مقاطع تحصیلی
جستجو در منظومه
جریان الکتریکی و مدارهای جریان مستقیم2 ـ 5 توان در مدارهای الکتریکی V a V bاکنون می‌خواهیم رابطه هایی برای انرژی و توان در مدارهای الکتریکی به آوریم . ٔدست جعبهشکل 2 ــ 34 بخشی از یک مدار الکتریکی را نشان می‌دهد که می‌تواند شامل باتری، مقاومت و یا I a Iهرچیز دیگری باشد که اختالف پتانسیلی بین پایانه های آن برقرار است . فرض کنید بار q در مدت bزمان t تحت اختالف پتانسیل ΔV = Vb - Va از پایانه a به پایانه b برود . در فصل پیش دیدیم کار شکل 2 ــ 3 4 یک جزء مدار که اختالف پتانسیلینیروی خارجی برای چنین انتقالی برابر با W = q ΔV است . از طرفی توان الکتریکی، آهنگ انجام بین دوسر آن برقرار است . P = I(Vb-Va)این کار است : q V ∆ W q این جز، به بقیۀ مدار انرژی می‌دهد 0⇒ > P اگرV ∆ V = I ∆ t P = t = t = این جز، از بقیۀ مدار انرژی می‌گیرد <0⇒ P اگر2(ــ P = ΔV I)8در این رابطه، توان P() برحسب وات W() ، جریان I() برحسب آمپر A() و اختالف پتانسیل ()ΔVبرحسب ولت V(است . این رابطه را می) توان برای منبع نیروی محرکه (مثالً باتری) ، یا برای وسیلهٔمصرف کننده (مثالً مقاومت یک دستگاه الکتریکی) و یا … استفاده کرد .توان الکتریکی مصرفی در یک مقاومت : همان که گفتیم ٔطور رابطه 2 ــ 8 برای مقاومت هایالکتریکی نیز برقرار است . برای یک مقاومت، همان طور که پیش از این دیدیم ΔV را با V نشانمی‌دهیم . برای محاسبهٔ مقدار توان مصرفی، کافی است در این رابطه به جای V از رابطهٔ تعریفمقاومت = V/I(R) استفاده کنیم :2 V = 2 RI = = P = IV = I(RI) مصرفی Pدر نتیجه : R2(ــ = 2 RI)9 مصرفی P2(ــ 2 V =)10 مصرفی Pمثال 2 ـ 8وقتی دو سر یک بخاری برقی را به اختالف پتانسیل 220 V وصل کنیم، جریان 10/0A از آن می‌گذرد . الف) توان این بخاریچقدر است؟ ب) اگر این بخاری به مدت 3/00h در روز کار کند و قیمت برق مصرفی به ازای هر کیلووات ساعت 50 تومان باشد،هزینهٔ یک ماه مصرف این بخاری چقدر می‌شود؟: الف) بنا به ٔپاسخ رابطه 2 ــ 8 توان مورد نیاز بخاری چنین می‌شود :2/20kW = 2/20*103W = (10/0A)(220V) = I ΔV = Pب) انرژی مصرفی بخاری برابر Pt می‌شود که بر حسب یکاهای SI ، P بر حسب وات (W) ، t بر حسب ثانیه s() است و انرژیمصرفی بر حسب ژول J(می) . اما برای محاسبهٔ مصرف برق ،شود P را بر حسب کیلووات kW() و t را بر حسب ساعت h(می) گیرند .بنابراین، انرژی الکتریکی مصرفی بر حسب کیلووات ساعت kWh(می) شود 3/6*106J(J = s)(3600s()1000 1kWh =).67