۲۰ امتحان نهایی / فیزیک · مدار
توان، انرژی، زمان، اتصال

توان و انرژی الکتریکی؛
نرخ مصرف را از مقدار انرژی در یک بازه جدا کن

توان می‌گوید انرژی با چه آهنگی تبدیل می‌شود؛ انرژی حاصل ضرب توان در زمان است. کمیت خواسته‌شده، واحد زمان و ولتاژ یا جریان واقعی هر جزء مدار را پیش از محاسبه مشخص کن.

P=E/t

توان و انرژی را با واحدشان تشخیص بده

وات واحد توان و ژول واحد انرژی است. اگر سؤال مصرف در یک بازه را می‌خواهد، زمان باید وارد محاسبه شود؛ عدد توان به‌تنهایی انرژی نیست.

مرز وسیله یا مدار را مشخص کن

ببین توان یک مقاومت، چند وسیله یا کل مدار خواسته شده است. ولتاژ و جریان هر جزء ممکن است با مقدار کل یکسان نباشد.

کارت حل توان و انرژی

مرز سامانه ← اتصال ← V و I واقعی ← رابطهٔ توان ← زمان و واحد ← انرژی ← جمع اجزا ← کنترل

رابطهٔ توان را از داده‌های واقعی انتخاب کن

رابطه‌های شامل ولتاژ، جریان و مقاومت از قانون‌های مدار به دست می‌آیند. فرمولی را انتخاب کن که کمیت‌های همان جزء در آن معلوم‌اند.

در سری، جریان مشترک را حفظ کن

جریان اجزای سری یکسان است و ولتاژ میان آن‌ها تقسیم می‌شود. برای مقایسهٔ توان، شرط ثابت‌بودن جریان را صریح نگه دار.

در موازی، ولتاژ مشترک را حفظ کن

شاخه‌های موازی اختلاف پتانسیل یکسان دارند و جریان‌ها تقسیم می‌شوند. مقاومت هر شاخه بر جریان و توان همان شاخه اثر می‌گذارد.

ولتاژ ثابت و جریان ثابت را مخلوط نکن

اثر تغییر مقاومت بر توان به این بستگی دارد که کدام کمیت ثابت است. پیش از نتیجه‌گیری «بیشتر یا کمتر»، شرایط منبع و اتصال را بنویس.

زمان را به واحد سازگار تبدیل کن

برای انرژی بر حسب ژول، ثانیه با وات سازگار است. اگر توان کیلووات و زمان ساعت باشد، حاصل می‌تواند کیلووات‌ساعت شود؛ دو دستگاه واحد را وسط محاسبه مخلوط نکن.

کیلووات‌ساعت را واحد انرژی بدان

وجود واژهٔ ساعت آن را از توان جدا می‌کند. پیشوند کیلو و تبدیل میان واحدها را در یک خط مستقل نشان بده.

انرژی چند وسیله را جداگانه جمع کن

اگر توان یا مدت استفاده متفاوت است، برای هر وسیله حاصل ضرب خودش را بساز و سپس انرژی‌ها را جمع کن. میانگین‌گیری ساده پاسخ نمی‌دهد.

جواب را با تناسب و مرتبهٔ بزرگی کنترل کن

در شرایط ثابت، زمان بیشتر باید انرژی بیشتری بسازد و توان بالاتر نرخ تبدیل را زیاد کند. برای اتصال‌ها به مقاومت سری و موازی و برای مدار کامل به مدار الکتریکی برو.