         الأومبيرمتر(A) يقيس شدة التيار المار في المصباح -         الفولطمتر  (V) يقيس التوتر بين مربطي المصباح

 

 

 

 

ندون النتائج المحصل عليها في الجدول التالي:

U. I	I	U
4.92W	0.41A	12V	12V)  5W – L1 (
1,776	0,148	12V	12V)  1.8W – L2 (

ب- ملاحظة واستنتاج :

                 نلاحظ أن القدرة المسجلة على المصباح تساوي تقريبا حاصل الجداء U. I  ونستنتج أن القدرة الكهربائية P المستهلكة من طرف جهاز كهربائي ترتبط، في التيار المستمر،مع التوتر الكهربائي U وشدة التيار   I حسب العلاقة التالية :

 

         2-2 في التيار المتناوب

بينت التجارب أن القدرة المسجلة على المروحة وطاحونة البن مثلا تختلف عن حاصل الجداء U. I أما بالنسبة  للمصباح – المكواة – المدفأة – الفرن الكهربائي ، فإن القدرة المسجلة على المصباح تساوي تقريبا حاصل الجداء U. I  .ونستنتج أن :

     العلاقة   P = U.I   لا تطبق في التيار المتناوب إلا بالنسبة للأجهزة التي تعتمد على التسخين

أي التي تشتغل بالمفعول الحراري للتيار الكهربائي أو مايسمى ب مفعول جول  .

                          ونكتب  :P = Ue.Ie

معUeو Ie القيمتان الفعالتان للتوتر الكهربائي وشدة التيار . 

2    – المميزات الاسمية لجهاز كهربائي      

تسجل على الأجهزة الكهربائية أعداد بوحدة الفولط، الأمبير أو الواط. وتمثل  المميزات الإسمية للجهاز الكهربائي.وهي :

- التوتر الإسمي  La tension nominale.

- شدة التيار الإسمية   L'intensité nominale.

- القدرة الإسمية  La puissance nominale .

للتعرف على أهمية هذه المميزات ننجز التجربة التالية :

تجربة :

   التوتر الإسمي للمصباح المستعمل هو   12V

القدرة الإسمية للمصباهح المستعمل هي 6W

جدول القياس :

	التوتر المطبق على المصباح  :  U (V)	شدة  التيار المار في المصباح I (A)	الجداء I ×U	الإضاءة
الحالة الأولى	6 ,00	0,0335	0,201	ضعيفة
الحالة الثانية	12,00	0,0506	6,07	عادية
الحالة الثالثة	13,00	0,0538	6,994	شديدة

ملاحظة واستنتاج :

-  الحالة الأولى : عندما يكون التوتر المطبق أصغر بكثير من التوتر الإسمي،تكون القدرة المستهلكة أصغر بكثير من القدرة الإسمية للمصباح.لذلك تكون إضاءته ضعيفة(حالة تحت-التوتر).

- الحالة الثانية : عندما يكون التوتر المطبق مساويا تقريبا  للتوتر الإسمي تكون القدرة المستهلكة مساوية تقريبا للقدرة  الإسمية . لذلك تكون الإضاءة عادية.

-  الحالة الثالثة : عندما يكون التوتر المطبق أكبر بكثير من التوتر الإسمي،تكون القدرة المستهلكة أكبر بكثير من القدرة الإسمية للمصباح.لذلك تكون إضاءته شديدة(حالة فوق-التوتر).

  نستنتج أن المصباح لا يضيء بصفة عادية إلا تحت توتر لا يختلف كثيرا عن توتره الإسمي .

   ملحوظة :  تساوي القدرة الإجمالية المستهلكة  في تركيب منزلي  مجموع القدرات الاسمية للأجهزة  المشتغلة في آن واحد.      

3- القدرة المستهلكة من قبل جهاز التسخين  

                                                                              

1              - تجربة 

 2- جدول النتائج .

U	I	R	P=U.I	RI2
230V	5.68A	40.5	1306.4W	1306 .62W

    3- استنتاج :

نستنتج أنه عندما يطبق بين مربطي موصل أومي ،مقاومتهR  ، توتر مستمرU ليمر فيه تيار كهربائي شدتهI  يعبر عن  القدرة الكهربائية   P  المستهلكة من طرف الموصل الأومي بالعلاقة التالية :

P=RI2

^ملحوظة

^{يمكن الحصول على هذه العلاقة نظريا حيث أن}   

      P=U.I       ^و          U=R.I                                              ^{:نعلم أن}

P=R.I.I                                                                  ^{:   إذن}

P=RI^{2                         وبالتالي فإن}        

 4 - القدرة الكهربائية في تركيب منزلي

     القدرة الكهربائية المستهلكة في التركيب المنزلي تساوي مجموع القدرات التي تستهلكها

     الأجهزة المشتغلة في نفس الوقت

P=P1+P2+P3+.......

^{عندما تكون القدرة المستهلكة  أكبر من القدرة القصوية المحددة للتركيب الكهربائي  ينقطع التيار الكهربائي تلقائيا بواسطة الفاصل .}