شماره تماس مستقیم : 09125173277

در قسمت محاسبات ال ای دی به کمیت های کولن جریان و ولتاژ پرداختیم در این قسمت برای تکمیل محاسبات به اهم و به فرمول به دست آوردن وات می پردازیم.این محاسبات برای به دست آوردن مشخصات فنی عناصر الکتریکی مصرفی و نیز وات w در تابلو سازی بسیار اهمیت دارد.

در ابتدای امر به توضیح آخرین کمیت مداری می پردازیم و سپس با داشتن اظلا عات قبلی به محاسبه وات می پردازیم.

 

اٌهم

اهم واحدی است برای اندازه گیری مقاومت مواد در مقابل عبور جریان الکتریکی که محاسبات وات w نقش اساسی دارد.برخی از مواد مقاومت بسیار زیادی در مقابل عبور جریان الکتریکی از خودشان نشان می دهند این مواد را نارسانا نامیده می شوند. بعضی از مواد در شرایط خاصی امکان بر قراری جریان الکتریکی را مهیا می کنند چنین موادی نیمه رسانا محسوب می شوندو گروه دیگری از مواد قابلیت هدایت جریان الکتریکی را تمام وکمال دارا هستند که این گونه مواد رسانا یا هادی الکتریسیته نامیده می شوند.

اما همین مواد نیز در هر حال در مقابل عبور جریان بسته به ساختار اتمی و برخی شرایط دیگر مانند گرما از خود مقاومت های متفاوتی بروز می دهند.

به عنوان مثال اگر چه مس و آلومینیوم هر دو هادی جریان هستند اما با توجه به ساختار اتمی خود دارای مقاومت های متفاوتی در مقابل جریان هستند ودر نتیجه می توانند وات w مصرفی مختلفی در یک مدار یکسان به ما بدهند. و در این میان مس مقاومت کمتری نسبت به آلومینیوم دارد.از سوی دیگر سیم مسی به طول 100 متر و به مقطع 1.5 میلی متر مربع دارای مقاومت به مراتب بیشتری نسبت به سیم مسی به طول یک متر با همان سطح مقطع است و همین طور دو سیم مسی با طول های برابر اما سطح مقطع متفاوت دارای مقاومت های مختلفی هستند و البته سیم مسی با مقطع بزرگتر مقاومت کمتری دارد.

همچنین مقاومت دوسیم مسی با طول و سطح مقطع یکسان در دو دمای مختلف برابر نخواهد بود این امر هم در وات w تاثیر زیادی دارد و سیم مسی که در شرایط گرم تر قرار دارد مقاومت بیشتری از خود نشان خواهد داد.بنابر این در میابیم که تمام مواد رسانای الکتریکی نیز تحت شرایط ویژه ای در مقابل عبور جریان الکترون ها از خود عبور جریان الکترون ها از خود مقاومت نشان می دهد و گاهی اوقات همین مقاومت  موجب انجام کار مفیدمی شود.به عنوان مثال در گرمکن های برقی اگر مقاومتی وجودنمی داشت عملی تحت عنوان گرمایش صورت نمی گرفت.

تمام بارهای الکتریکی مانند انواع موتورها و لامپ ها و ترانسفورمرها و تمامی تجهیزات انتقال و توضیع الکتریسیته مانند سیم ها و کابل ها و غیره که وات w مصرفی دارند در مقابل جریان الکتریکی از خود مقاومت نشان می دهند.

همان گونه که مقاومت تجهیزات مختلف می تواند موجب اتلاف انرژی از طریق تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی غیر لازم گرمایی شود و از این بابت عاملی مزاحم تلقی گردد. به همین اندازه نیزلازم می آید که از مقاومت تجهیزات بنا به ضرورتی استفاده شود تا جایی که اصولا قطعات ویژه ای تحت همین عنوان یعنی (مقاومت) ساخته می شود تا از آن به منظور ایجاد افت فشار الکتریکی و محدود نمودن جریان بنا به نیاز وات w مصرفی استفاده شود.

عدم وجود مصرف کننده الکتریکی و یا مقاومت در یک مدار به معنای اتصال کوتاه دو سر مولد است و چنانچه با اعمال نیروی الکتروموتوری به اندازه یک ولت تنها یک آمپر جریان الکتریکی از مداری عبور کند مقاومت آن مدار یک اهم خواهد بود.تبدیل با ایجاد مقاومت جریان آب موجب افت فشار می شود.در یک مدار الکتریکی نیز مقاومت باعث افت ولتاژ و محدودیت جریان الکتریکی می شود.در شبکه های آب گاهی مجبور می شویم با قرار دادن تبدیل یا حتی شیر گلویی افت فشار ایجاد نموده و مقدار جریان را به دلایلی کاهش دهیم.در مدار های الکتریکی نیز گاهی لازم می شود با قرار دادن مقاومت مقدار جریان را کنترول نماییم.

وات w

وات واحدی است برای اندازه گیری توان. توان نسبت مستقیمی با شدت جریان (آمپر) و اختلاف پتانسیل (ولتاژ) دارد. افزایش هریک از این مقادیر می تواند منجربه افزایش توان شود. برای درک بهتر توان الکتریکی می توان بازهم از یک شبکه آب برای شبیه سازی وات w مثال آورد. فرض کنید سیستم هیدرولیکی وجود دارد. پمپی با فشار 120PSI نشان داده شده است. خروجی آب این پمپ یک چرخ به شعاع 1 فوت را به گردش در می آورد. چنانچه وزن آب 8.34 پوند به ازای هر گالن باشد. با توجه به شعاع چرخ گشتاور آن 1000.8 فوت پوند خواهد شد زیرا: 120*8.34*1=1000.8 ftlb 

حال اگر فشار به دو برابر افزایش یابد مقدار گشتاور نیز دو برابر خواهد شد:

240*8.34*1=2001.6 ftlb

اگر فشار را ثابت نگه داریم و دبی را دو برابر کنیم باز گشتائر دو برابر می شود.

120*16.68*1=2001.6 ftlb

بنابر این توان چرخ نسبت مستقیمی با فشار و جریان آب دارد و با افزایش هریک از آنها توان نیز افزایش می یابد. در الکتریسیته نیز همین رابطه برقرار است. یعنی با افزایش شدت جریان و یا ولتاژ مقدار توان یا وات w نیز افزایش پیدا می کند. فرض کنید که یک مدار الکتریکی در اختیار دارید.در این مدار عامل ایجاد اختلاف پتانسیل یا فشار الکتریکی یک باتری است واز سوس دیگر یک مقاومت نیز در مدار قرار گرفته است که نقش همان چرخ را بازی می کند. در مثال قبل دبی جریان آب باید بر سکون چرخ فائق می آمدند تا آن را به گردش در آورند.

در مدار الکتریکی فرضی ما نقش مقاومت می توانست به عهده یک موتور ویا لامپ باشد.در این مدار سه وسیله اندازه گیری برای سنجش جریان اختلاف پتانسیل و توان نیز به کار گرفته شده است. حال چنانچه شدت جریان برابر با 1 آمپر و اختلاف پتانسیل برابر 120 ولت باشد توان یا وات w برابر 120 وات خواهد بود زیرا:

P=EI                 120*1=120 W

توان الکتریکی یا وات w مصرفی در شرایطی مورد استفاده قرار می گیرد که انرژی الکتریکی به انرژی های دیگر هم چون انرژی گرمایی تابشی یا مکانیکی تبدیل شود.در این مثال نیز می توان مقاومت موجود در مدار را با یک موتور الکتریکی یا گرمکن برقی یا لامپ تعویض نمود. در این حالت عبور الکترون ها از هر یک از این وسایل می تواندمنجر به انجام کار خاصی شود که با وات متر متصل به مدار می توان توان آن را معین نمود.

در مثال فوق برای وات w تعیین رابطه P=EI از طریق مقایسه مدار الکتریکی با شبکه آبی که چرخ را می چرخاند نتیجه شد و همین طور بر اساس یک آزمایش تجربی تایید شد.اما فارغ از آن مقایسه و نیز صرف نظر از تجربه عملی می توان به طریق دیگری نیز به این رابطه بسیار مهم دست یافت.پیش از این در مبحث ولتاژ یاد آور شدیم که : ((چنانچه یک کولن بار توسط یک ولت نیروی الکتروموتوری جابجا شود به اندازه یک ژول کار انجام گرفته است)) و بر همین اساس رابطه زیر شکل گرفت:

(W=Eq       ( 1

از طرفی می دانیم که تعریف توان یا وات w عبارت است از کار در واحد زمان بنابراین:

(P=W/t     ( 2

حال می توان در رابطه 2 به جای W معادل آن یعنی Eq را بنویسیم بنابراین خواهیم داشت:

(3)       P=Eq/t

و اگر به خاطر داشته باشید در مبحث جریان نیز آمپر را چنین تعریف نمودیم(( یک آمپر برابر است با گذر یک کولن در ثانیه)) رابطه جریان و بار الکتریکی و زمان را چنین نوشتیم:

  (4)         I=q/t

اکنون می توان در رابطه 3 به جای q/t معادل آن یعنی I را قرار دهیم و به نتیجه زیر برسیم:

P=EI

بر این اساس چنانچه از مداری با اختلاف پتانسیل یک ولت جریانی به اندازه یک آمپر عبور کند توان آن مدار یک وات w خواهد بود.

 

ثبت نظر
عنوان نظر :
نام شما :
ایمیل :