محاسبه توان الکتریکی با قانون اهم ، آموزش گام‌به‌گام همراه مثال

محاسبه توان الکتریکی با قانون اهم ، آموزش گام‌به‌گام همراه مثال ، پیش‌تر با فرمول محاسبه توان در یک مدار الکتریکی آشنا شدیم. طبق این رابطه، اگر ولتاژ را بر حسب ولت (Volt) در جریان بر حسب آمپر (Ampere) ضرب کنیم، مقدار توان بر حسب وات (Watt) به دست می‌آید. اکنون این فرمول را در یک مثال عملی بررسی می‌کنیم.

استفاده از قانون اهم برای محاسبه جریان

در مدار بالا، ولتاژ باتری ۱۸ ولت و مقاومت لامپ ۳ اهم (Ω) است. با استفاده از قانون اهم (Ohm’s Law) می‌توان مقدار جریان را محاسبه کرد.

اکنون که مقدار جریان مشخص شده است، کافی است آن را در ولتاژ ضرب کنیم تا توان مصرفی مدار به دست آید.

نتیجه نشان می‌دهد که این لامپ ۱۰۸ وات توان مصرف می‌کند. این انرژی عمدتاً به صورت نور و گرما آزاد می‌شود.

افزایش ولتاژ باتری

اکنون همان مدار را در نظر بگیرید، اما این بار ولتاژ باتری را افزایش می‌دهیم تا ببینیم چه تغییری در مدار ایجاد می‌شود. به‌طور طبیعی انتظار داریم با افزایش ولتاژ و ثابت ماندن مقاومت لامپ، جریان مدار نیز افزایش پیدا کند. در نتیجه، توان مصرفی نیز بیشتر خواهد شد.

در این حالت، ولتاژ باتری از ۱۸ ولت به ۳۶ ولت افزایش یافته است، در حالی که مقاومت الکتریکی لامپ همچنان ۳ اهم باقی مانده است. بنابراین مقدار جریان جدید برابر خواهد بود با:

این نتیجه کاملاً منطقی است. طبق رابطه I = E / R، اگر ولتاژ دو برابر شود و مقاومت تغییری نکند، جریان نیز دو برابر خواهد شد. همان‌طور که مشاهده می‌شود، جریان از ۶ آمپر به ۱۲ آمپر رسیده است.

اکنون نوبت به محاسبه توان می‌رسد.

افزایش ولتاژ باتری چه تأثیری بر توان دارد؟

همان‌طور که انتظار می‌رفت، توان نیز افزایش یافته است؛ اما نکته جالب این است که میزان افزایش توان بسیار بیشتر از افزایش جریان است.

دلیل این موضوع آن است که توان حاصل‌ضرب ولتاژ در جریان است. زمانی که هم ولتاژ و هم جریان هر دو دو برابر شوند، توان به اندازه ۲ × ۲ = ۴ برابر افزایش پیدا می‌کند.

برای اطمینان می‌توانید مقدار ۴۳۲ وات را بر ۱۰۸ وات تقسیم کنید. حاصل برابر با ۴ خواهد بود که نشان می‌دهد توان واقعاً چهار برابر شده است.

با استفاده از روابط جبری نیز می‌توان فرمول اصلی توان را به شکل‌های دیگری نوشت تا در شرایطی که مقدار ولتاژ یا جریان مشخص نیست، همچنان بتوان توان را محاسبه کرد.

اگر فقط ولتاژ (E) و مقاومت (R) را بدانیم:

اگر فقط جریان (I) و مقاومت (R) را بدانیم:

قانون ژول در برابر قانون اهم

از نظر تاریخی، نخستین فردی که رابطه ریاضی بین توان تلف‌شده و جریان عبوری از یک مقاومت را کشف کرد، جیمز پرسکات ژول بود، نه گئورگ سیمون اهم.

ژول این رابطه را در سال ۱۸۴۱ منتشر کرد و آن را به صورت زیر بیان نمود:

P = I²R

این رابطه امروزه با نام قانون ژول (Joule’s Law) شناخته می‌شود.

با این حال، از آنجا که معادلات توان ارتباط مستقیمی با روابط قانون اهم میان ولتاژ، جریان و مقاومت دارند:

• E = IR
• I = E / R
• R = E / I

بسیاری از افراد این روابط توان را نیز به اشتباه به قانون اهم نسبت می‌دهند.

سوالات متداول

اگر این مقاله محاسبه توان الکتریکی با قانون اهم ، آموزش گام‌به‌گام همراه مثال ، برای شما مفید بود، آن را با دوستان خود به اشتراک بگذارید و برای مشاهده آموزش‌های بیشتر به سایت ما سر بزنید.