اختراعات


الطاقة الكهربائية Enérgie électrique

1- تمهيد :

تستهلك الأجهزة الكهربائية الطاقة الكهربائية . كيف تقاس الطاقة الكهربائية ؟ ماهي العلاقة بين الطاقة المستهلكة من طرف جهاز وقدرته ومدة اشتغاله ؟

2- قياس الطاقة الكهربائية المستهلكة في تركيب منزلي:



1-2)العداد الكهربائي :

يستعمل العداد الكهربائي لقياس الطاقة الكهربائية المستهلكة في تركيب منزلي حيث تظهر عليه أرقام كبيرة نسبيا تمثل الاستهلاك الطاقي منذ أول ربط للعداد , كما يتوفر العداد على قرص يدور اثناء الاستهلاك الطاقي , كل دورة لهذا القرص يوافقها استهلاك معين للطاقة يعبر عنه بتابثة تسمى تابثة العداد .

CompteurElectrique

∗ تمرين مدمج 1: تركيب منزلي مزود بعداد كهربائي تابثته هي : C= 2wh ⁄tr
أ - عبر عن الطاقة الكهربائية E المستهلكة في التركيب المنزلي أثناء n دورة لقرص العداد بدلالة n و C .
ب - أنجز قرص العداد خلال مدة دقيقة خمس دورات . أحسب الطاقة الكهربائية المستهلكة في التركيب المنزلي .

∗ الحل :
أ - E=n.C
ب - نعلم أن E=n.C إذن : E=(5tr)(2wh ⁄tr)= 10wh

2-2)إضافية الطاقات :

في تركيب منزلي وخلال فترة معينة تساوي الطاقة الكهربائية الكلية المستهلكة مجموع الطاقات الكهربائية التي أستهلكت من طرف كل الأجهزة التي اشتغلت خلال نفس الفترة .
∗تمرين مدمج 2: نشغل في نفس الوقت لمدة 3 ساعات تلفاز ومصباح .التلفاز استهلك طاقة E1=180wh والمصباح استهلك طاقة E2=285wh . أحسب E الطاقة الاجمالية المستهلكة خلال الثلاث ساعات .

∗ الحل : E=E1 + E2=180wh+285wh=465wh

3- الطاقة الكهربائية المستهلكة في جهاز كهربائي ومفهوم القدرة الكهربائية :

1-3)تعريف:

الطاقة E التي يستهلكها جهاز كهربائي قدرته P خلال مدة اشتغالt هي E=P.t بحيث P بالواط t,(w) بالثانية(s) و E بالجول (j) .

ملحوظة :
- الوحدة العالمية للطاقة هي الجول .
- إذاكانت P معبر عنها بالواط و t بالساعة (h) فان الطاقة معبر عنها بالواط-ساعة (wh) .
- العلاقة التي تربط j و wh هي : 3600 j =wh

برهان : لدينا w.s=j نضرب طرفي هذه المتساوية في العدد 3600 ويكون لدينا 3600w.s=3600j 
ومنه فان : 3600j=wh (لاحظ أن 3600s=1h)

تمرين مدمج 3: تم تشغيل مصباح (230v , 100w) لمدة 4h . أحسب بالواط -ساعة ثم بالجول الطاقة الكهربائية المستهلكة .
الحل :
لدينا : P=100w و t=4h ونعلم أن E=P.t اذنE=100w.4h=400wh
نعلم أن 3600j=wh اذن E=400.3600j=1440000j=1,44.106j

2-3)مفهوم القدرة الكهربائية :

إذا اعتبرنا t=1s فان E=(P ⁄ 1s) وهذا يعني أن القدرة الكهربائية لجهاز كهربائي تعبر عن الطاقة الكهربائية المستهلكة في الثانية .

4- الطاقة الكهربائية المستهلكة في المقاومة الكهربائية :

نعتبر الدارة الكهربائية التالية والتي تمثل أجهزة التسخين ذات مفعول جول :




الطاقة الكهربائية E المستهلكة خلال مدة زمنية t من طرف مقاومة كهربائية R تستهلك قدرة كهربائية P هي E=P.t و نعلم أن P=U.I ومنه E=(U.I).t
ونعلم كذالك حسب قانون أوم أن U=R.I ومنه E=((R.I).I).t وبالتالي فان E=R.I2.t بحيث : R بالأوم I,(Ω)بالأمبير t,(A) بالثانية (s) و E بالجول (j)

ملحوظة : يمكن التعبير كذالك على الطاقة المستهلكة في مقاومة كهلربائية كما يلي E=(U2 ⁄ R).t (أتبث هذه المتساوية )

تمرين مدمج 4:أحسب الطاقة المستهلكة في مقاومة كهربائية تساوي 75Ω ويمر فيهاتيار كهربائي شدته 2,93A خلال مدة دقيقة .
الحل : نعلم أن E=RI2t اذن E=75Ω(2,93A)260s=38632,05j=3,86.104j

∗ تمرين مدمج 5: نربط فرن كهربائي قدرته 1700w بمأخد التيار الكهربائي لمدة 30 دقيقة , يمر عبر الجهاز تيار كهربائي شدته 7,4A .
أ - أحسب الطاقة الكهربائية المستهلكة في الجهاز .
ب - استنتج مقاومة الجهاز .

∗ الحل :
أ -نعلم أن E=P.t و لدينا P=1700w و t=30min=30x60s اذن E=1700w(30x60s)=3060000j=3,06.106j

ب - نعلم أن E=RI2t يعني أن R=( E ⁄ ( I2.t ) )=( 3,06.106j ⁄ ( 7,42.1800s ) )=31,04Ω