انرژی الكتریكی

وقتی بهای قبض برق را می‌پردازید، در حقیقت در حال خرید انرژی الكتریكی هستید. به وسایل موجود در تصاویر ذیل توجّه كنید. چه تبدیل انرژی در این وسایل اتفاق می افتد؟

در تمام موارد، صحبت از انرژی الكتریكی به میان آمده است. در این وسایل انرژی الكتریكی عمدتاً به گرما، نور و حركت تبدیل می‌شود.

مقدار انرژی الكتریكی را چگونه می توان اندازه گرفت؟ چه رابطه ای بین ولتاژ اعمالی به دستگاه های فوق و انرژی الكتریكی مصرفی آن ها وجود دارد؟

در مبحث پتانسیل الكتریكی دانستید كه هر گاه بار مثبت q در جهت میدان الكتریكی یكنواخت، حركت كند آن گاه به اندازه U=qV انرژی از دست می دهد. این موضوع در الكتریسیته جاری نیز صادق است، بدین معنی كه وقتی بار q از مقاومت R عبور كند آنگاه انرژی بار به اندازه U=qV كاهش می یابد.

امّا طبق قانون بقاء انرژی این مقدار انرژی از بین نمی رود، بلكه به شكل های دیگر انرژی تبدیل می شود.

تصویر زیر كسب انرژی توسط بار در هنگام عبور از باتری و تحویل انرژی به مقاومت را شبیه سازی كرده است.

به عبارتی عبور بار q از مقاومت به راحتی انجام نشده و برخورد های متعدد بار با اتم ها و مولكول های ماده باعث انتقال انرژی بار q به ذرّات جسم می شود.

اگر اختلاف پتانسیل دو سرمقاومت را V بنامیم و انرژی الكتریكی را با U نشان دهیم، آنگاه انرژی الكتریكی تبدیل شده به گرما در مقاومت را می توان به صورت: U=qV به دست آورد. اگر به مدت t ثانیه جریان ثابت I از مقاومت عبور كند، آنگاه به جای q می توان مقدار معادلش یعنی: q=It را در رابطه جایگزین كرد، با این كار به رابطه این می رسیم: U=VIt

رابطه فوق، رابطه بسیار مهمی برای اندازه گیری انرژی الكتریكی است و برای هر قطعه الكتریكی صادق می باشد.

در عمل انرژی مصرفی خانگی چگونه اندازه گیری می شود؟

همان گونه كه كیلومتر شمار ماشین، مسافت پیموده شده را اندازه‌ می‌گیرد، كنتور برق خانگی كه بین سیم اصلی خانه و كابل برق شهر قرار می گیرد، انرژی برق مصرفی را اندازه‌گیری می‌كند. هزینه هر میلیون ژول انرژی برق، در حد چند تومان می‌باشد. یك خانواده متوسط در طی یك ماه حدود یك میلیارد ژول انرژی الكتریكی مصرف می‌كند.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی

تنظیم: مریم فروزان کیا