الصيغ الأساسية للتكنولوجيا في مصر | ORBITECH

ORBITECH AI Academy

ما ستتعلمه

الأهداف

تطبيق قانون القدرة الكهربائية لحساب استهلاك الأجهزة المنزلية في بيتك بالإسكندرية
استخدام قانون الروافع لحساب القوة اللازمة لرفع حمولة من الأرز في السوق
حساب كفاءة الطاقة لأجهزة منزلية باستخدام قانون كفاءة الطاقة
تحويل وحدات الطاقة من كيلووات-ساعة إلى جنيه مصري باستخدام أسعار الكهرباء المحلية
تطبيق قانون أوم لحساب التيار الكهربائي في دائرة بسيطة مثل مصباح في غرفة جلوسك

المتطلبات السابقة

وحدات قياس أساسية
قانون أوم
مفهوم الطاقة والكفاءة

الوقت المقدر: 12 د المستوى: ●●○○ متوسط

الطاقة الكهربائية

الصيغ الأساسية المتعلقة بالطاقة الكهربائية والاستهلاك المنزلي في مصر

قانون القدرة الكهربائية law

P = U \times I

Formes alternatives

$P = \frac{U^{2}}{R}$ — عندما تعرف المقاومة R بالأوم
$P = R \times I^{2}$ — عندما تعرف المقاومة R والتيار

Symbole	Signification	Unité
`P`	القدرة الكهربائية 1 كيلووات = 1000 وات	وات
`U`	الجهد الكهربائي في مصر: 220 فولت للمنازل	فولت
`I`	التيار الكهربائي التيار في الدائرة المنزلية	أمبير

Dimensions : $[M] {[L]}^{2} {[T]}^{- 3}$

Exemple : مصباح كهربائي قدرته 60 وات يعمل على جهد 220 فولت، احسب التيار المار فيه: I = 60÷220 ≈ 0.27 أمبير

قانون استهلاك الطاقة الكهربائية law

E = P \times t

Symbole	Signification	Unité
`E`	الطاقة المستهلكة الوحدة المستخدمة في فواتير الكهرباء المصرية	كيلووات-ساعة
`P`	القدرة الكهربائية قم بتحويل الواط إلى كيلووات بالقسمة على 1000	كيلووات
`t`	الزمن الزمن الذي يعمل فيه الجهاز	ساعة

Dimensions : ${[L]}^{2} {[T]}^{- 2}$

Exemple : مكيف هواء قدرته 1.5 كيلووات يعمل 8 ساعات يومياً، استهلاكه اليومي = 1.5 × 8 = 12 كيلووات-ساعة

تحويل الطاقة إلى تكلفة مالية law

C = E \times سعر الكيلووات-ساعة

Symbole	Signification	Unité
`C`	التكلفة المالية سعر الكيلووات-ساعة في مصر حوالي 0.80 جنيه (2024)	جنيه مصري
`E`	الطاقة المستهلكة من القانون السابق	كيلووات-ساعة

Dimensions : $[M]$

Exemple : استهلاك مكواة 1 كيلووات لمدة 2 ساعة بسعر 0.80 جنيه/كيلووات-ساعة: C = 2 × 0.80 = 1.60 جنيه مصري

الآلات البسيطة

الصيغ الأساسية المتعلقة بالروافع والبكرات المستخدمة في الحياة اليومية المصرية

قانون الروافع (قانون العزم) law

F_{1} \times d_{1} = F_{2} \times d_{2}

Formes alternatives

$F_{1} = \frac{F_{2} \times d_{2}}{d_{1}}$ — عندما تريد حساب القوة اللازمة

Symbole	Signification	Unité
`F_1`	القوة المبذولة القوة التي تبذلها أنت	نيوتن
`d_1`	ذراع القوة المسافة من نقطة الارتكاز إلى نقطة تأثير القوة	متر
`F_2`	القوة المقاومة وزن الحمولة	نيوتن
`d_2`	ذراع المقاومة المسافة من نقطة الارتكاز إلى الحمولة	متر

Dimensions : $[M] {[L]}^{2} {[T]}^{- 2}$

Exemple : في رافعة لرفع حمولة 500 نيوتن (حوالي 50 كجم) على بعد 0.2 م من الارتكاز، إذا كانت ذراع القوة 1 م: $F_{1}$ = (500 × 0.2) ÷ 1 = 100 نيوتن

قانون البكرات البسيطة law

F = \frac{W}{n}

Symbole	Signification	Unité
`F`	القوة اللازمة القوة التي تبذلها لرفع الوزن	نيوتن
`W`	وزن الحمولة W = m × g	نيوتن
`n`	عدد البكرات المتحركة عدد البكرات التي تتحرك مع الحمولة

Dimensions : $[M] [L] {[T]}^{- 2}$

Exemple : لرفع حمولة 2000 نيوتن (200 كجم) باستخدام بكرتين متحركتين: F = 2000 ÷ 2 = 1000 نيوتن

قانون الفائدة الميكانيكية definition

M A = \frac{F_{o u t}}{F_{i n}}

Symbole	Signification	Unité
`MA`	الفائدة الميكانيكية نسبة القوة الناتجة إلى القوة المبذولة
`F_{out}`	القوة الناتجة القوة التي تنتج عن الآلة	نيوتن
`F_{in}`	القوة المبذولة القوة التي تبذلها أنت	نيوتن

Exemple : في رافعة لرفع 1000 نيوتن بقوة 200 نيوتن: MA = 1000 ÷ 200 = 5 (أي تخفض القوة إلى خمسها)

الكفاءة والطاقة

الصيغ المتعلقة بكفاءة تحويل الطاقة في الأجهزة والتكنولوجيا المصرية

قانون كفاءة الطاقة definition

η = \frac{E_{u t i l e}}{E_{c o n s o m m \overset{´}{e} e}}

Formes alternatives

$η = \frac{P_{u t i l e}}{P_{c o n s o m m \overset{´}{e} e}}$ — عندما تعرف القدرات بدلاً من الطاقات

Symbole	Signification	Unité
`\eta`	الكفاءة قيمة بين 0 و1 أو بين 0% و100%
`E_{utile}`	الطاقة المفيدة الطاقة التي تحقق الغرض المطلوب	جول
`E_{consommée}`	الطاقة المستهلكة الطاقة الكلية الداخلة إلى النظام	جول

Exemple : مصباح LED يستهلك 10 جول وينتج 8 جول من الضوء: η = 8÷10 = 0.8 أو 80%

قانون القدرة الميكانيكية law

P = \frac{W}{t} = F \times v

Symbole	Signification	Unité
`P`	القدرة الميكانيكية 1 حصان = 746 وات	وات
`W`	الشغل المبذول W = F × d	جول
`t`	الزمن	ثانية
`F`	القوة	نيوتن
`v`	السرعة	متر/ثانية

Dimensions : $[M] {[L]}^{2} {[T]}^{- 3}$

Exemple : سيارة تبذل قوة 500 نيوتن وتسير بسرعة 20 م/ث: P = 500 × 20 = 10000 وات = 13.4 حصان

قانون الطاقة الحركية definition

E_{c} = \frac{1}{2} m v^{2}

Symbole	Signification	Unité
`E_c`	الطاقة الحركية	جول
`m`	الكتلة كتلة الجسم المتحرك	كيلوجرام
`v`	السرعة	متر/ثانية

Dimensions : $[M] {[L]}^{2} {[T]}^{- 2}$

Exemple : سيارة كتلتها 1000 كجم وتسير بسرعة 15 م/ث: $E_{c}$ = 0.5 × 1000 × 15² = 112500 جول

الطاقة المتجددة في مصر

الصيغ المتعلقة بالطاقة الشمسية وطاقة الرياح المستخدمة في المشاريع المصرية

قانون الطاقة الشمسية المستفادة law

E_{s o l a i r e} = A \times I \times η

Symbole	Signification	Unité
`E_{solaire}`	الطاقة الشمسية المستفادة لكل متر مربع في اليوم	كيلووات-ساعة
`A`	مساحة اللوح الشمسي مثلاً لوح 1.6 م²	متر مربع
`I`	شدة الإشعاع الشمسي في مصر: 5-7 كيلووات/م²/يوم	كيلووات/م²
`\eta`	كفاءة اللوح الشمسي عادة 15-20% للألواح التجارية

Dimensions : ${[L]}^{2} {[T]}^{- 2}$

Exemple : لوح شمسي بمساحة 2 م² وكفاءة 18% في منطقة تشع 6 كيلووات/م²/يوم: E = 2 × 6 × 0.18 = 2.16 كيلووات-ساعة/يوم

قانون طاقة الرياح law

P_{v e n t} = \frac{1}{2} ρ A v^{3}

Symbole	Signification	Unité
`P_{vent}`	القدرة الناتجة من الرياح	وات
`\rho`	كثافة الهواء حوالي 1.225 كجم/م³ عند مستوى سطح البحر	كيلوجرام/متر مكعب
`A`	مساحة المروحة πr² حيث r نصف قطر المروحة	متر مربع
`v`	سرعة الرياح في مصر: 5-10 م/ث في المناطق الساحلية	متر/ثانية

Dimensions : $[M] {[L]}^{2} {[T]}^{- 3}$

Exemple : مروحة قطرها 2 م (A ≈ 3.14 م²) وسرعة رياح 8 م/ث: P = 0.5 × 1.225 × 3.14 × 8³ ≈ 980 وات

قانون تخزين الطاقة في البطاريات definition

E_{b a t t e r i e} = C \times V

Symbole	Signification	Unité
`E_{batterie}`	سعة البطارية 1 كيلووات-ساعة = 1000 واط-ساعة	واط-ساعة
`C`	السعة بالأمبير-ساعة مثلاً بطارية 100Ah	أمبير-ساعة
`V`	الجهد بالفولت بطاريات السيارات 12 فولت، بطاريات الليثيوم 3.7 فولت	فولت

Dimensions : $[M] {[L]}^{2} {[T]}^{- 2}$

Exemple : بطارية 12 فولت وسعة 100Ah: E = 100 × 12 = 1200 واط-ساعة = 1.2 كيلووات-ساعة

الحرارة والطاقة الحرارية

الصيغ المتعلقة بالطاقة الحرارية في الطهي والتدفئة في مصر

قانون كمية الحرارة law

Q = m \times c \times Δ T

Symbole	Signification	Unité
`Q`	كمية الحرارة	جول
`m`	الكتلة مثلاً 1 لتر من الماء = 1 كجم	كيلوجرام
`c`	السعة الحرارية النوعية الماء: 4186 جول/كجم·كلفن	جول/كيلوجرام·كلفن
`\Delta T`	فرق درجات الحرارة $T_{f} i n a l$ - $T_{i} n i t i a l$	كلفن

Dimensions : $[M] {[L]}^{2} {[T]}^{- 2}$

Exemple : لرفع درجة حرارة 2 كجم من الماء من 20°م إلى 100°م (ΔT=80K): Q = 2 × 4186 × 80 = 669760 جول

قانون انتقال الحرارة بالتوصيل law

Q = \frac{k \times A \times Δ T}{d} \times t

Symbole	Signification	Unité
`Q`	الحرارة المنتقلة	جول
`k`	الموصلية الحرارية الحديد: 80، الخشب: 0.12	وات/متر·كلفن
`A`	مساحة السطح	متر مربع
`\Delta T`	فرق درجات الحرارة	كلفن
`d`	سمك المادة	متر
`t`	الزمن	ثانية

Dimensions : $[M] {[L]}^{2} {[T]}^{- 2}$

Exemple : جدار خرساني سمكه 0.2 م ومساحة 10 م²، فرق درجات الحرارة 20K، الموصلية 1.7 وات/م·كلفن، بعد 1 ساعة: Q = (1.7×10×20×3600)÷0.2 = 6120000 جول

قانون كفاءة الفرن definition

η_{f o u r} = \frac{Q_{u t i l e}}{Q_{c o n s o m m \overset{´}{e} e}}

Symbole	Signification	Unité
`\eta_{four}`	كفاءة الفرن عادة 30-50% للأفران المنزلية
`Q_{utile}`	الطاقة الحرارية المفيدة لتسخين الطعام	جول
`Q_{consommée}`	الطاقة الحرارية المستهلكة من الغاز أو الكهرباء	جول

Exemple : فرن يستهلك 5000 جول ويوفر 2000 جول لتسخين الطعام: η = 2000÷5000 = 0.4 أو 40%

الطاقة الكهربائية

الآلات البسيطة

الكفاءة والطاقة

الطاقة المتجددة في مصر

الحرارة والطاقة الحرارية

المصادر