اقرأ في هذا المقال
ما هي وحدات القياس الكهربائية؟
تُستخدم الوحدات الكهربائية للقياس للتعبير عن الوحدات الكهربائية القياسية جنبًا إلى جنب مع بادئاتها عندما تكون الوحدات صغيرة جدًا أو كبيرة جدًا للتعبير عنها كوحدة أساسية. الوحدات القياسية للقياس الكهربائي المستخدمة للتعبير عن الجهد والتيار والمقاومة هي (Volt [V]) و(Ampere [A]) و(Ohm [Ω]) على التوالي.
تعتمد وحدات القياس الكهربائية هذه على النظام الدولي “المتري” (metric)، والمعروف أيضًا باسم نظام (SI) مع وحدات كهربائية أخرى شائعة الاستخدام مشتقة من وحدات (SI) الأساسية. في بعض الأحيان، من الضروري في الدوائر والأنظمة الكهربائية أو الإلكترونية استخدام المضاعفات أو المضاعفات الفرعية “الكسور” لوحدات القياس الكهربائية القياسية هذه عندما تكون الكميات التي يتم قياسها كبيرة جدًا أو صغيرة جدًا.
جدول وحدات القياس الكهربائية القياسية:
يقدم الجدول التالي قائمة ببعض وحدات القياس الكهربائية القياسية المستخدمة في الصيغ الكهربائية وقيم المكونات:
| المعامل الكهربائي | وحدة القياس | الرمز | الوصف |
| الجهد الكهربائي (Voltage) | الفولت (Volt) | V or E | وحدة الجهد الكهربائي: (V = I × R). |
| التيار الكهربائي (Current) | الأمبير (Ampere) | I or i | وحدة التيار الكهربائي: (I = V / R). |
| المقاومة (Resistance) | الأوم (Ohm) | R or Ω | وحدة مقاومة التيار المستمر: (R = V / I). |
| الموصل (Conductance) | السيمن (Siemen) | G or ℧ | عكس المقاومة: (G = 1 / R). |
| السعة (Capacitance) | الفاراد (Farad) | C | وحدة السعة: (C = Q / V). |
| الشحنة (Charge) | الكولوم (Coulomb) | Q | وحدة الشحنة الكهربائية: (Q = C × V). |
| الحث (Inductance) | الهنري (Henry) | L or H | وحدة الحث: (VL = -L(di/dt)). |
| القدرة (Power) | الواط (Watts) | W | وحدة القدرة: (P = V × I or I2 × R). |
| الممانعة أو المعاوقة (Impedance) | الأوم (Ohm) | Z | وحدة مقاومة التيار المتردد: (Z2 = R2 + X2). |
| التردد (Frequency) | الهيرتز (Hertz) | Hz | وحدة التردد: (ƒ = 1 / T). |
المضاعفات والمضاعفات الفرعية – Multiples and Sub-multiples:
توجد مجموعة كبيرة من القيم التي تمت مواجهتها في الهندسة الكهربائية والإلكترونية بين قيمة قصوى وقيمة دنيا لوحدة كهربائية قياسية. على سبيل المثال، يمكن أن تكون المقاومة أقل من (0.01) أوم أو أعلى من (1.000.000) أوم. باستخدام المضاعفات والمضاعفات الفرعية للوحدة القياسية، يمكننا تجنب الاضطرار إلى كتابة عدد كبير جدًا من الأصفار لتحديد موضع العلامة العشرية. يوضح الجدول أدناه أسمائهم ومختصراتهم:
| الاختصار | الرمز | المضاعف | قوة العشرة |
| التيرا (Terra) | T | 1,000,000,000,000 | 1012 |
| الجيجا (Giga) | G | 1,000,000,000 | 109 |
| الميجا (Mega) | M | 1,000,000 | 106 |
| الكيلو (kilo) | k | 1,000 | 103 |
| لا شيء (none) | لا شيء | 1 | 100 |
| السنتي (centi) | c | 1/100 | 10-2 |
| الملي (milli) | m | 1/1,000 | 10-3 |
| الميكرو (micro) | µ | 1/1,000,000 | 10-6 |
| النانو (nano) | n | 1/1,000,000,000 | 10-9 |
| البيكو (pico) | p | 1/1,000,000,000,000 | 10-12 |
لذلك لعرض الوحدات أو مضاعفات الوحدات للمقاومة أو التيار أو الجهد، سنستخدم كمثال:
- 1 كيلو فولت = 1 كيلو فولت – أي ما يعادل 1000 فولت (1kV = 1 kilo-volt – which is equal to 1,000 Volts).
- 1 مللي أمبير = 1 ملي أمبير – وهو ما يساوي واحدًا من الألف (1/1000) من الأمبير (1mA = 1 milli-amp – which is equal to one thousandths (1/1000) of an Ampere).
- 47 كيلو أوم = 47 كيلو أوم – وهو ما يعادل 47 ألف أوم (47kΩ = 47 kilo-ohms – which is equal to 47 thousand Ohms).
- 100 ميكرو فاراد = 100 ميكرو فاراد – وهو ما يعادل 100 جزء من مليون (100 / 1،000،000) فاراد (100uF = 100 micro-farads – which is equal to 100 millionths (100/1,000,000) of a Farad).
- 1 كيلو واط = 1 كيلو واط – أي ما يعادل 1000 واط (1kW = 1 kilo-watt – which is equal to 1,000 Watts).
- 1 ميجاهرتز = 1 ميجا هرتز – أي ما يعادل مليون هرتز (1MHz = 1 mega-hertz – which is equal to one million Hertz).
التحويل من قيمة إلى الأخرى:
للتحويل من بادئة إلى أخرى، من الضروري إمّا الضرب أو القسمة على الفرق بين القيمتين. على سبيل المثال، قم بتحويل (1) ميجا هرتز إلى كيلوهرتز. نعلم من الأعلى أنّ (1) ميجا هرتز يساوي مليون (1،000،000) هرتز وأنّ (1) كيلو هرتز يساوي ألف (1،000) هرتز، لذا فإنّ (1) ميجا هرتز أكبر بألف مرة من (1) كيلو هرتز. ثمّ لتحويل (Mega-hertz) إلى (Kilo-hertz)، نحتاج إلى مضاعفة ميجاهرتز في ألف، لأنّ (1) ميجا هرتز يساوي (1000) كيلو هرتز.
وبالمثل، إذا احتجنا إلى تحويل الكيلو هرتز إلى ميجا هرتز، فسنحتاج إلى القسمة على ألف. الطريقة الأسهل والأسرع هي تحريك الفاصلة العشرية إما لليسار أو لليمين اعتمادًا على ما إذا كنت بحاجة إلى الضرب أو القسمة.
وحدات قياس كهربائية أخرى:
بالإضافة إلى وحدات القياس الكهربائية “القياسية” الموضحة أعلاه، تُستخدم وحدات أخرى أيضًا في الهندسة الكهربائية للإشارة إلى القيم والكميات الأخرى مثل:
- الواط / ساعة (Wh – Watt-Hour): مقدار الطاقة الكهربائية التي تستهلكها الدائرة خلال فترة زمنية. على سبيل المثال، يستهلك المصباح الكهربائي مائة واط من الطاقة الكهربائية لمدة ساعة واحدة. يستخدم بشكل شائع في شكل: واط “واط / ساعة”، كيلو واط / ساعة “كيلو واط / ساعة”، أي (1،000) “واط / ساعة” أو ميجا واط / ساعة “ميجاواط / ساعة” أي (1،000،000) “واط / ساعة”.
- الديسيبل (dB – The Decibel): الديسيبل هو وحدة عشرية من (Bel)، الرمز (B) ويستخدم لتمثيل الكسب إمّا في الجهد أو التيار أو الطاقة. إنّها وحدة لوغاريتمية معبر عنها بالديسيبل وتستخدم بشكل شائع لتمثيل نسبة المدخلات إلى المخرجات في مكبر الصوت أو الدوائر الصوتية أو أنظمة مكبرات الصوت.
على سبيل المثال، يتم التعبير عن نسبة ديسيبل لجهد الدخل (VIN) إلى جهد الخرج (VOUT) على أنّها (20log10) (Vout/Vin). يمكن أن تكون القيمة في الديسيبل (dB) إمّا موجبة (20 ديسيبل) تمثل الكسب أو سالبة (-20 ديسيبل) تمثل خسارة مع الوحدة، أي المدخلات = المخرجات معبرًا عنها بـ (0) ديسيبل.
- (θ) – زاوية الطور (Phase Angle): زاوية الطور هي الفرق في الدرجات بين شكل موجة الجهد وشكل موجة التيار الذي له نفس الوقت الدوري. إنّه فرق زمني أو تحول زمني واعتمادًا على عنصر الدائرة يمكن أن يكون له قيمة “رائدة” (leading) أو “متأخرة” (lagging). تُقاس زاوية طور الشكل الموجي بالدرجات أو بالراديان.
- (ω) – التردد الزاوي (Angular Frequency): وحدة أخرى تستخدم بشكل أساسي في دوائر التيار المتردد. لتمثيل علاقة الطور (Phasor) بين شكلين موجيين أو أكثر تسمّى “التردد الزاوي”، الرمز (ω). هذه وحدة دوران للتردد الزاوي (2πƒ) بوحدات راديان في الثانية، “راديان / ثانية” (rads/s). تبلغ الدورة الكاملة لدورة واحدة (360) درجة أو (2π) درجة ، وبالتالي، يتم إعطاء نصف دورة (180) درجة أو (π) راد (π rad).
- (τ) – ثابت الوقت (Time Constant): ثابت الوقت لدائرة مقاومة أو نظام خطي من الدرجة الأولى هو الوقت الذي يستغرقه الإخراج للوصول إلى (63.7٪) من الحد الأقصى أو الحد الأدنى لقيمة الإخراج عند تعرضه لإدخال استجابة خطوة. إنّه مقياس لوقت رد الفعل.
