واحدة من النقاط المهمة في حساب الدوائر الكهربائية هي تحديد كمية الحرارة المنبعثة في الموصل. تحدث الخسائر الحرارية بسبب مقاومة الموصل وهي أحد العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها عند تصميم أنظمة إمداد الطاقة.
لحساب خسائر الحرارة ، يتم استخدام قانون جول لينز ، الذي ينص على أن كمية الحرارة المنبعثة في الموصل تتناسب مع مقاومة الموصل ، ومربع التيار المتدفق عبر الموصل ، والوقت الذي يتدفق فيه التيار.
س = أنا^2 * ص * ر
أين س هي كمية الحرارة المنبعثة بالجول ، أنا هو التيار بالأمبير ، ص هي مقاومة الموصل بالأوم و تي هو وقت التدفق الحالي بالثواني.
- حساب كمية الحرارة المنبعثة
- تحديد الحرارة المنبعثة
- مقاومة الموصل
- التيار المتدفق من خلال الموصل
- مدة التيار من خلال الموصل
- حساب كمية الحرارة المنبعثة
- سؤال وجواب
- كيفية حساب الحرارة المنبعثة في موصل بمقاومة 1 أوم بتيار 4 أ لمدة 30 ثانية?
- ما هو خطر تسخين الموصل?
- كيف ستؤثر الزيادة في مقاومة الموصل على الحرارة المتولدة?
- ماذا ستكون الحرارة المنبعثة عندما يتضاعف التيار من خلال الموصل?
حساب كمية الحرارة المنبعثة
لحساب كمية الحرارة المنبعثة في موصل بمقاومة 1 أوم بتيار 4 أ لمدة 30 ثانية ، من الضروري استخدام قانون جول لينز. ينص قانون جول لينز على أن كمية الحرارة المنبعثة في الموصل تتناسب مع القوة الحالية المربعة ومقاومة الموصل والوقت.
صيغة حساب كمية الحرارة المنبعثة في الموصل هي:
س = أنا^2 * ص * ر
أين:
- س هي كمية الحرارة المنبعثة ، تقاس بالجول (ي)
- أنا هو التيار المقاس بالأمبير (أ)
- ص هي مقاومة الموصل ، تقاس بالأوم (أوم)
- تي هو وقت التشغيل ، يقاس بالثواني (ثانية)
في حالتنا:
- أنا = 4 أ
- ص = 1 أوم
- ر = 30 ثانية
استبدال القيم في الصيغة ، نحصل على:
س = (4 أ)^2 * 1 أوم * 30 ثانية
بعد حساب هذا التعبير ، نحصل على قيمة كمية الحرارة المنبعثة في الموصل.
يرجى ملاحظة أنه في هذه الحالة ، يتم إعطاء القوة الحالية والمقاومة في سي (نظام الوحدات الدولية) ، لذلك ليست هناك حاجة لتحويل وحدات القياس.
تحديد الحرارة المنبعثة
يمكن حساب الحرارة المنبعثة في موصل بمقاومة 1 أوم بتيار 4 أمبير لمدة 30 ثانية باستخدام قانون جول لينز.
وفقا لقانون جول لينز ، فإن الطاقة المنبعثة كحرارة في الموصل تتناسب مع مربع التيار ومقاومة الموصل. صيغة حساب الحرارة المنبعثة هي كما يلي:
س = أنا^2 * ص * ر
أين:
- س هي الحرارة المنبعثة في جول (ي);
- أنا هي القوة الحالية بالأمبير (أ);
- ص هي مقاومة الموصل بالأوم (Ω);
- تي هو الوقت الذي يتدفق فيه التيار بالثواني (الثواني).
في حالتنا ، التيار هو 4 أ ، ومقاومة الموصل هي 1 أوم ، والوقت هو 30 ثانية. استبدال القيم في الصيغة ، نحصل على:
س = 4^2 * 1 * 30 = 480 ج.
وبالتالي ، يتم إطلاق 480 جول من الحرارة في موصل بمقاومة 1 أوم بتيار 4 أمبير لمدة 30 ثانية.
مقاومة الموصل
مقاومة الموصل هي كمية فيزيائية تحدد درجة الانسداد للموصل لمرور تيار كهربائي. يشار إلى المقاومة بالرمز ص ويقاس بالأوم (Ω).
تعتمد مقاومة الموصل على مادته وطوله ومساحة المقطع العرضي ودرجة حرارته. كلما كان الموصل أطول ، زادت مقاومته. كلما كانت مساحة المقطع العرضي أصغر ، زادت المقاومة. أيضا ، تزداد مقاومة الموصل مع زيادة درجة الحرارة.
يمكن حساب مقاومة الموصل باستخدام الصيغة:
- الصيغة لحساب المقاومة:
ص = ع * (ل / أ)
- ص هي مقاومة الموصل;
- ص هي مقاومة مادة الموصل;
- ل هو طول الموصل;
- أ هي منطقة المقطع العرضي للموصل.
- مثال:
لنفترض أن لدينا موصلا بمقاومة 1 أوم ويتدفق تيار 4 أمبير من خلاله لمدة 30 ثانية. لحساب كمية الحرارة المنبعثة ، يمكننا استخدام الصيغة:
- صيغة حساب كمية الحرارة المنبعثة هي:
س = أنا^2 * ص * ر
- س هي كمية الحرارة المنبعثة في الجول;
- أنا هو التيار بالأمبير;
- ص هي مقاومة الموصل في أوم;
- تي هو وقت العبور الحالي في ثوان.
استبدال القيم في الصيغة ، نحصل على:
س = (4 أ)^2 * 1 أوم * 30 ثانية = 480 ي
وهكذا ، في هذا المثال ، سيتم تخصيص 480 جول من الحرارة في الموصل.
| المواد | المقاومة·mm * مم 2 / م) |
|---|---|
| النحاس | 0,0172 |
| الألومنيوم | 0,0282 |
| الحديد | 0,098 |
التيار المتدفق من خلال الموصل
التيار هو أحد الخصائص الرئيسية للدائرة الكهربائية. يتم تعريفه على أنه كمية الكهرباء التي تمر عبر موصل لكل وحدة زمنية.
يقاس التيار بالأمبير (أ) ويشار إليه بالحرف الأول.يمكن أن يكون ثابتا إذا لم يتغير اتجاه وقيمة التيار بمرور الوقت ، أو متغير إذا تغيرت قيمته و/أو اتجاهه بشكل دوري.
يتم تحديد التيار المتدفق عبر الموصل بواسطة الصيغة:
أنا = ف / ر
أين أنا هو التيار ، ف هي كمية الكهرباء (الشحنة) التي مرت عبر الموصل ، ر هو الوقت الذي يمر فيه التيار.
وبالتالي ، من أجل حساب التيار ، من الضروري معرفة كمية الكهرباء والوقت الذي تتدفق خلاله عبر الموصل.
في هذه الحالة ، عند تيار 4 أ لمدة 30 ثانية ، باستخدام الصيغة المحددة ، من الممكن حساب كمية الكهرباء التي مرت عبر الموصل خلال الوقت المحدد. سيسمح لك ذلك بتحديد الحمل الحراري على الموصل بدقة أكبر.
مدة التيار من خلال الموصل
مدة التيار عبر الموصل هي الوقت الذي يتدفق فيه التيار الكهربائي عبر الموصل. يتم تحديد مدة التيار من خلال مقدار الوقت الذي يتدفق خلاله التيار عبر الموصل بكثافة معينة.
يمكن حساب مدة التيار باستخدام قانون أوم. معرفة مقاومة الموصل وحجم التيار ، فمن الممكن لحساب مدة التيار باستخدام الصيغة:
مدة التيار = كمية الحرارة / قوة المستهلك
أين:
- المدة الحالية هي الوقت الذي يتدفق فيه التيار عبر الموصل;
- كمية الحرارة هي الطاقة المنبعثة كحرارة في موصل عندما يتدفق التيار;
- الطاقة الاستهلاكية هي الطاقة الكهربائية التي يستهلكها جهاز أو نظام يتدفق من خلاله التيار.
يمكن التعبير عن مدة التيار بوحدات زمنية مختلفة ، مثل الثواني والدقائق والساعات وما إلى ذلك. في هذه الحالة ، يتم النظر في مدة التيار بالثواني.
على سبيل المثال ، إذا كانت مقاومة الموصل 1 أوم والتيار 4 أ ، فيمكن حساب كمية الحرارة المنبعثة في الموصل باستخدام قانون أوم:
كمية الحرارة = (التيار ^ 2) * المقاومة * مدة التيار
كمية الحرارة = (4 أ ^2 ) * 1 أوم * 30 ثانية = 480 ج
وبالتالي ، فإن مدة التيار من خلال الموصل عند القيم المحددة للمقاومة والتيار والوقت هي 30 ثانية.
حساب كمية الحرارة المنبعثة
لحساب كمية الحرارة المنبعثة في موصل بمقاومة 1 أوم بتيار 4 أ لمدة 30 ثانية ، من الضروري استخدام الصيغة لحساب الطاقة:
س = أنا^2 * ص * ر
أين:
- س هي كمية الحرارة المنبعثة في الجول (ي)
- أنا هو التيار الذي يمر عبر الموصل بالأمبير (أ)
- ص هي مقاومة الموصل بالأوم (أوم)
- ر هو وقت تشغيل الموصل بالثواني (الثواني)
في حالتنا:
- أنا = 4 أ
- ص = 1 أوم
- ر = 30 ج
استبدال القيم في الصيغة:
س = (4 أ)^2 * 1 أوم * 30 ج = 4^2 * 1 * 30 = 16 * 30 = 480 ج.
وبالتالي ، سيتم إطلاق 480 جول من الحرارة في الموصل.
سؤال وجواب
كيفية حساب الحرارة المنبعثة في موصل بمقاومة 1 أوم بتيار 4 أ لمدة 30 ثانية?
لحساب الحرارة المنبعثة في الموصل ، استخدم الصيغة: ف = أنا^2 * ص * ر ، أين ف هي الحرارة المنبعثة ، أنا هو التيار من خلال الموصل ، ص هي مقاومة الموصل ، ر هو الوقت. استبدال القيم في الصيغة: أنا = 4 أ ، ص = 1 أوم ، ر = 30 ثانية ، نحصل على: س = (4 أ) ^2 * 1 أوم * 30 ثانية = 480 ج. وبالتالي ، فإن الحرارة المنبعثة في الموصل هي 480 ج.
ما هو خطر تسخين الموصل?
يمكن أن يكون تسخين الموصل خطيرا لعدة أسباب. أولا ، في درجات الحرارة المرتفعة ، قد تصبح مادة الموصل أقل متانة ، مما قد يؤدي إلى كسرها أو تلفها. ثانيا ، يمكن أن يتسبب الموصل الساخن في حدوث حروق إذا تم لمسه عن طريق الخطأ أو ملامسته لأشياء أخرى. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يتسبب تسخين الموصل في نشوب حريق إذا كان موجودا بالقرب من المواد القابلة للاحتراق. لذلك ، من الضروري مراقبة درجة حرارة الموصلات واتخاذ تدابير لتبريدها ، إذا لزم الأمر.
كيف ستؤثر الزيادة في مقاومة الموصل على الحرارة المنبعثة?
ستؤدي زيادة مقاومة الموصل إلى زيادة الحرارة المنبعثة. هذا يرجع إلى حقيقة أنه في صيغة حساب الحرارة المنبعثة (ف = أنا^2 * ص * ر) يتم تضمين مقاومة الموصل في البسط. أي أنه كلما زادت مقاومة الموصل ، زادت الحرارة المتولدة. لذلك ، عند العمل مع الموصلات ذات المقاومة العالية ، من الضروري توخي الحذر بشكل خاص واتخاذ تدابير لتبريد الموصلات لتجنب ارتفاع درجة الحرارة والأضرار المحتملة.
ماذا ستكون الحرارة المنبعثة عندما يتضاعف التيار من خلال الموصل?
لحساب الحرارة المنبعثة عند مضاعفة التيار من خلال الموصل ، الصيغة س = أنا^2 * ص * ر يمكن استخدامها. إذا كان التيار الأولي 4 أ ، فعندما يتضاعف التيار ، سيكون 8 أ. استبدال القيم في الصيغة (أنا = 8 أ ، ص = 1 أوم ، ر = 30 ثانية) ، نحصل على: س = (8 أ) ^2 * 1 أوم * 30 ثانية = 1920 ج. وبالتالي ، عندما يتضاعف التيار عبر الموصل ، ستكون الحرارة المنبعثة 1920 ج.