آموزش تفاوت ولت وات آمپر و اهم به زبان ساده

بیشتر زندگی روزمره ما، با وجود برق در جریان است اما با این حال بیشتر ما تفاوت بین لامپ 60 وات با 75 وات را نمی دانیم، یا اینکه نمی دانیم ولتاژ چگونه توسط پریز کوچکی که روی دیوار قرار دارد، برق را هم برای چراغ رومیزی کوچک و هم برای مایکروویوی قدرتمند، به میزان کافی تامین می کند. در این مقاله با تفاوت ولت وات آمپر و اهم  بیشتر آشنا می شوید.

تفاوت ولت وات آمپر و اهم چه هستند؟

سه واحد اصلی و اساسی برق (الکتریسیته) عبارتند از ولتاژ (V) ، جریان (I) و مقاومت (R) که ولتاژ با ولت، جریان با آمپر و مقاومت با اهم اندازه گیری می شوند. به منظور کمک به درک این اصطلاحات، می توان آن را به سیستم لوله کشی تشبیه کرد. ولتاژ معادل فشار آب ، جریان معادل سرعت جریان آب و مقاومت مانند اندازه ی لوله است.

آمپر چیست؟

تعریف آمپر در سامانهٔ بین‌المللی یکاها به این صورت است که اگر از دو سیم دراز و نازک که به فاصله یک متری به‌طور موازی از هم در خلأ واقع شده اند و جریان‌های مساوی در یک جهت از سیم‌ها عبور کند، به شکلی که بر یک متر از طول یکی از سیم‌ها نیرویی برابر (7-)^10× 2 نیوتن وارد گردد،جریانی که از هر یک از سیم‌ها عبور می کند، (یک آمپر) است.

ولت چیست؟

ولت واحد اندازه‌گیری اختلاف پتانسیل الکتریکی یا ولتاژ می باشد و اختلاف پتانسیل الکتریکی را نسبت به پتانسیل مرجع یا زمین الکتریکی که دارای ولتاژ ثابت صفر است، بیان می‌کند. ولت یکای نیروی محرک الکتریکی نیز هست؛ یک ولت مقدار انرژی تولیدشده توسط یک منبع الکتریکی است که برای جابجایی یک کولن بار استفاده می شود و کاری معادل یک ژول انجام دهد. نام ولت به افتخار فیزیک‌دان و مخترع ایتالیایی آلساندرو ولتا (۱۷۴۵–۱۸۲۷) به این یکا و موارد کاربردی آن اختصاص داده شده‌است.

در مهندسی برق معادله ای اساسی وجود دارد که بیانگر چگونگی ارتباط این سه اصطلاح است. این معادله اینگونه بیان می کند که جریان برابر است با ولتاژ تقسیم بر مقاومت: I=V/R. این معادله به قانون اهم معروف است. می خواهیم ببینیم که این رابطه در مورد سیستم لوله کشی چگونه صدق می کند.

فرض کنید مخزن آب پرفشاری را به شیلنگی که باغ را با آن آبیاری می کنید وصل کرده اید. اگر فشار مخزن را افزایش دهید چه اتفاقی می افتد؟ احتمالا می توانید حدس بزنید که باعث می شود آب بیشتری از شیلنگ بیرون می آید. همین مسئله در مورد سیستم الکتریکی نیز صدق میکند: افزایش ولتاژ باعث افزایش جریان می شود.

بیایید بگوییم قطر شیلنگ و تمام اتصالات به مخزن را افزایش می دهید. احتمالا حدس می زنید که این امر باعث می شود آب بیشتری از شیلنگ خارج شود. این امر مانند کاهش مقاومت در سیستم الکتریکی است که باعث افزایش جریان می شود.

توان الکتریکی با وات اندازه گیری می شود. در سیستم الکتریکی، توان یا (P) برابر است با ولتاژ ضربدر جریان. شباهت لوله های آب در اینجا هم صدق می کند. شیلنگی را بردارید و آن را به چرخ چاهی که برای چرخاندن سنگ آسیاب استفاده می شود، متصل کنید. به دو طریق می توانید نیروی تولید شده توسط چرخ چاه را افزایش دهید. اگر فشار آبی که از شیلنگ خارج می شود را افزایش دهید، با نیروی بیشتری به چرخ چاه برخورد کرده و چرخ سریع تر چرخانده می شود و این امر باعث ایجاد قدرت بیشتری می شود. اگر سرعت جریان را افزایش دهید، به خاطر وزن آب اضافی که به آن ضربه می زند، چرخ چاه سریع تر می چرخد.

ضریب بهره ی الکتریکی

سیستم های الکتریکی در هنگام استفاده از ولتاژ بالاتر برای کاهش جریان، کارایی بیشتری دارند. در یک سیستم الکتریکی، افزایش جریان یا ولتاژ باعث افزایش قدرت می شود. فرض کنیم سیستمی با لامپ 6 ولت دارید که به باطری 6 ولت وصل شده است. توان مصرفی لامپ 100 وات است. با استفاده از معادله ی I=P/V ، می توان محاسبه کرد که چه میزان جریان در آمپر لازم است تا 100 وات از این لامپ 6 ولتی خارج شود.

می دانید که

V=6 V

و

P=100 W

بنابراین معادله را با اعداد جایگزین کنید تا I را بدست آورید.

I = 100 W/6 V= 16.67 amps

اگربرای اینکه 100 وات نیرو داشته باشید از باطری 12 ولت و لامپ 12 ولت استفاده کنید، چه اتفاقی می افتد؟

I = 100 W/12 V = 8.33 amps

بنابراین، سیستم دوم همان قدرت را با نیمی از جریان تولید می کند. مزیتی وجود دارد که برای ایجاد همان مقدار انرژی می توان از جریان کم تری استفاده کرد. مقاومت در سیم های برق باعث مصرف انرژی می شود و با افزایش جریان در سیم ها انرژی مصرفی افزایش می یابد. می توانید مشاهده کنید که اگر در دو معادله بالا دوباره تغییر ایجاد کنید، چه اتفاقی می افتد. چیزی که نیاز دارید معادله ای در مورد مقاومت و جریان است. بیایید اولین معادله را تغییر دهیم و دوباره مرتب کنیم:

I = V/R

که می تواند اینگونه بیان شود:

V = I*R

اکنون می توانید معادله V را با معادله ی دیگری جایگزین کنید:

P = V*I

جایگزین می شود با  V که داریم

P = I*R*I

یا

P = I²*R

تمام موارد بالا در یک سیستم الکترونیکی به وسیله مولتی متر اندازه گیری می شود. درصورتیکه با این ابزار آشنایی ندارید، مقاله مولتی متر چیست را از دست ندهید.

آنچه این معادله به شما می گوید این است که اگر مقاومت سیم ها افزایش یابد، قدرت مصرف شده توسط سیم ها افزایش می یابد ( به عنوان مثال، اگر سیم ها کوچک تر شوند یا از ماده ای با رسانای کم تری ساخته شده باشند). اما اگر جریان درون سیم ها افزایش یابد، مقاومت به طور چشمگیری افزایش می یابد. بنابراین، استفاده از ولتاژ بالاتر برای کاهش جریان، سیستم های الکتریکی را کارآمد تر می کند. همچنین کارایی موتورهای الکتریکی نیز در ولتاژهای بالاتر بهبود می یابد.

این افزایش کارآیی همان چیزی است که صنعت خودرو را در دهه 1990 به این واداشت که سیستم های الکتریکی 12 ولت را به سیستم های 42 ولت تغییر دهد. آن ها برای تامین قدرت الکتریکی و جریان کافی در امکاناتی از قبیل نمایشگرهای ویدئویی، گرم کننده ی صندلی ها، کنترل آب و هوایی هوشمند، که در بیشتر خودروها وجود دارد، به سیم های ضخیم تری نیاز داشتند. تغییر به سیستم ولتاژ بالاتر، با سیم های نازکتر برق بیشتری را تامین می کند.

این تغییر هرگز اتفاق نیفتاد زیرا خودرو سازان با استفاده از فناوری دیجیتال و پمپ های الکتریکی کارآمدتر توانستند راندمان کاری خود را با همان 12 ولت افزایش دهند. اما برخی از مدل های جدید سیستم های ترکیبی را با ژنراتور 48 ولت جداگانه ای به کار می گیرند تا از ویژگی های پیشرفته ی آن در هنگام افزایش کارآیی کلی سیستم استفاده کنند.