محاكاة استخدام الطاقة الكهربائية — فيزياء 3-2
الثالث الثانوي الفصل الدراسي الثاني الدرس 1-2 الكتاب ص 23–32 محاكاة قانون
جرّب بنفسك قوانين درس «استخدام الطاقة الكهربائية» من كتاب فيزياء 3-2: غيّر القيم في المحاكاة وشاهد النتيجة مباشرة، ثم نفّذ المهام الاستقصائية وتحقق من فهمك.
شغّل المحاكاة وغيّر القيم بنفسك
المحاكاة والمهام الاستقصائية والتقويم متاحة بحساب مجاني.
أنشئ حساب طالب مجاني لديك حساب؟ سجّل الدخول ✓ مجاني بالكامل · أنت معلم؟ حساب معلمأهداف الدرس
- توضّح كيف تُحوَّل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية.
- تستكشف طرائق نقل الطاقة الكهربائية.
- تُعرّف الكيلوواط.ساعة.
القوانين والعلاقات
القدرة المستهلكة في مقاومة بدلالة التيارP = I²R
القدرة المستهلكة في مقاومة بدلالة الجهدP = V²/R
الطاقة الحرارية الناتجة في مقاومةE = I²Rt
القدرة المنقولة في خط نقل الكهرباءP = IV
الطاقة المستهلكة بالكيلوواط.ساعةE (kWh) = P (kW) × t (h)
المفردات
الموصل الفائق التوصيلالكيلوواط.ساعة
المفاهيم الرئيسة
- عند مرور تيار في مقاومة تتصادم الإلكترونات بذراتها فتزداد الطاقة الحركية للذرات وترتفع درجة حرارة المقاومة؛ وبهذا تعمل المدفأة وصفيحة التسخين ومجفف الشعر على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية.
- القدرة المستهلكة في مقاومة تتناسب مع مربع التيار ومع المقاومة: P = I²R = V²/R، والطاقة الحرارية الناتجة خلال زمن t هي E = Pt = I²Rt = (V²/R)t.
- تنتج في أسلاك النقل طاقة حرارية غير مرغوب فيها بمعدل P = I²R تُسمّى «القدرة الضائعة I²R»، وتُقلَّل بتقليل المقاومة (أسلاك ذات موصلية كبيرة وقطر كبير) أو بتقليل التيار.
- من P = IV يمكن تقليل التيار دون تقليل القدرة المنقولة برفع الجهد؛ لذلك تنقل الشركة السعودية للكهرباء القدرة بجهود تصل إلى 132 kV، ثم يُخفَّض الجهد إلى 13.8 kV في المحطات الفرعية، ثم إلى 220 V أو 127 V في المنازل.
- الموصل الفائق التوصيل مادة مقاومتها صفر، فيوصل الكهرباء دون ضياع في الطاقة، لكنه يحتاج إلى تبريد إلى أقل من 100 K.
- شركات الكهرباء تبيع الطاقة لا القدرة، وتقيسها بالكيلوواط.ساعة: الطاقة التي تصل بقدرة 1000 W بشكل مستمر مدة ساعة واحدة، و1 kWh = 3.6 × 10⁶ J.
مثال محلول
التسخين الكهربائييعمل سخان كهربائي مقاومته 10.0 Ω على فرق جهد مقداره 120.0 V. احسب القدرة التي يستهلكها السخان، والطاقة الحرارية التي ينتجها خلال 10.0 s.
- المعطيات
- R = 10.0 Ω , V = 120.0 V , t = 10.0 s
- المطلوب
- P = ? , E = ?
- الحل
- لأن R و V معلومان: P = V²/R = (120.0)² / 10.0 = 1.44 × 10³ W = 1.44 kW، ثم E = Pt = (1.44 × 10³)(10.0) = 1.44 × 10⁴ J = 14.4 kJ
- تقويم الجواب
- القدرة بالواط والطاقة بالجول. وللقدرة: 10² × 10² / 10 = 10³، وللطاقة: 10³ × 10 = 10⁴، فالمقداران منطقيان.
داخل المحاكاة
- التهيئة والتنبؤ بعد التسجيل
- المحاكاة التفاعلية بعد التسجيل
- المهام الاستقصائية بعد التسجيل
- 3 أمثلة محلولة أخرى بعد التسجيل
- التقويم الختامي بعد التسجيل
- الملخص والواجب المنزلي بعد التسجيل
- وضع العرض للمعلم بعد التسجيل
