حساب الطاقة المستهلكة وتحويل وحداتها وقراءة الاستهلاك.
1. أفهم الدرس
إذا كانت القدرة ثابتة خلال المدة، فالطاقة E = P × t. مع P بالواط وt بالثانية نحصل على E بالجول J. ومع P بالكيلوواط وt بالساعة نحصل على kWh.
1 Wh = 3600 J، و1 kWh = 3.6 × 106 J. الكيلوواط وحدة قدرة، والكيلوواط ساعة وحدة طاقة، فلا تكتب kW/h مكان kWh.
فرق قراءتي عداد الطاقة يحدد الاستهلاك خلال الفترة. في تمرين ذي تعريفة ثابتة، الكلفة تساوي الطاقة مضروبة في ثمن الوحدة؛ الفاتورة الواقعية قد تتضمن شرائح ورسومًا.
2. تطبيقات محلولة
تطبيق 1
جهاز قدرته 1500 W يعمل ساعتين: P = 1.5 kW ثم E = 1.5 × 2 = 3 kWh.
تطبيق 2
قراءة أولى 1250 kWh وأخيرة 1286 kWh تعطي استهلاكًا 1286 − 1250 = 36 kWh.
3. أتدرب وأصحح
أنجز محاولتك قبل فتح التصحيح، ثم قارن تفسيرك أو خطوات حسابك بالحل.
1. مصباح 10 W يعمل 5 h. احسب الطاقة.
إظهار التصحيح
E = 50 Wh = 0.05 kWh.
2. جهاز 2 kW يعمل 30 min. احسب الطاقة.
إظهار التصحيح
30 min = 0.5 h، إذن E = 1 kWh.
3. طاقة 4 kWh وتعريفة افتراضية 1.2 درهم لكل kWh دون رسوم. احسب الكلفة.
إظهار التصحيح
4 × 1.2 = 4.8 دراهم.
4. ثابتة العداد وحساب الطاقة من عدد الدورات
العداد يسجل الطاقة الكهربائية المستهلكة. في نموذج العداد ذي القرص، تقابل كل دورة مقدارًا محددًا من الطاقة يسمى ثابتة العداد C. عندما تكون وحدتها Wh لكل دورة، وعدد الدورات n، نحسب:
E = C × n
مثال: ثابتة عداد افتراضي C = 2.5 Wh/دورة، وأنجز قرصه 80 دورة. الطاقة E = 2.5 × 80 = 200 Wh = 0.2 kWh. لا تمثل 80 دورة مدةً زمنية ولا قدرةً كهربائية.
5. اقرأ الوحدة قبل اختيار العملية
قد يكتب على عداد إلكتروني عدد النبضات لكل كيلوواط ساعة. إذا كان المعطى K = 1000 imp/kWh فهذا يعني أن 1000 نبضة تقابل 1 kWh. عند تسجيل 250 نبضة تكون الطاقة E = 250/1000 = 0.25 kWh. نضرب عندما يعطى مقدار الطاقة لكل دورة، ونقسم عندما يعطى عدد الدورات أو النبضات لكل وحدة طاقة؛ الوحدات هي الدليل.
6. الربط بين العداد والقدرة
إذا استهلك جهاز وحده 200 Wh في 10 دقائق، فإن t = 10/60 = 1/6 h، وقدرته المتوسطة P = E/t = 200 ÷ (1/6) = 1200 W. يشترط لعزو القياس إلى هذا الجهاز وحده ألا تكون أجهزة أخرى محسوبة معه. تبقى هذه قراءة لوثيقة أو تجربة مدرسية، ولا تستلزم فتح العداد أو العبث بالتوصيلات.
7. وضعية تركيبية حول الاستهلاك
تستعمل أسرة في تمرين افتراضي 4 مصابيح قدرة كل منها 8 W لمدة 5 h يوميًا، وحاسوبًا قدرته المتوسطة 60 W لمدة 3 h. طاقة المصابيح 4 × 8 × 5 = 160 Wh، وطاقة الحاسوب 60 × 3 = 180 Wh. المجموع اليومي 340 Wh = 0.34 kWh، وخلال 30 يومًا 10.2 kWh إذا تكررت المدد نفسها. هذه الطاقة خاصة بالأجهزة المذكورة ولا تمثل استهلاك المنزل كله.
4. عداد ثابتته 1.5 Wh لكل دورة أنجز 120 دورة. احسب الطاقة.
إظهار التصحيح
E = 1.5 × 120 = 180 Wh = 0.18 kWh.
5. طاقة 300 Wh وعدد الدورات 150. ما ثابتة العداد؟
إظهار التصحيح
C = E/n = 300/150 = 2 Wh/دورة.
6. عداد يعطي 2000 نبضة لكل kWh، وسُجلت 600 نبضة. احسب الطاقة.
إظهار التصحيح
E = 600/2000 = 0.3 kWh = 300 Wh. نقسم لأن المعطى عدد نبضات لكل وحدة طاقة.
7. جهاز استهلك 0.6 kWh خلال 30 دقيقة. احسب قدرته المتوسطة.
إظهار التصحيح
t = 0.5 h، ثم P = 0.6/0.5 = 1.2 kW = 1200 W.
8. لماذا لا يمكن حساب كلفة الفاتورة كلها من قدرة جهاز واحد؟
إظهار التصحيح
نحتاج مدة تشغيله لحساب طاقته، واستهلاك بقية الأجهزة، ثم التعريفة والشروط المطبقة. القدرة وحدها ليست طاقة، ومجموع الأجهزة ليس دائمًا مشغلًا للمدة نفسها.