درس الـقــــــــدرة الكهـــــربـــائيــة السنة الثالثة ثانوي إعدادي

الـقــــــــدرة الكهـــــربـــائيــة

 Puissance électrique

مقدمة :

    تستعمل كلمة القدرة في عدة مجالات، فمثلا تختلف قدرة المحرك من سيارة إلى أخرى. فما المقصود بالقدرة في الكهرباء؟وماذا تعني القيمة المصحوبة بالحرف W التي تكتب على الأجهزة الكهربائية ؟

I- مفهوم القدرة الكهربائية :

أ- تجربة:

باستعمال نفس المولد، ننجز دارتين كهربائيتين بالتتابع حيث تشتمل كل واحدة على مصباح مخالف: 

ب- ملاحظة واستنتاج :

+ نلاحظ أن إضاءة المصباح (L₁) أشد من إضاءة المصباح (L₂).

+ سبب اختلاف الإضاءة راجع إلى المقدار المعبر عنه بالكتابة100W و 40W، في المصباحين ويسمى القدرة الكهربائية.

+ نقول إذن إن القدرة الكهربائية للمصباح (L₁) أكبر من القدرة الكهربائية للمصباح (L₂).

ج- تعريف :

+ القدرة الكهربائية : مقدار فيزيائي يعبر عن مدى تفوق جهاز كهربائي في أداء وظيفته، كالإضاءة (المصباح) أو التسخين (المدفأة) أو الحركة (المحرك)...

+ نرمز للقدرة الكهربائية بالحرف P، ووحدتها العالمية هي الواط (Watt) التي نرمز لها بالحرف W.

  ملحوظة :

+ هناك وحدات أخرى عملية تستعمل كثيرا في حالة القدرات الكبيرة، وهي مضاعفات الواط التالية :

  الكيلو واط  1kW = 1000W = 10³W                                  

  الميغاواط  1MW = 1000000 W= 10⁶ W

  الجيكا واط 1 GW = 10⁹W

II- المميزات الاسمية لجهاز كهربائي :

المميزات الإسمية لجهاز كهربائي هي المقادير المسجلة على هذا الجهاز وهي :

+ التوتر الإسمي : هو التوتر الذي يشتغل به الجهاز بصفة عادية.

+ الشدة الإسمية  : هي شدة التيار الذي يجب أن يمر في الجهاز ليشتغل بصفة عادية.

+ القدرة الإسمية :هي القدرة المستهلكة من طرف الجهاز عند اشتغاله بصفة عادية.

II- تعبير القدرة الكهربائية المستهلكة من طرف جهاز :

1- القدرة الكهربائية في التيار المستمر:

أ- تجربة :

- ننجز دارة كهربائية بسيطة تتكون من مصباح (L₁) و مولد، ثم نستعمل مصباحا ثانيا (L₂) مختلفا حيث :

         + المصباح (L₁) : (21W ; 12V)  

         + المصباح (L₂): (15W ; 12V).

- نقيس في كل حالة التوتر بين مربطي المصباح ثم شدة التيار الذي يمر فيه.

ب- جدول النتائج :

	شدة التيار I	التوتر U	القدرة الاسمية	الجداء U×I	الاشتغال
المصباح (L1)	1,26 A	12 V	15 W	15,12	عادي
المصباح (L2)	1,72 A	12 V	21 W	20,64	عادي

ج- استنتاج :

تساوي القدرة الكهربائية المستهلكة من طرف جهاز (مصباح، مكولة،مدفأة…) يشتغل بالتيار المستمر، جداء التوتر المطبق بين مربطيه وشدة التيار المار فيه. و نعبر عن ذلك بالعلاقة :

2- القدرة الكهربائية في التيار المتناوب:

أ- تجربة :

  ننجز الدارة الكهربائية السابقة و ندمج بدلا من المصباح أحد الأجهزة أسفله، ثم نقيس شدة التيار و التوتر في كل حالة، فنحصل على النتائج التالية :

      

إسم الجهاز	التوتر الفعال Ue(V)	الشدة الفعالة Ie(A)	Ue.Ie	القدرة الاسمية P (W)
مسخن	204	2,91	593,64	590
طاحونة	212	0,72	152,64	400
مصباح	209	0,45	94.05	100
مجفف شعر	215	1,60	344	400

ب- ملاحظة و استنتاج :

+ لا تطبق العلاقة P = U × I في حالة التيار المتناوب إلا بالنسبة للأجهزة الحرارية (أي أنها تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية) كالمكواة والمسخن والمدفأة... وتكون صحيحة في حالة أخذ التوتر الفعال والشدة الفعالة للتيار الكهربائي.حيث:

P = U_e × I_e   

تمرين تطبيقي :

   في تركيب منزلي (220 V)، نشغل الأجهزة الكهربائية التالية :

   + جهاز  تلفاز (P₁=88W ; I₁=0,4 A).   

   + آلة غسيل قدرتها الاسمية هي P₂=2,1kW.

    + ثريا مكونة من ستة مصابيح كل منها يتميز بشدة تيار اسمية قيمتها I₃=0,25A.

    + مسخن مائي مميزاته الاسمية

(P₄=990W ; I₄=4,5A).