مقدمة

نتعامل بشكل يومي مع العديد من الأجهزة الإلكترونية والكهربائية وكذلك مع بعض الأجهزة الميكانيكية، وتختلف هذه الأجهزة بشكل عام عن بعضها البعض في التصميم ومبدأ العمل والوقت اللازم لإنجاز عمل معين. بينما يحتاج الآخر خمس ساعات للقيام بنفس العمل، نستنتج أن المضخة الأولى لديها القدرة على إنجاز نفس العمل والعمل ولكن في وقت أقل، والشركات المصنعة لجميع الأجهزة سواء الإلكترونية أو الميكانيكية الموجودة في المنزل أو المصنع أو أماكن العمل الأخرى وضعوا علامة تشير إلى قدرة هذا الجهاز أو الجهاز على إكمال العمل والعمل المرتبط به، ومن خلال هذا المقال سنتعرف على مفهوم وتعريف ومعنى السعة بشكل عام و طريقة حسابه للأنظمة المختلفة وشرح بعض الأمثلة العملية عليه.

مفهوم وتعريف ومعنى القدرة

يتشابه مفهوم وتعريف ومعنى القوة في جميع الأنظمة الفيزيائية والكهربائية وغيرها، لكن طريقة التعبير عن هذه القدرة تختلف بالقوانين الرياضية، حيث تختلف قوانين القوة في الأنظمة الميكانيكية عن قوانين القوة في الأجهزة الكهربائية، لكن مفهوم القوة وتعريفها ومعنىها في كلا النظامين هو نفسه، فالقوة هي كمية مادية. المعيار (أي أننا نعبر عنه كمقدار ووحدة فقط) يستخدم لقياس مقدار العمل المنجز أو معدل الطاقة المحولة في فترة زمنية معينة، ويتم قياس الطاقة بالواط، بالنسبة للعالم جيمس وات، مخترع ومطور المحرك البخاري، وفي النظام الميكانيكي، تقيس الطاقة مدى سرعة أو بطء الآلة في إنجاز مهمة أو عمل معين، على سبيل المثال، إذا كان لدينا ماكين لتعبئة أكياس الأسمنت، حيث تكون الآلة الأولى داخلها اثنتا عشرة ساعة تملأ عشرة آلاف كيس، والثانية تحتاج خمس ساعات لتقوم بنفس العمل للآلة الأولى، ثم نقول أن الآلة الثانية تنجز نفس العمل في فترة زمنية أقصر، مما يعني أن لديها قدرة عالية على القيام به. العمل، في هذه الحالة تكون السعة في النظام الميكانيكي مساوية للعمل الذي نريد القيام به خلال الفترة الزمنية التي يتم فيها العمل (الطاقة = العمل / الوقت)، بينما في النظام الكهربائي، تقيس الطاقة مقدار تحويل دورين الطاقة الكهربائية ز فترة زمنية معينة، على سبيل المثال، كمية الطاقة الكهربائية المحولة في السخان إلى طاقة حرارية خلال فترة زمنية معينة تسمى سعة السخان وكمية الطاقة الكهربائية المحولة إلى طاقة حركية في الغسالة تسمى السعة من الغسالة وما إلى ذلك، وهذا يعني أن السعة في الأجهزة الكهربائية تساوي كمية الطاقة المحولة لكل وحدة زمنية (الطاقة = الطاقة المحولة / الوقت)، حيث تتناسب الكهرباء مع فرق الجهد بين الطرفين للجهاز والتيار الكهربائي الذي يمر عبر نفس الجهاز.

أمثلة ميكانيكية وكهربائية

تضع الشركات المصنعة لجميع الأجهزة الإلكترونية والكهربائية والميكانيكية وغيرها علامة توضح مدى سعة هذا الجهاز المستخدمة، حيث يمكننا من خلال هذه العلامة معرفة، على سبيل المثال، استهلاك الطاقة الكهربائية في الجهاز وبالتالي معرفة السعر من هذه الطاقة، ويمكننا أيضًا معرفة استهلاك الأجهزة الميكانيكية مثل محرك السيارة للوقود، على سبيل المثال إذا كان لدينا لمبة 100 وات تعمل لمئة ساعة، وسعر كيلو وات ساعة في المدينة التي نعيش فيها تساوي عشرة قروش. يمكننا حساب تكاليف الطاقة التي يستهلكها هذا المصباح على النحو التالي

  • تكاليف مساوية للطاقة المحولة الأوقات التي تكون فيها الطاقة المنقولة (بالكيلوواط / ساعة) مساوية للطاقة (كيلووات) مضروبة في الوقت (بالساعات).

التكاليف = الطاقة المحولة × السعر لكل كيلوواط / ساعة = الطاقة × الوقت × السعر = 0.1 × 100 × 10 = 100 قرش

  • أما بالنسبة للآلات الميكانيكية، فإذا كان لدينا مضخة ماء تؤدي عمل 1000 جول في الساعة الواحدة، تكون سعة هذه المضخة كالتالي

القدرة الميكانيكية = العمل / الوقت = 1000 جول / 3600 ثانية = 0.27 وات