§ 22. عمل وقوة التيار الكهربائي

تسمى قدرة الجسم على إنتاج العمل طاقة هذا الجسم. على سبيل المثال، يحتوي الحمل المرفوع إلى ارتفاع على قدر معين من الطاقة وينتج شغلًا عند السقوط. يتم قياس العمل بالجول ( ي). كلما كانت طاقة الجسم أكبر كلما زاد الشغل الذي يستطيع هذا الجسم أن يبذله أثناء حركته.
الطاقة لا تختفي، بل تنتقل من شكل إلى آخر. على سبيل المثال، يمكن تحويل الطاقة الكهربائية إلى ميكانيكية، حرارية، كيميائية، إلخ.
لنقل الشحنات في دائرة مغلقة، يستهلك مصدر الطاقة الكهربائية طاقة معروفة تساوي حاصل ضرب e. د.س. مصدر على كمية الكهرباء المنقولة عبر هذه الدائرة، أي. أ 0 = مكافئ.
ومع ذلك، ليست كل الطاقة مفيدة، أي أنه لا يتم توصيل كل العمل الذي يقوم به مصدر الطاقة إلى مستقبل الطاقة، حيث يتم إنفاق جزء منه على التغلب على المقاومة الداخلية للمصدر والأسلاك. وهكذا فإن مصدر الطاقة الكهربائية ينتج عملاً مفيداً يساوي

أ = ش ف,

أين ش- الجهد في محطات الاستقبال، الخامس.
عند وجود تيار ثابت، تكون كمية الكهرباء مساوية لمنتج التيار في الدائرة والوقت الذي يمر فيه، أي.

س = هو - هي,

ومن ثم يمكن تقديم صيغة العمل على النحو التالي:

أ = يو آي تي, (28)

أي. الشغل الذي يبذله التيار الكهربائي يساوي حاصل ضرب الجهد والتيار في الدائرة والزمن الذي ينتقل فيه.

إذا عبرنا عن الجهد عند أطراف قسم من الدائرة كمنتج لقوة التيار ومقاومة هذا القسم، أي.

ش = إير,

ثم يمكن كتابة صيغة العمل على النحو التالي:

أ = أنا 2 ص ر. (29)

ومع ذلك، فإن أياً من الصيغ المذكورة أعلاه لا تحدد حجم مولد الطاقة الكهربائية الذي يتم الحصول على هذا العمل منه، حيث يمكن للمولدات الكبيرة والصغيرة على حد سواء إنتاج نفس العمل، ولكن على فترات زمنية مختلفة. لذلك، لا يتم تحديد حجم المولد من خلال العمل المنجز، ولكن من خلال قوته. وينطبق ذلك على أي جهاز وآلة كهربائية (المحركات الكهربائية، المصابيح الكهربائية، أجهزة التدفئة، الخ).
الطاقة هي العمل المنجز (أو المستهلك) في ثانية واحدة.. يمكن تمثيل القوة بالصيغة التالية:

إذا تم التعبير عن الجهد في صيغ العمل والطاقة بالفولت والتيار بالأمبير والمقاومة بالأوم والوقت بالثواني، فسيتم التعبير عن الشغل بالنيوتن متر أو الواط ثانية ( واط ثانية) ، أي بالجول ( ي) ، والطاقة بالواط ( الثلاثاء).
لقياس القدرات المنخفضة، يتم استخدام وحدة أصغر بألف مرة من 1 الثلاثاءويسمى ملي واط ( ميغاواط); 1 الثلاثاء = 1000 ميغاواط. لقياس القوى العالية، يتم استخدام وحدة أكبر بألف مرة من الواط، تسمى الكيلووات ( كيلوواط); 1 كيلوواط = 1000 الثلاثاء.
وبما أن الوات ثانية (الجول) وحدة صغيرة، يتم التعبير عن الشغل عادة بوحدات أكبر: وات-ساعة ( هل) و كيلووات ساعة ( كيلووات ساعة). العلاقة بين هذه الوحدات والجول هي كما يلي: 1 هل = 3600 ي; 1 كيلووات ساعة = 3 600 000 ي.
الطاقة في الدائرة الخارجية عند الجهد شعند أطراف المولد يساوي منتج الجهد والتيار، أي.

ف = يو أنا.

مع مقاومة خارجية منخفضة جدًا، يكون التيار في الدائرة مرتفعًا، ويكون الجهد عند أطراف المولد صغيرًا. إذا كانت مقاومة الدائرة الخارجية صفرًا، فإن الجهد عند أطراف المولد شهو أيضا صفر، ومن هنا القوة ر، نظرا للدائرة الخارجية، يساوي الصفر.
مع وجود مقاومة خارجية كبيرة جدًا (عندما تكون الدائرة الخارجية مفتوحة، تكون مقاومتها كبيرة بلا حدود)، يكون التيار في الدائرة صفرًا. الطاقة الموردة للدائرة الخارجية هي أيضًا صفر في هذه الحالة. وبالتالي، مع زيادة مقاومة الدائرة الخارجية، تزيد الطاقة أولاً من الصفر إلى قيمة أكبر (الحد الأقصى)، ثم تنخفض إلى الصفر.
مقاومة الدائرة الخارجية ص، حيث يسلم مصدر الطاقة أكبر قدر من الطاقة إلى جهاز الاستقبال، يساوي المقاومة الداخلية للمصدر، أي. ص = ص 0 .
ومع ذلك، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه إذا كانت المقاومة الداخلية للمولد مساوية لمقاومة الدائرة الخارجية، فإن القوة المفيدة للمولد تكون غير كافية وتشغيله في مثل هذه الظروف غير اقتصادي، حيث يتم تطوير نصف إجمالي الطاقة ينفق المولد على التغلب على مقاومته الداخلية.

في كل دائرة مغلقة، يحدث بالضرورة تحول مزدوج للطاقة. في المصدر الحالي، يتم تعديل بعض الطاقة (على سبيل المثال، في مولد - ميكانيكي) إلى طاقة كهربائية، وفي الدائرة الحالية يتم تحويلها مرة أخرى إلى كمية مكافئة من الطاقة من نوع مختلف. إن قياس تحويل الكهرباء إلى أي نوع آخر من الطاقة في دائرة التيار هو مقدار الشغل الذي يبذله التيار.

لكننا نفهم أن الشغل والتيار هما عمل قوى المجال الكهربي التي تحرك الشحنات؛ لذلك من السهل حسابه.

يتم تقدير عمل نقل شحنة كهربائية في مجال كهربائي بضرب حجم الشحنة المنقولة في حجم فرق الجهد بين النقاط في بداية النقل ونهايته أي. حسب قيمة الجهد:

ومن الواضح أن هذه العلاقة يمكن تطبيقها أيضًا لتقييم مفاهيم مثل العمل والحالي. يمكننا الحكم على كمية الشحنة المتدفقة في الدائرة من خلال التيار المتدفق في الدائرة والوقت الذي يتدفق فيه، حيث أن q = It.

باستخدام هذه العلاقة، نحصل على صيغة تعبر عن مقدار الشغل الذي يبذله التيار على جزء منفصل من الدائرة ذات الجهد U:

يتم قياس الشغل والقدرة على النحو التالي: إذا قمت بقياس التيار بالأمبير، وزمن التشغيل بالثواني، والجهد بالفولت، فإنك تعمل بالجول (J).

إذن 1 جول = 1 أمبير × 1 فولت × 1 ثانية.

يتم قياس الطاقة بالواط (W):

1 واط = 1 جول/1 ثانية، أو 1 واط = 1 فولت × 1 أمبير.

إن مسألة حساب مقدار الشغل الذي يبذله التيار في هذه المنطقة لا علاقة لها على الإطلاق بمسألة نوع الطاقة التي ستتحول إليها الطاقة الكهربائية في هذه المنطقة. هذا العمل هو قياس الكهرباء المحولة إلى أشكال أخرى.

يمكن للتيار الكهربائي، أثناء أداء العمل، تسخين خيوط المصباح الكهربائي، وإذابة المعادن، وتدوير المحرك الكهربائي، والتسبب في التحولات الكيميائية، وما إلى ذلك. وفي جميع الأحوال فإن عمل وقوة التيار الكهربائي يحددان مستوى تحول الكهرباء إلى أشكال أخرى – طاقة ميكانيكية، طاقة حركة حرارية، وغيرها.

بمعرفة أن القدرة P = A/t، يمكننا الحصول على صيغة يمكن استخدامها لحساب القدرة الحالية في قسم منفصل من الدائرة:

يمكن حساب الشغل والطاقة باستخدام هذه الصيغ، وكذلك باستخدام مقياس التيار الكهربائي والفولتميتر. في الممارسة العملية، يتم قياس عمل المجال الكهربائي بجهاز خاص - عداد. بالمرور عبر العداد، يبدأ الضوء الموجود بداخله بالدوران وستكون سرعة دورانه متناسبة طرديًا مع التيار والجهد. سيساعد عدد الثورات التي يقوم بها في وقت معين في استخلاص استنتاجات حول العمل المنجز خلال هذا الوقت. يمكن رؤية عدادات الكهرباء في كل شقة.

يتم قياس الطاقة الحالية باستخدام جهاز خاص - مقياس الواط. يجمع تصميم هذا الجهاز بين مبادئ الفولتميتر والأميتر.

تشير العديد من الأجهزة الكهربائية والأجهزة التقنية إلى قوتها. على سبيل المثال، يمكن أن تكون قوة المصباح المتوهج 25 واط، 75 واط، وما إلى ذلك، أو الحديد يمكن أن يكون حوالي 1000 واط، ويمكن أن تصل قوة المحركات الكهربائية إلى قيم عالية جدًا - تصل إلى عدة آلاف كيلووات. يشير هذا إلى قوة التيار الذي يمر عبر جهاز معين.

يتم حساب عمل التيار المتردد والطاقة بشكل مختلف. لذلك، لحساب العمل المنجز عن طريق التيار المتردد خلال فترة زمنية معينة، يمكنك استخدام الصيغة:

P = 1/2I₀U₀ cos φ. غالبًا ما تتم كتابة هذه الصيغة بالشكل التالي: P = IU cos φ، حيث I و U هما قيمتا الجهد والتيار، وهما أقل مرتين من قيم السعة المقابلة.

ستكون صيغة حساب طاقة التيار المتردد هي نفسها المستخدمة في التيار المستمر.

وحدات الطاقة والشغل:

1 واط في الثانية = 1 جول 1 واط في الساعة = 3600 جول؛

1 هيكتوواط/ساعة = 360,000 جول؛

1 كيلووات ساعة = 3600000 جول.

وحدات الطاقة:

1 أمبير فولت = 1 واط؛

1 هيكتوواط = 100 واط؛

1 كيلووات = 1000 واط.

العمل الحالي

يسمى الشغل الذي يبذله المجال الكهربائي لتحريك الشحنات الحرة في الموصل بشغل التيار. عندما تتحرك شحنة q على طول موصل، فإن شغل المجال A = qU (انظر الفقرة 53)، حيث U هو فرق الجهد عند طرفي الموصل. بما أن q = It، يمكن كتابة الشغل الذي يبذله التيار على النحو التالي:

قانون جول لينز

دعونا نفكر في الحالة المهمة عمليًا عندما يكون التأثير الرئيسي للتيار هو التأثير الحراري. في هذه الحالة، وفقًا لقانون حفظ الطاقة، فإن كمية الحرارة المنبعثة في الموصل تساوي الشغل الذي يبذله التيار: Q = A. وبالتالي

1. أثبت أن كمية الحرارة Q المنطلقة في موصل مع تيار يتم التعبير عنها أيضًا بالصيغ

س = ط 2 ر، (2)
س = (يو 2 /ص)ر. (3)

فكرة. استخدم الصيغة (1) وقانون أوم لقسم السلسلة.

لقد اشتقنا الصيغ (1) – (3) باستخدام قانون الحفاظ على الطاقة، ولكن تاريخيًا تم إنشاء العلاقة Q = I 2 Rt بشكل مستقل تجريبيًا بواسطة العالم الروسي إميليوس كريستيانوفيتش لينز والعالم الإنجليزي ج. جول قبل عدة سنوات من الاكتشاف. من قانون حفظ الطاقة .
قانون جول لينز: يتم التعبير عن كمية الحرارة المنبعثة خلال الزمن t في موصل ذو مقاومة R، والتي تساوي قوتها الحالية I، بالصيغة

تطبيق قانون جول لينز على الموصلات المتوالية والمتوازية

دعونا نتعرف على الحالات التي يكون فيها استخدام الصيغة (2) أكثر ملاءمة لمقارنة كمية الحرارة المنبعثة في الموصلات، وفي أي الحالات يكون استخدام الصيغة (3) أكثر ملاءمة.

تعتبر الصيغة Q = I 2 Rt ملائمة للاستخدام عندما تكون القوة الحالية في الموصلات هي نفسها، أي عندما تكون متصلة في سلسلة (الشكل 58.1).

من هذه الصيغة يمكن ملاحظة أنه عند توصيل الموصلات على التوالي، يتم إطلاق كمية أكبر من الحرارة في الموصل الذي تكون مقاومته أكبر. حيث

س 1 / س 2 = ر 1 / ص 2.

تعتبر الصيغة Q = (U 2 /R)t ملائمة للاستخدام عندما يكون الجهد عند نهايات الموصلات هو نفسه، أي عندما تكون متصلة بالتوازي (الشكل 58.2).

من هذه الصيغة يمكن ملاحظة أنه عند توصيل الموصلات على التوازي، يتم إطلاق المزيد من الحرارة في الموصل الذي تكون مقاومته أقل. حيث

س 1 / س 2 = ر 2 / ر 1.

2. مع التوصيل المتسلسل، تم إطلاق حرارة أكثر بثلاث مرات في الموصل الأول مقارنة بالموصل الثاني. في أي موصل تنطلق كمية أكبر من الحرارة عند توصيلهما على التوازي؟ كم مرة أكثر؟

3. يوجد موصلان بمقاومة R 1 = 1 أوم و R 2 = 2 أوم. وهي متصلة بمصدر جهد قدره 6 فولت. ما مقدار الحرارة التي سيتم إطلاقها خلال 10 ثوانٍ إذا:
أ) توصيل الموصل الأول فقط؟
ب) توصيل الموصل الثاني فقط؟
ج) توصيل كلا الموصلين على التوالي؟
د) توصيل كلا الموصلين على التوازي؟
هـ) ما هي نسبة قيم كمية الحرارة Q1/Q2 إذا كانت الموصلات متصلة على التوالي؟ موازي؟

دعونا نضع الخبرة
سنقوم بتوصيل مصباحين متوهجين بمقاومات فتيل مختلفة بالشبكة بالتوازي والتسلسل (الشكل 58.3، أ، ب). سنرى أنه عند توصيل المصابيح على التوازي، يضيء أحد المصابيح بشكل أكثر سطوعًا، وعندما يتم توصيلها على التوالي، يضيء المصباح الآخر بشكل أكثر سطوعًا.

4. أي من المصابيح (1 أو 2) يتمتع بمقاومة أكبر؟ اشرح اجابتك.

5. اشرح لماذا، عند توصيله على التوالي، يكون فتيل كل مصباح أقل توهجًا من فتيل المصباح نفسه عند توصيله على التوازي.

6. لماذا، عند تشغيل المصباح في شبكة الإضاءة، يصبح الفتيل ساخنًا جدًا، ولكن أسلاك التوصيل المتصلة على التوالي فيه بالكاد تسخن؟

2. الطاقة الحالية

القدرة الحالية P هي نسبة العمل الذي قام به التيار A إلى الفترة الزمنية t التي يتم خلالها تنفيذ هذا العمل:

وحدة الطاقة هي واط (W). القدرة الحالية تساوي W إذا كان الشغل الذي يبذله التيار في 1 ثانية يساوي 1 J. غالبًا ما تستخدم الوحدات المشتقة، على سبيل المثال كيلووات (kW).

7. أثبت أنه يمكن التعبير عن القوة الحالية بالصيغ

ف = وحدة دولية، (5)
ف = أنا 2 ر، (6)
ف = ش 2 / ص. (7)

فكرة. استخدم الصيغة (4) وقانون أوم لقسم السلسلة.

8. أي من الصيغ (5) - (7) أكثر ملاءمة للاستخدام عند مقارنة الطاقة الحالية:
أ) في الموصلات المتصلة على التوالي؟
ب) موصلات متصلة بالتوازي؟

9. هناك موصلات ذات مقاومة R 1 و R 2. اشرح لماذا عندما تكون هذه الموصلات متصلة على التوالي

ف 1 / ف 2 = ر 1 / ص 2 ,

ومع الموازي

ف 1 / ف 2 = ص 2 / ص 1 .

10. مقاومة المقاومة الأولى 100 أوم والثانية 400 أوم. في أي مقاومة ستكون القدرة الحالية أكبر وكم مرة أكبر إذا كانت متصلة بدائرة ذات جهد معين:
أ) بالتتابع؟
ب) بالتوازي؟
ج) ما هي قوة التيار في كل مقاومة موصلة على التوازي إذا كان الجهد في الدائرة 200 فولت؟
د) ما هي القدرة الكلية للتيار في مقاومتين لهما نفس جهد الدائرة إذا كانتا متصلتين على التوالي؟ موازي؟

قوة الجهاز الكهربائي هي الطاقة الحالية في هذا الجهاز. لذا فإن قوة الغلاية الكهربائية تبلغ حوالي 2 كيلو واط.

عادةً ما تتم الإشارة إلى قوة الجهاز على الجهاز نفسه.

فيما يلي قيم الطاقة التقريبية لبعض الأجهزة.
مصباح يدوي: حوالي 1 واط
مصابيح الإضاءة الموفرة للطاقة: 9-20 وات
مصابيح الإضاءة المتوهجة: 25-150 وات
سخان كهربائي: 200-1000 واط
غلاية كهربائية: حتى 2000 واط

جميع الأجهزة الكهربائية في الشقة متصلة بالتوازي، وبالتالي فإن الجهد عليها هو نفسه.

11. غلاية كهربائية بقدرة 2 كيلو وات متصلة بشبكة 220 فولت.
أ) ما هي مقاومة عنصر التسخين في وضع التشغيل (عندما تكون الغلاية قيد التشغيل)؟
ب) ما هي القوة الحالية؟

12. على قاعدة المصباح الأول مكتوب "40 واط"، وعلى قاعدة المصباح الثاني مكتوب "100 واط". هذه هي قيم الطاقة للمصابيح في وضع التشغيل (مع فتيل ساخن).
أ) ما هي مقاومة فتيل كل مصباح في وضع التشغيل إذا كان الجهد في الدائرة 220 فولت؟
ب) أي من المصابيح سوف يضيء أكثر إذا تم توصيل هذه المصابيح على التوالي وتوصيلها بنفس الشبكة؟ هل سيضيء هذا المصباح بنفس السطوع الذي يحدث عند توصيله على التوازي؟

13. يحتوي السخان الكهربائي على عنصري تسخين بمقاومة R 1 و R 2، و R 1 > R 2. باستخدام المفتاح، يمكن توصيل عناصر السخان بالشبكة بشكل فردي، وكذلك على التوالي أو بالتوازي. جهد الشبكة هو U
أ) عند أي تشغيل للعناصر تصل طاقة السخان إلى الحد الأقصى؟ ماذا سيكون مساويا ل؟
ب) عند أي تشغيل للعناصر ستكون طاقة السخان في حدها الأدنى (لكنها لا تساوي الصفر)؟ ماذا سيكون مساويا ل؟
ج) ما هي النسبة R 1 /R 2 إذا كانت الطاقة القصوى أكبر بـ 4.5 مرات من الحد الأدنى؟

أسئلة ومهام إضافية

14. يوضح الشكل 58.4 مخططًا كهربائيًا لقسم من دائرة تتكون من أربع مقاومات متماثلة. الجهد في جميع أنحاء الدائرة بأكملها ثابت. افترض أنه يمكن إهمال اعتماد درجة حرارة مقاومة المقاوم.

أ) ما هو المقاوم الذي لديه أعلى جهد؟ الأصغر؟
ب) ما هي المقاومة التي لها أكبر تيار؟ الأصغر؟
ج) ما هو المقاوم الذي يولد أكبر كمية من الحرارة؟ أصغر كمية من الحرارة؟
د) كيف ستتغير كمية الحرارة المتولدة في كل من المقاومات 2، 3، 4 إذا كانت المقاومة 1 قصيرة الدائرة (أي تم استبدالها بموصل ذي مقاومة منخفضة جدًا)؟
هـ) كيف ستتغير كمية الحرارة المتولدة في كل من المقاومات 2، 3، 4 إذا تم فصل السلك عن المقاومة 1 (أي استبداله بموصل ذي مقاومة عالية جدًا)؟

عمل التيار الكهربائي- مقياس لكمية الطاقة.

الشغل المبذول بواسطة التيار الكهربائي في الزمن ر عند الجهد المعروف ش و القوة الحالية أنا يساوي منتج الجهد والتيار ومدته. أ=UIt

يتم قياس العمل بالجول ( 1J=1V أث ).

1 جهو العمل الذي يتم بواسطة التيار الكهربائي والقوة 1 أ في ظل التوتر ش = 1 في خلال 1 ج .

تتميز السرعة التي يتم بها العمل بالقوة.

الطاقة ريسمى موقف العمل أ إلى فترة من الزمن ر الذي ارتكبت من أجله. وهكذا في الدائرة الكهربائية:

يتم قياس الطاقة بالواط ( 1 واط=1 جول/ثانية ). 1 واط هي القوة التي 1 ثانية يتم العمل في 1 ج.

التأثير الحراري للتيار.

في حالة كون الموصل ثابتًا ولا تحدث فيه أي تحولات كيميائية، يتم إنفاق عمل التيار على زيادة الطاقة الداخلية للموصل، ونتيجة لذلك يتم تسخين الموصل. في هذه الحالة، يتم تحديد كمية الحرارة المنطلقة وفقًا لقانون جول-لينز.

قانون جول لينز.

تتناسب كمية الحرارة المنطلقة في الموصل عند مرور تيار مباشر عبره طرديًا مع مربع التيار، ومقاومة الموصل، وزمن مرور التيار.

س = أنا 2 ر, ج

أولئك. كمية الحرارة المتولدة تساوي كمية الطاقة الكهربائية التي يتلقاها موصل معين عندما يمر التيار من خلاله.

يمكن لكل موصل أن يمرر تيارًا بقوة معينة دون ارتفاع درجة الحرارة. لتحديد الحمل الحالي، استخدم هذا المفهوم كثافة التيار: هذا هو التيار لكل 1 مم 2 من مساحة المقطع العرضي للموصل.ي = .

في الطبيعة والتكنولوجيا، تحدث عمليات تحويل الطاقة من نوع إلى آخر بشكل مستمر (الشكل 1.22). في مصادر الطاقة الكهربائية، يتم تحويل أنواع مختلفة من الطاقة إلى طاقة كهربائية.

على سبيل المثال:

· في المولدات الكهربائية 1 عندما يتم دفعها إلى الدوران بواسطة آلية ما، يتم تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية؛

· في المولدات الحرارية 2 – الحرارية

· في البطاريات 9 أثناء تفريغها والخلايا الكلفانية 10 - المواد الكيميائية؛

· في الخلايا الضوئية 11 - مشع.

وعلى العكس من ذلك، تقوم مستقبلات الطاقة الكهربائية بتحويل الطاقة الكهربائية إلى أنواع أخرى من الطاقة.

على سبيل المثال:

في المحركات الكهربائية 3 يتم تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية.

في أجهزة التدفئة الكهربائية 5 - في الحرارية؛

· في الحمامات الالكتروليتية 8 والبطاريات 7 عندما يتم شحنها - إلى مادة كيميائية؛

في المصابيح الكهربائية 6 - إشعاعي وحراري؛

في الهوائيات 4 أجهزة إرسال الراديو - إلى المشع.

الشكل 1.22. طرق تحويل الطاقة من نوع إلى آخر

أسئلة التحكم

1. اذكر أمثلة لتحويل الطاقة من نوع إلى آخر.

2. تعريف القوة.

3. ما هو الشغل الذي يبذله تيار كهربائي خلال فترة معينة عند جهد وتيار معروفين؟

4. ما هي وحدة الطاقة الكهربائية؟

كل واحد منا لديه عداد في المنزل، والذي بموجبه ندفع ثمن الكهرباء شهريًا. نحن ندفع مقابل عدد معين من الكيلووات/ساعة. ما هي هذه كيلووات ساعة؟ ما الذي ندفع مقابله بالضبط؟ دعونا معرفة ذلك :)

نحن نستخدم الكهرباء لأغراض محددة. يقوم التيار الكهربائي ببعض الأعمال، ونتيجة لذلك تعمل أجهزتنا الكهربائية. ما هو عمل التيار الكهربائي؟ ومن المعلوم أن الشغل الذي يبذله التيار لتحريك شحنة كهربائية على قسم معين من الدائرة يساوي عددياً الجهد المبذول على هذا القسم. إذا اختلفت الشحنة، على سبيل المثال، في اتجاه أكبر، فسيتم بذل المزيد من العمل على التوالي.

عمل التيار على جزء من الدائرة: الصيغة

لذلك نستنتج أن الشغل الذي يبذله التيار يساوي حاصل ضرب الجهد في جزء من الدائرة الكهربائية وكمية الشحنة. الشحنة، كما هو معروف، يمكن إيجادها بضرب قوة التيار وزمن مروره. لذلك نحصل على صيغة تحديد عمل التيار:

A=Uq , q=It , نحصل على A=UIt ;

حيث A هو العمل، U هو الجهد، I هو التيار، q هو الشحن، t هو الوقت.

يتم قياس العمل الحالي بالجول (1 J). 1 ي = 1 فولت * 1 أ * 1 ثانية. أي أنه لقياس الشغل الذي يبذله التيار، نحتاج إلى ثلاث أدوات: الأميتر، والفولتميتر، والساعة. يبدو أن عدادات الكهرباء المثبتة في الشقق تجمع بين جميع الأجهزة المذكورة أعلاه في جهاز واحد. يقيسون العمل المنجز بالتيار. عمل التيار في شقتنا هو الطاقة التي ينفقها على جميع الأجهزة المتصلة بشبكة الشقة. هذا هو ما ندفع ثمنه. ومع ذلك، فإننا لا ندفع بالجول، بل بالكيلوواط/ساعة. من أين تأتي هذه الوحدات؟

قوة التيار الكهربائي

لفهم هذه المشكلة، نحتاج إلى النظر في مفهوم آخر - قوة التيار الكهربائي. القدرة الحالية هي العمل الذي يبذله التيار لكل وحدة زمنية. أي أنه يمكن الحصول على القوة عن طريق تقسيم العمل على الزمن. والشغل، كما نعلم بالفعل، هو حاصل ضرب التيار والجهد والزمن. وبالتالي سيتم تقليل الوقت وسنحصل على حاصل ضرب التيار والجهد. بالنسبة للطاقة الحالية، ستكون الصيغة كما يلي:

P=A/t , A=UIt , نحصل على P=UIt/t , أي P=UI ;

حيث P هي القوة الحالية. يتم قياس الطاقة بالواط (1 واط). يتم استخدام كميات متعددة - كيلووات، ميجاوات.

يرتبط عمل وقوة التيار الكهربائي ارتباطًا وثيقًا. في الواقع، الشغل هو القوة الحالية في كل لحظة من الزمن، والتي يتم التقاطها خلال فترة زمنية معينة. وهذا هو السبب في أن العدادات في الشقق تقيس العمل الحالي ليس بالجول، بل بالكيلوواط/ساعة. إن الأمر مجرد أن واطًا واحدًا من الطاقة يمثل كمية صغيرة جدًا من الطاقة، وإذا دفعنا ثمن واط في الثانية، فسندفع مقابل عشرات ومئات الآلاف من هذه الوحدات. ولتبسيط الحسابات، تم اعتماد وحدة "كيلوواط/ساعة".