ماذا تعرف عن وحدة قياس الجهد الكهربائي الفولت؟

ما المقصود بالفولت – Volt؟

الفولت (Volt): هو وحدة قياس الجهد كهربائي ورمزه (V)، تُعرف أيضاً باسم القوة الدافعة الكهربائية، ويمثل فرق الجهد بين نقطتين لسلك موصل يحمل تياراً ثابتاً مقداره (1) أمبير، عندما تكون الطاقة المشتتة بين هذه النقاط تساوي (1) واط. وبطريقة أخرى، تظهر جهد واحد فولت عبر مقاومة مقدارها أوم واحد عندما يتدفق تيار من واحد أمبير عبر تلك المقاومة. يمكن التعبير عن الفولت بوحدات (SI) الأساسية على النحو التالي:  (1v = 1kg) مضروبة في (m²) مضروبة في (s^-3) مرات (A^-1) (كيلو متر مربع في الثانية مكعب لكل أمبير).

الفولت (V) هو وحدة الجهد الكهربائي أو سعة الطاقة. إنّه يساوي انتقال جول واحد (أو وحدة طاقة) لكل كولوم (أو نقطة شحن). يوفر الجهد قياسات مهمة للأنظمة الكهربائية السكنية والتجارية من حيث نقل الطاقة المحتمل للتيار.

شرح الفولت و علاقته بالجهد الكهربائي

في النوع الشائع من التيار المتردد الموجود في الأنظمة السكنية والتجارية، يميل الجهد إلى التغيير باستمرار. قد يستخدم المهندسون مقياساً يسمى “مربع متوسط الجذر” لإظهار متوسط الجهد أو الجهد القياسي. تشمل الأدوات المستخدمة لقياس الجهد مقياساً متعدداً يمكنه قياس نقطتين مختلفتين في النظام.

يستخدم الجهد كمقياس شائع لأنواع مختلفة من الأنظمة الكهربائية المتصلة بالبطارية والمتصلة بالتيار الكهربائي. على سبيل المثال، في النطاق من (1 إلى 3) فولت لأنواع معينة من البطاريات و(100 أو 120) فولت في الأنظمة السكنية. تتمتع بعض أنظمة النقل العام بجهد أعلى بكثير يصل إلى عدة مئات من الفولتيات، مما يرفع معايير الأمان والسلامة لهذه الأنظمة.

معادلة الفولت

ما المقصود بفولت أمبير – What Are Volt-Amperes؟

تُستخدم القوة الظاهرة في (VA) لتبسيط تصنيفات الطاقة، مما يجعل من السهل حساب التيار الكهربائي. نظراً لأنّ:

VA = RMS volts x RMS amps

يمكنك تقسيم تصنيف (VA) إلى جهد (RMS) للحصول على تيار (RMS) الذي سيرسمه الجهاز. تساعدك معرفة تيار (RMS) على تحديد حجم الأسلاك وقواطع الدائرة أو الصمامات التي توفر التيار لجهازك.

كيف يتم حساب فولت – أمبير؟

القوة الظاهرة لدوائر التيار المستمر هي ببساطة الجهد (V_dc) مضروباً في التيار (I_dc):

VA = V_dc x I_dc  

القوة الظاهرة لدوائر التيار المستمر هي نفس القوة الحقيقية لدوائر التيار المستمر، للتيار المستمر تكون:

VA = W

بالنسبة لدوائر التيار المتردد، فإنّ (VA) هي ناتج جهد (RMS) ورمزه (VRMS) مضروباً في تيار (RMS) ورمزه (IRMS):

VA = V_RMS x I_RMS

يمكنك حساب القدرة الظاهرة بوحدات الفولت أمبير لدوائر التيار المتردد بضرب جهد (RMS) المقاس مضروباً في تيار (RMS) المقاس. عادةً ما يمكن للمقياس المتعدد القياسي إجراء قياسات (RMS) هذه.

ما هي استخدامات فولت أمبير؟

توفر فولت – أمبير (Volt – amperes) نظرة ثاقبة على مقدار التيار المسحوب بواسطة منتج أو دائرة، على افتراض أنّك تعرف الجهد. على سبيل المثال، الجهد السكني القياسي في الولايات المتحدة هو (120 V_RMS). إذا تم تصنيف منتج على أنّه (300 VA) (يشير التصنيف إلى أنّ هذا هو الحد الأقصى من VA الذي سيرسمه المنتج) ويتم تشغيله من جهد خط تيار متردد (120-V_RMS)، فيمكنك حساب الحد الأقصى الحالي المتوقع مثل (VA 300 / 120 V_RMS = 2.5 A_RMS ) الحد الأقصى. وبالتالي، قد ترغب في التأكد من أنّ الأسلاك والدوائر المرتبطة التي تزود هذا المنتج تستوعب (2.5 A_RMS) على الأقل.

للجمع بين القوة الواضحة لأجهزة التيار المستمر المتعددة، تضيف فولت أمبير خطياً. ومع ذلك، للجمع بين القوة الظاهرة (أو التيار) لأجهزة التيار المتردد المتعددة، لا توجد طريقة مباشرة للحصول على إجمالي دقيق لأنّ التيارات لكل جهاز ليست بالضرورة في طور مع بعضها البعض، لذلك لا تضاف خطياَ. ولكن إذا قمت ببساطة بإضافة تقييمات (VA) الفردية (أو التيارات) معاً، فسيكون الإجمالي تقديراً متحفظاً لاستخدامه نظراً لأنّ الإجمالي الفعلي سيكون دائماً أقل من هذه القيمة أو مساوياً لها.

ما هو معامل القدرة – Power factor؟

هناك مصطلح آخر مفيد وهو معامل القدرة (PF). يُعرَّف معامل القدرة على أنّه نسبة (W) إلى (VA):

Power factor = PF = W/VA 

دائماً ما يكون معامل القدرة رقماً بين صفر وواحد لأنّ الواط الذي يتم رسمه بواسطة الجهاز دائماً ما يكون أقل من فولت أمبير أو مساوياً له. لاحظ أنّه من الممكن أن يكون للدائرة الكهربائية جهد كبير عبرها وأن تسحب تياراً كبيراً، لكنّها لا تستهلك أي طاقة (تبدد صفر واط).

في حين أنّ هذا يبدو غير بديهي، فإنّه صحيح إذا كانت الدائرة تفاعلية بحتة (مكثف نقي أو محث نقي). لن تقوم الدائرة بأي عمل ولن تنتج أي حرارة، لذا فهي تسحب (وتبدد) صفر واط. ومع ذلك، يمكن أن يستمد تياراً كبيراً، مما ينتج عنه (VA) كبير. في هذه الحالة، معامل القدرة هو صفر. هذا ممكن لأنّ علاقة الطور بين الجهد وأشكال الموجة الحالية هي أنّ الدائرة تمتص بالتناوب الطاقة الحقيقية وتعطي تلك الطاقة الحقيقية مرة أخرى، وبالتالي فإنّ صافي استهلاك الطاقة الحقيقي هو صفر.