P = R * I²
Ep = R * I² * t
P = Dispersed power (W)
R = Resistance (Ω)
I = Current (A)
Ep = Dispersed energy (J)
t = Time (sec)
احسب الطاقة الحرارية المنبعثة في العناصر المقاومة للدائرة.
"الطاقة المنبعثة على شكل حرارة في العناصر المقاومة للدائرة."
Q = I² × R × t
أو
Q = P × t
حيث:
Q: الطاقة الحرارية (جول، J)
I: التيار (أمبير، A)
R: المقاومة (أوم، Ω)
t: الزمن (ثانية، s)
P: القوة (واط، W)
ملاحظة: الصيغتان متكافئتان. استخدم $ Q = I^2 R t $ عندما تعرف التيار والمقاومة.
ميل المادة لمعارضة تدفق التيار الكهربائي، ويقاس بوحدة الأوم (Ω).
زيادة المقاومة تؤدي إلى زيادة إنتاج الحرارة لنفس التيار.
مثال: مقاومة 100 أوم تحد من التيار وتنتج حرارة.
القوة الكهربائية المزودة أو الممتصة بواسطة مكون، ويقاس بوحدة الواط (W).
واط واحد = جول واحد لكل ثانية.
يمكن حسابها كالتالي: P = I² × R أو P = V × I
مثال: مصباح LED بقوة 5 واط يستهلك 5 جول كل ثانية.
تدفق الشحنة الكهربائية عبر مادة، ويقاس بالأمبير (A).
الحرارة تناسبية مع مربع التيار — ضعف التيار يرباع الحرارة!
مثال: 1 أمبير، 2 أمبير، 10 أمبير — كل منها ينتج مستويات مختلفة من الحرارة.
المدة التي يتدفق فيها التيار، ويقاس بالثواني (s).
زيادة الزمن → زيادة أكبر في الحرارة الكلية المنتجة.
مثال: 1 ثانية مقابل 60 ثانية → 60 مرة أكثر حرارة.
عندما يتدفق التيار عبر مقاومة:
تتحرك الإلكترونات عبر المادة
تصطدم بالذرات، وتفقد الطاقة الحركية
تنقل هذه الطاقة كطاقة اهتزازية → حرارة
الحرارة الكلية تعتمد على: التيار، المقاومة، والمدة
هذا العملية لا رجعة فيها — الطاقة الكهربائية تضيع كحرارة.
تصميم عناصر التسخين (مثل: المواقد الكهربائية، مجففات الشعر)
حساب فقدان القوة في خطوط النقل
تقدير ارتفاع درجة الحرارة في المسارات والمركبات على اللوحة الدائرة المطبوعة
اختيار المقاومات المناسبة بناءً على تصنيف القوة
فهم سبب ارتفاع درجة حرارة الأجهزة أثناء التشغيل
تحليل السلامة في الدوائر (منع التسخين الزائد ومخاطر الحريق)
وفقًا لقانون جول Q = I² × R × t، تتناسب الحرارة طرديًا مع مربع التيار. عندما يزداد التيار من 1 أمبير إلى 2 أمبير، لا تتضاعف الحرارة فحسب — بل تزداد بمقدار 2² = 4 مرات؛ وعند 3 أمبير، تصبح 9 مرات.
ولهذا السبب تولد الدوائر ذات التيار العالي قدرًا كبيرًا من الحرارة، وهو سبب رئيسي لاختيار مقاسات الأسلاك والمصاهر المناسبة.
الصيغتان متكافئتان جوهرياً بما أن P = I² × R. ويكمن الفرق فيما تعرفه: فعندما يكون لديك التيار (I) والمقاومة (R)، تكون الصيغة Q = I² × R × t أكثر ملاءمة؛ وعندما تعرف القدرة (P)، تكون الصيغة Q = P × t أبسط.
على سبيل المثال، يمكن حساب سخان بقدرة 100 واط يعمل لمدة ساعة واحدة مباشرةً بالصيغة Q = 100 × 3600 = 360,000 J، دون الحاجة إلى معرفة المقاومة الداخلية أو التيار.
من خلال إدخال التيار والمقاومة ووقت التشغيل في الدائرة، يمكنك حساب إجمالي الحرارة (بالجول) الناتجة عن العناصر المقاومة. إذا كانت الحرارة المحسوبة مرتفعة للغاية، فإن ذلك يشير إلى احتمال ارتفاع درجة حرارة المكون، مما يشكل خطراً بالتلف أو الحريق.
ومن الناحية العملية، يمكنك مقارنة النتيجة بقدرة المقاومة المقدرة لتقييم السلامة: على سبيل المثال، إذا كانت مقاومة مصنفة بقدرة 0.25 واط تبدد فعلياً 1 واط، فإن ذلك يتجاوز سعتها بكثير، مما يتطلب استخدام مقاومة ذات قدرة أعلى أو إعادة تصميم الدائرة.
تسجيل الدخول
