القدرة الكهربائية
القـــــدرة الكهـــــــــــربائية
La puissance électrique
الأهداف المعرفية و المهارات:
- تعرف مفهوم القدرة الكهربائية.
- حساب القدرة الكهربائية باستعمال العلاقة P= U x I
-تعرف الفائدة من معرفة المقادير الإسمية لجهاز كهربائي.
الوسائل التعليمية
المناولة1
مصباح 1 (220V-100w ) ، مصباح2 (220V - 60W) ، متعدد مآخذ التيارات الكهربائية
المناولة2
- مولد للتيار المستمر ذي توترات متعددة قابلة للضبط(توترات مختلفة).
- ثلاثة مصابيح L2 ،L1،ـ L3،
● الأول مسجل عليه (6V-6W)
● الثاني مسجل عليه(6V- 2,5W)
● الثالث مسجل عليه (12W - 3W).
- أسلاك التوصيل.
- الأمبيرمتر
- الفولطمتر
المكتسبات السابقة:
رمز وتركيب و قراءة الجهازين التاليين : الأمبيرمترAmpérmètre و الفولطمتر Voltemètre
التركيب على التوازي و التوالي.
I- تقديم:
في كثير من المنازل تستخدم الكهرباء في الإضاءة والتدفئة والتبريد........الخ.
إ لاَمَ يرجع اختلاف إضاءة المصابيح السكنية؟
II- مفهوم القدرة الكهريائية.
1-) القدرة الإسمية
نقرأ على مصباح سكني المقدارين التاليتين: (220V-100w ).
ما المدلول الفيزيائي للمقدار 220V؟
المقدار220V هو توتر الاشتغال العادي للمصباح و يسمى التوتر الإسمي.
100W تسمى القدرة الإسمية.
يرمز للقدرة الكهربائية بالحرف P
الوحدة الأساسية للقدرة الكهربائية هي: الواط Watt رمزهاW.(نسبة للعالم James Watt) القرن 18 (1736 - 1819 )
حَـــوِّلْ : 1000W=........kW
1,2kW = .......W
900w= ........kW
ملحوظة:
الواط = 0.0013404 حصان.
الكيلو واط = 1.3404 حصان.
أ-التجربة:
نربط مصباحين سَــكَـــنيين ، الأول L1 مسجل عليه (220V - 100W) و الثانيL2 مسجل عليه
(220V - 60W) ، بمتعدد مآخذ التيار الكهربائي توتركل مأخذ 220V .
قارن إضاءة المصباحين.
ب- الملاحظة:
إضاءة المصباح 100W أشد من إضاءة المصباح 60W.
ج-) التفسير
يرجع اختلاف إضاءة المصباحين إلى اختلاف قدرتيهما 100W ≠ 60W
د- الاستنتاج
القدرة الكهربائية مقدار يعبر عن تفوق مصباح على آخر في الإضاءة.
ه - تعميم
مثال1:
المدفأة الكهربائية 2000W تتفوق على المدفأة 1200W في تدفئة البيوت .
مثال2:
الفرن3000W يتفوق على الفرن 2000W في طهي الطعام.
مثال3
مكبر الصوت 60W يتفوق على مكبر الصوت25W في تكبير الصوت.
القدرة الكهربائية لجهاز كهربائي هو مقدار فيزيائي يعبرعلى:
● قدرة هذا الجهاز على تنفيذ أو أداء عمل مطلوب من تسخين أو تبريد أو إضاءة أو تكبير صوت .........
● يعبر على تفوق جهاز على آخر لهما نفس الوظيفة.
تمرين1:● قدرة هذا الجهاز على تنفيذ أو أداء عمل مطلوب من تسخين أو تبريد أو إضاءة أو تكبير صوت .........
● يعبر على تفوق جهاز على آخر لهما نفس الوظيفة.
الجدول التالي يحتوي على بعض الأجهزة الكهربائية و بعض القيم المسجلة عليها :
1-) اختر المصباح أكثر تفوقا في الإضاءة .علل جوابك.
2-) اختر المكواة أكثر تفوقا في الكي.علل جوابك.
2-) القدرة الكهربائية المستهلكة من طرف جهاز كهربائي يشتغل بالتيار المستمر:
أ-)التجربة:
ننجز التركيب التجريبي الممثل أسفله باستعمال ثلاثة مصابيح على حدة ( L1(12V - 3W ،المصباح (L2(6V - 6W ، المصباح ( L3(6V- 2,5W .
نقيس شدة التار I المار في كل مصباح و توتر اشتغاله U و نسجل النتائج في الجدول التالي:
ب-) جدول القياسات
نلاحظ في الجدول أن القدرة الكهربائية تساوي تقريبا الجداء P = U x I (التقريب راجع الى الأخطاء المرتكبة خلال التجربة)، فنكتب:
P = U x I
ج-)الاستنتاج
القدرة الكهربائية P المستهلكة من طرف جهاز كهربائي يشتغل تحت توتر كهربائي مستمرU ، يمر فيه تيار شدته I ،هي :
ملحوظة:
لحساب التوتر الكهربائي نطبق العلاقة التالية: U = P/ I
لحساب شدة التيار I نطبق العلاقة التالية: I= P/U
التمرين 1
ننجز دارة كهربائية بسيطة مغلقة تتكون من مصباح مسجل على قعيرته (6V-6W)، و مولد للتيار المستمر 6V .
1-) ما المدلول الفيزيائي للمقدارين المسجلين على قعيرة المصباح.
2-) علما أن المصباح يشتغل بصفة عادية.احسب شدة التيار المار فيه .
الجواب:
1-)المدلول الفيزيائي ل :
6W : القدرة الإسمية للمصباح.
6V : التوتر الإسمي للمصباح.
2-) حساب شدة التيار:
نعلم أن : I = P/U
أي I= 6W/6V
أي I = 1A
التمرين 2
ننجز دارة كهربائية بسيطة مغلقة تتكون من مصباح مسجل على قعيرته (3,8V - 0,3A)، و عمود مسطح 4,5V.
1-) ما المدلول الفيزيائي للمقدارين المسجلين على قعيرة المصباح.
2-) علما أن المصباح يشتغل بصفة عادية.احسب القدرة الكهرباية الإسمية للمصباح .
الجواب:
1-) المدلول الفيزيائي ل :
3,8V : التونر الإسمي للمصباح.
0.3A : شدة التيار الإسمية .
2-) أحسب القدرة الكهربائية الإسمية للمصباح:
نعلم أن :
P = U x I
P = 3,8 V x 0,3A
P = 11,4 W
التمرين3
ننجزتركيبا كهربائيا على التوازي يتكون من مولد للتيار المستمر 12V و ثلاثة مصابيح (L1) و (L2) و (L2) ، الأول مسجل علي قعيرته (12V-0,2A) ، الثاني مسجل عليه (12V-0,25A)، الثالث مسجل عليه (12V-0,5A) .
علما أن المصابيح تشتغل بصفة عادية ، حدد المصباح أكثر إضاءة ، علل جوابك.
الجواب:
حساب القدرة الكهربائية لكل مصباخ:
نعلم أن : P= U x I
بالنسبة للمصباح(L1) :
P1=12V x 0,2A=2,4W
بالنسبة للمصباح ( L2 )ح P2=12V x 0,25A=3W
بالنسبةللمصباح ( L3 )
P3=12V x 0,5A=6W
نلاحظ أن P1
إذن المصباح ( L3) أشد إضاءة من المصباحين (L1) و (L2).
3-) -القدرة الكهربائية المستهلكة من طرف جهاز كهربائي يشتغل بالتيار المتناوب:
لا تطبق العلاقة P=UxI على الأجهزة التي تعمل بالتيار المتناوب الجيبي، إلا بالنسبة للأجهزة التي تشتغل تحت التأثير الحراري(effet Joule ) مثل المكواة، الفرن الكهربائي ،المدفاة ......الخ
التمرين4
نشغل مدفأة كهربائية (220V - 2kW) في تركيب كهربائي منزلي ،مزود بتيار متناوب توتره الفعال 220V ، بصفة عادية .
احسب شدة التيار الكهربائي المار في المدفأة.
الجواب:
نعلم أن : I = P / U أي I = 2000W/220V
أي : I = 9,09A
4-)-القدرة الكهربائية المستهلكة من طرف المقاومة الكهربائية لجهاز التسخين.
نعلم أن :
P = U x I العلاقة (1)
U = R x I العلاقة (2)
نعوض U ب RxI في العلاقة(1) فنحصل على:
P =R x I x I = R x I2
5-)القدرة الكهربائية لتركيب منزلي و القدرة الإجمالية للأجهزة الكهربائة المشتغلة فيه في نفس الوقت.
Pmax=U x Imax القدرة القصوية للتركيب المنزلي.
Pt=P1 + P2 + P3 +P4 القدرة الإجمالية للأجهزة الكهربائية المشتغلة في نفس الوقت في التركيب الكهربائي.
●إذا كان Pmax U x Imax أي Imax< It الفاصل يقطع التيار تلقائيا.
●اذا كان Pmax>Pt أي U x(I1 +I2 +I3 +I4 )< U x Imax أي Imax > It الأجهزة تشتغل بصفة عادية.
التمرين 5:
نشغل في تركيب كهربائي منزلي ،مزود بتيار كهربائي متناوب توتره الفعال 220V ، بصفة عادية الأجهزة الكهربائية التالية :
● فرن كهربائي (220V - 2kW).
● عدد من المصابيح n ، كل مصباح له قدرة كهربائية 100W .
علما أن القدرة الكهربائية القصوية الممنوحة للاستهلاك المنزلي محددة في 4400W .احسب العدد الأقصى للمصابيح التي يمكن تشغليها في هذا التركيب الكهربائي في وقت واحد مع الفرن دون أن يقطع الفاصل التيار الكهربائي .
الجواب:
القدرة الكهريائية الإجمالية: Pt = P1 +P2
أي Pt =2kW +n x 100W
أي 4400W = 2000W +100W x n
أي n = 2400W /100W أي n=24
III- المميزات الاسمية لجهاز كهربائي
1-) نشاط تجريبي
ننجز دارة بسيطة مغلقة مكونة من مولد ذي توتر مستمر قابل للضبط و مصباح (6V ;6W) و أمبيرمتر لقياس شدة التيار المار في المصباح، و فولطمتر لقياس التوتر المطبق بين مربطي المصباح.
ندون النتائج المحصل عليها في جدول.
2-) جدول القياسات
3-) الملاحظة
نلاحظ في الجدول أنه اذا طبق بين مربطي المصباح توترا مساويا لتوتره الاسمي فإن:
-المصباح يضئ بصفة عادية .
- القدرة الاسمية للمصباح تساوي القدرة المستهلكة U x I
4-)الاستنتاج:
المميزات الإسمية هي المقادير الفيزيائية التي يشتغل بها الجهاز بصفة عادية و يسجلها الصانع على الصفيحة الوصفية للجهاز.
التمارين