الطاقة الكهربائية

Energie  électrique

1-    الطاقة الكهربائية المستهلكة من طرف جهاز كهربائي

           1- 1 مفهوم الطاقة الكهربائية                               

نرمز للطاقة الكهربائية بالحرف  E.

لقياس الطاقة الكهربائية المستهلكة من طرف جهاز كهربائي  نستعمل عداد الطاقة الكهربائية.                                                                     

        1 -2 وحدات الطاقة الكهربائية

           الوحدة العالمية للطاقة الكهربائية هي  الجول Joule   ورمزها  

و من مضاعفات الجول:

     الكيلو جول        :  حيث أن   (  kJ  )ل  1 kJ   =  1 000  J  = 103       

و نستعمل أيضا  الواط-ساعةWatt –heure    رمزهاWh  

ومن مضاعفات الواط-ساعة : الكيلو واط-ساعة 1KWh= 1000Wh    :    حيث أن    (KWh) 

  ملحوظة  :

  *العلاقة بين الواط – ساعة و الجول :

1 Wh  = 1 W  . 1 h  = 1 W  . 3 600 s =  3 600 J   

  إذن:

1Wh = 3600J  

1KWh = 3600KJ

 

1 -2 صيغة الطاقة الكهربائية             

ملاحظات :

-          عند تشغيل جهازين مماثلين الأول مدة   30 دقيقة والثاني مدة 15 دقيقة ، نلاحظ أن الأول يستهلك طاقة كهربائية أكبر.ونستنتج أن القدرة المستهلكة تتناسب مع مدة تشغيل الجهازt.

-          عند تشغيل مصباحين    L1(230V-100W) و   L2(230V-40W) ، نفس المدة الزمنية ، نلاحظ أن L1 يستهلك طاقة أكبر،ونستنتج أن الطاقة المستهلكة تتناسب مع القدرة الكهربائية للجهاز.

- تجربة : 

   جدول القياس :

القدرة الاسمية للمصباح

P (W )

المدة الزمنية

t  (  h )

الجداء

  t×

إشارة عداد الطاقة

( Wh )

 

1306 .4 W

 

0.5

 

653.2 Wh

 

653 Wh

    

   استنتاج :

 نستنتج أن الطاقة الكهربائية  E   المستهلكة من طرف جهاز كهربائي تساوي جداء قدرته   المستهلكة    P و مدة تشغيله  t   . و بالتالي نعبر عن الطاقة الكهربائية بالعلاقة :

    - 2الطاقة المستهلكة  في تركيب منزلي

 يتم قياس الطاقة الكهربائية المستهلكة في تركيب منزلي بواسطة عداد الطاقة الكهربائية بحيث تساوي   هذه الطاقة مجموع الطاقات التي يستهلكها كل جهاز .

يحتوي العداد على قرص ينجز عدة دورات حسب الطاقة المستهلكة.وكل دورة تطابقها طاقة مستهلكة تسمى ثابتة العداد ،Constante du  compteur    تكون مسجلة عليه و يرمز لها ب C  .

و بالتالي يمكن حساب الطاقة المستهلكة في تركيب منزلي عند معرفة عدد دورات القرص و ثابتة العداد  C  .

   -الطاقة المستهلكة من طرف جهاز تسخين :

 E = P × t     (1 ) بصفة عامة، الطاقة الكهربائية المستهلكة من طرف جهاز كهربائي   

+ و نعلم أن تعبير القدرة الكهربائية المستهلكة من طرف جهاز كهربائي تكتب :(2)    P = U × I  

+ نعوض العلاقة (2) في (1) فنستنتج أن تعبير الطاقة المستهلكة من طرف جهاز يمر فيه تيار I و بين مربطيه طبق توتر U ويشتغل لمدة زمنية t هو :

E = U × I × t   

و حسب قانون أوم، نعبر عن التوتر الكهربائي المطبق بين مربطي مقاومة كهربائية بالعلاقة : U = R × I  

نعوض U في العلاقة (3) فتصبح :  E = R × I × I × t

يصبح أخيرا تعبير الطاقة الكهربائية المستهلكة من طرف جهاز تسخين مقاومته R و يمر فيه تيار شدته I و يشتغل لمدة زمنية t كالتالي :

E = R × I² × t

نستنتج  الطاقة الكهربائية  E المستهلكة من طرف أجهزة التسخين ( مكواة؛ مدفأ ؛ فرن كهربائي ...) تتحول بشكل شبه كلي الى  طاقة حرارية ونرمز لها بالحرف Q بحيث (Q = E) و تسمى اصطلاحا بكمية الحرارة وحدتها هي الكالوري( Cal )   .

 

    1Cal = 4,18 J

   و بالتالي ؛ بالنسبة لجهاز كهربائي يعتمد على التسخين  فإن :

الطاقة الحرارية   (  Q )  =    الطاقة الكهربائية المستهلكة (  E )

E = Q = P.t = U.I.t = R .I2.t

E : الطاقة الكهربائية المستهلكة بالجول J

Q : كمية الحرارة بالجول J

P : القدرة الكهربائية بالواط W

U: التوتر الكهربائي بين مربطي الجهاز بالقولط V

I : شدة التيار المار في الجهاز بالأمبير A

R : مقاومة جهاز التسخين بالأوم Ω