ما هي القدرة الكهربائية

تعريف مفهوم القدرة الكهربائية

تعرَّف القدرة الكهربائية (بالإنجليزية: Electric Power) بأنّها كمية قياسية تُعبِّر عن معدل نقل الطاقة الكهربائية بواسطة دارة كهربائية خلال مدة زمنية معينة، ويُرمز للقدرة الكهربائية في اللغة الإنجليزية بالرمز (P) وتُقاس بوحدة الواط (جول/ثانية)، ورمزها (W).^[١]

كما تُعبّر القدرة الكهربائية عن مقدار الطاقة الكهربائية المُستهلكة من سلك كهربائي فرق الجهد الكهربائي بين طرفيه واحد فولت ويمر فيه تيار كهربائي مقداره واحد أمبير خلال ثانية واحدة.^[٢]

أنواع القدرة الكهربائية

تصنّف القدرة الكهربائية إلى نوعين بناءً على نوع التيار الكهربائي المتدفق في الدارّة الكهربائية،^[٣] وهما نوعان كالآتي:

• قدرة التيار المباشر

قدرة التيار المباشر (بالإنجليزية: Direct current power) ويُرمز له بالرمز (DC)، وسمّي بالتيار المباشر لأنه يوفِّر الطاقة الكهربائية بشكل مستمر دون انقطاع من خلال مصدر تيار كهربائي أُحادي الاتجاه ومستمر، كالبطارية والخلية الكهروضوئية.^[٣]

• قدرة التيار المتردد

قدرة التيار المتردد (بالإنجليزية: Alternating Current power) ويُرمز له بالرمز (AC)، وسمّي بالتيار المتردد لأنه تيار كهربائي يتغير اتجاهه بشكل دوري، مما يُغيّر قيمتي الجهد الكهربائي والتيار الكهربائي بشكل متناوب.^[٤]

قوانين حساب القدرة الكهربائية

توصف القدرة الكهربائية على أنّها مقياس لكمية الطاقة المُستخدمة في فترة زمنية معينة، وهي ترتبط بالجهد الكهربائي والتيار، لذلك يُمكن حسابها وفق القانون الرئيسي الآتي:^[٥]

القدرة الكهربائية = الجهد الكهربائي × التيار الكهربائي

وبالرموز؛

ق = ج × ت

حيث تشير الرموز إلى ما يأتي:^[٥]

ق: القدرة الكهربائية وتقاس بوحدة الواط، ويُشار إليها في اللغة الإنجليزية بالرمز (P).

ج: الجهد الكهربائي الموجود بين طرفي الدارة الكهربائية، ويُقاس بوحدة الفولت، ويُشار إليه في اللغة الإنجليزية بالرمز (V).

ت: التيار الكهربائي المار في الدارة الكهربائية، ويُقاس بوحدة الأمبير، ويُشار إليه في اللغة الإنجليزية بالرمز (I).

ويمكن اشتقاق العديد من القوانين من قانون القدرة العام، وهي كما يأتي:^[٥]

• ج = ت × م
• ق = م × ت^2
• ق = ج^2 / م
• ق = ط / ز
• ق= (ج × ش) / ز
• ط = ج × ش

إذ تشير الرموز إلى ما يأتي: ^[٥]

م: المقاومة الكهربائية الناشئة في الدارة الكهربائية، وتُقاس بوحدة الأوم، ويُشار إليها في اللغة الإنجليزية بالرمز (R).

ط: الطاقة الكهربائية الناتجة عن مرور تيار كهربائي بين طرفي موصل كهربائي، وتُقاس بوحدة الجول، ويُشار إليها في اللغة الإنجليزية بالرمز (E).

ز: هو الزمن اللازم للطاقة المُستهلكة من أجل مرور تيار كهربائي بين طرفي الموصل، ويُقاس بوحدة الثانية، ويُشار إليه في اللغة الإنجليزية بالرمز (t).

ش: مقدار الشحنات الكهربائية المارة في الدارة الكهربائية، وتُقاس بوحدة الكولوم، ويُشار إليها في اللغة الإنجليزية بالرمز (Q).

أمثلة على حساب القدرة الكهربائية

فيما يأتي بعض الأمثلة على حساب القدرة الكهربائية:

• بطارية جهدها الكهربائي 9 فولت، موصولة مع موصل كهربائي مقداره 10 أوم، ما مقدار القدرة الكهربائية المارّة عبر الموصل الكهربائي؟

الحل:

• يمكن حساب مقدار القدرة الكهربائية المارة عبر الموصل الكهربائي باستخدام القانون:
• ق = ج^2 / م
• ق = 9^2 / 10
• ق = 81 /10
• ق= 8.1 واط

• مصدر كهربائي فيه تيار كهربائي مقداره 15 أمبير، هل يمكن من خلاله تشغيل مجفف شعر على نفس المصدر الكهربائي، إذا كانت القدرة الكهربائية للمجفف 1200 واط وجهده الكهربائي 120 فولت؟

الحل:

• يمكن حساب التيار الكهربائي المار في مجفف الشعر باستخدام القانون:
• ق = ج × ت
• 1200 = 120 × ت
• ت = 1200 / 120
• ت = 10 أمبير

إذًا يُمكن لمجفف الشعر أن يعمل عند وصله في المصدر الكهربائي، أما في حال محاولة تشغيل مجففان للشعر فسوف يؤدي ذلك إلى احتراق المنصهر، لأنّ التيار الناتج منهما أكبر من التيار الصادر من المصدر الكهربائي.

• يستهلك تلفاز خلال يوم كامل طاقة كهربائية قدرها 800 ألف جول، فكم القدرة الكهربائية الناتجة خلال هذا اليوم؟

الحل:

• يمكن حساب القدرة الكهربائية التي يستهلكها التلفاز خلال يوم كامل باستخدام القانون:
• ق = ط / ز
• ق = (800 × 1000 جول) / (1 يوم × 24 ساعة × 60 دقيقة × 60 ثانية)
• ق= 9.26 (جول/ثانية)
• ق= 9.26 واط يستهلك التلفاز خلال اليوم الواحد.

ما الفرق بين القدرة الكهربائية والطاقة الكهربائية؟

تختلف القُدرة الكهربائية تماماً عن الطاقة الكهربائية، والجدول الآتي يوضّح الفرق بينهما:^[٦]

تُعرف القُدرة الكهربائية على أنّها المعدل الزمني لاستهلاك الطاقة الكهربائية، وتُقاس بوحدة الواط (جول/ثانية)، وتختلف اختلاف تام عن الطاقة الكهربائية التي تعني مقدار الشغل المبذول من أجل مقاومة الجهد الكهربائي بين طرفي الدارة الكهربائية في مدة زمنية معينة، ويجمع بينهما القانون الآتي: (القدرة = الطاقة / الزمن). 

يمكن اشتقاق العديد من القوانين عن قانون القدرة العام، بحيث تتغير الكمية المراد قياسها في كل قانون حسب المطلوب حسابه من السؤال، كما تصنّف القدرة الكهربائية تبعاً لنوع التيار الذي تقيسه إلى نوعين؛ التيار المباشر والتيار المتردد؛ وذلك بناءً على مصدر التيار وكيفية سير التيار داخل السلك.

المراجع

1. ↑ "What is a Watt? Power Explained", electricityforum, Retrieved 10/11/2021. Edited.
2. ↑ "Electric Power", byjus, Retrieved 10/10/2021. Edited.
3. ^ ^{أ ب} "What is Electrical Power? Types of Electric Power and their Units", electricaltechnology, Retrieved 10/10/2021. Edited.
4. ↑ "Alternating Current versus Direct Current", lumenlearning, Retrieved 10/12/2021. Edited.
5. ^ ^{أ ب ت ث} "Electric Power", byjus, Retrieved 11/10/2021. Edited.
6. ↑ "Difference between Electric Energy and Electric Power | with Calculator", dipslab, Retrieved 10/11/2021.