حساب الطاقة الكهربائية بالجول حساب الجول من الوات حساب الحرارة بالجول حساب الشغل بالجول حساب الطاقة الحركية بالجول
الخطوات في الأسفل مكتوبة كمثال تطبيقي ولكن يمكنك استخدامها لفهم المسائل الفيزيائية المطلوبة أيضًا. أولًا ستحسب القدرة باستخدام معادلة القدرة = التيار بالأمبير × المقاومة بالأوم.  هذه الوحدات تعطينا القدرة بالوات ولذلك يمكننا استخدام هذه المعادلة في الخطوة السابقة لحساب الطاقة بالجول. المقاومات الكهربية مُقَدرة بالأوم والتقدير إما مكتوب مباشرةً أو مُشَار إليه بسلسلة من القيود الملونة. يمكنك أيضًا اختبار مقاومة المقاوم الكهربي بتوصيله بأوميتر أو مقياس متعدد إلكتروني. في مثالنا سنفترض أن المقاوم مقاومته 10 أوم. يمكنك توصيل الأسلاك بالمقاوم بأي مشابك على شكل فم تمساح (alligator clips) أو أي مشابك اختبار توصيل معزولة أو وصل المقاوم بلوحة اختبار. لهذا المثال سنستخدم فترة من الوقت مدتها 10 ثواني. معظم التيارات المنزلية تكون بالمللي أمبير أو جزء من ألف من الأمبير لذلك سنفترض أن التيار 100 مللي أمبير أو 0.1 أمبير. لحساب القدرة اضرب تربيع التيار في المقاومة. يُنْتِج هذا انتاج القدرة بالوات. تربيع 0.1 يعطي 0.01 والضرب في 10 يعطي انتاج طاقة 0.1 وات أو 100 مللي وات. يعطي هذا انتاج الطاقة بالجول. 0.1 وات × 10 ثواني = 1 جول من الطاقة الكهربائية.  المرافق العامة عادةً تقيس انتاج الطاقة بالكيلو وات في الساعة لأن الجول وحدة قياس صغيرة ولأن الآلات عادةً تستخدم الوات والمللي وات والكيلو وات لتحديد كمية القدرة المستخدمة. 1 وات يعادل 1 جول على الثانية أو 1 جول يعادل 1 وات في الثانية. الكيلو وات يعادل 1 كيلو جول لكل ثانية والكيلو جول يعادل 1 كيلو وات في الثانية. يوجد 3600 ثانية في الساعة ولذلك 1 كيلو وات في الساعة يساوي 3600 كيلو وات في الثانية أ, 3600 كيلو جول أو 3600000 جول. الوات وحدة قياس القدرة أو بمعنى آخر سرعة استخدام الطاقة (الطاقة على الوقت). الجول وحدة قياس الطاقة. لتحويل الوات لجول ستحتاج تعيين طول الوقت. كلما استمر التيار لمدة أطول زادت الطاقة المُستَخدَمة. جهاز قدرته 1 وات يستهلك 1 جول من الطاقة كل 1 ثانية. إذا ضربت عدد الوات في عدد الثواني سينتج لك الجول. لحساب كمية الطاقة التي تستهلكها لمبة قدرتها 60 وات في 120 ثانية عليك ببساطة ضرب 60 × 120 = 7200 جول.  هذه المعادلة تعمل لأي شكل من أشكال القدرة المقاسة بالوات والكهرباء هي أكثر التطبيقات شيوعًا. استخدم ميزان عادي أو زنبركي لهذا. إذا كان الجسم سائل عليك أولًا وزن الإناء الموضوع فيه وهو فارغ لحساب كتلته ثم ستحتاج لطرح هذا من كتلة السائل والإناء معًا لحساب كتلة السائل. على سبيل المثال سنفترض أن الجسم ماء كتلته 500 جرام.  استخدم وحدة الجرام وليس أي وحدة أخرى وإلا لن تكون النتيجة بالجول. هذه المعلومة يمكن العثور عليها في مرجع كيميائي ورقي أو على الإنترنت. السعة الحرارية النوعية للماء بالسلزيوس تكون 4.19 جول لكل جرام لكل درجة حرارة سلزيوس أو 4.1855 إذا شئت الدقة.   السعة الحرارية النوعية في الواقع تختلف قليلًا اعتمادًا على درجة الحرارة والضغط. منظمات وكتب مدرسية مختلفة تستخدم "درجات حرارة قياسية" مختلفة ولذلك قد ترى السعة الحرارية النوعية للماء مكتوبة 4.179. يمكنك استخدام الكلفن بدلًا من السلزيوس حيث الاختلاف في الحرارة نفسه في الوحدتين (تسخين شيء 3 درجات سلزيوس يساوي تسخينه 3 درجات كلفن). لا تستخدم الفهرنهايت وإلا لن تكون النتيجة بالجول. إذا كان الجسم سائل يمكنك استخدام مقياس حرارة للسوائل. لبعض الأجسام قد تحتاج ترمومتر ديجيتال. سيسمح لنا هذا بقياس كمية الحرارة المضافة للجسم خلال عملية التسخين.  إذا أردت قياس كمية الطاقة الكُلُيِة المُخَزَنة كحرارة فيمكنك التظاهر أن دراجة الحرارة الأولية كانت صفر مطلق: 0 كلفن أو -273.15 سلزيوس. ليس هذا مفيدًا عادةً. سيُعْلِمَكَ هذا بدرجة الحرارة التي تغيرها الجسم. بافتراض أن الماء كانت درجته في الأصل 15 درجة سلزيوس وسُخِّن ليصل 35 درجة فالتغيير في الحرارة يكون 20 درجة سلزيوس. المعادلة لهذا تكون الحرارة = الكتلة × درجة الحرارة النوعية × Δت حيث Δت يعني "التغيير في الحرارة". في مثالنا تصبح المعادلة 500 جرام × 4.19 × 20 = 41900 جول.  الحرارة التعبير عنها بالنظام المتري أكثر شيوعًا سواء بالكالوري أو بالكيلو كالوري. الكالوري تعرفيه أنه كمية الحرارة المطلوبة لرفع درجة حرارة 1 جرام من الماء 1 درجة سلزيوس والكيلو كالوري هو كمية الحرارة المطلوبة لرفع درجة حرارة 1 كيلو جرام من الماء 1 درجة سلزيوس. في المثال المذكور سابقًا رفع درجة 500 جرام من الماء 20 درجة سلزيوس سيتطلب 10000 كالوي أو 10 كيلو كالوري. إذا دفعت صندوقًا بطول الغرفة فأنت فمت ببذل شغل. وإذا رفعته فقد بذلت شغلًا. يوجد صفتين مهمتين يجب توافرهما ليحدث "الشغل":   أن تستخدم قوة ثابتة. وأن تسبب القوة تحرك الجسم في اتجاهها. الشغل سهل حسابه. كل ما عليك فعله هو ضرب كمية القوة المستخدمة والمسافة المقطوعة. عادةً يقيس العلماء القوة بالنيوتن (ن) والمسافة بالمتر. إذا استخدمت هذه الوحدات سينتج لك شغلًا في وحدة الجول.  إذا صادفت وقرأت كلمة مشكلة عن الشغل فتوقف وفكر أين تم استخدام القوة. إذا رفعت صندوقًا فأنت تدفعه لأعلى والصندوق يتحرك لأعلى وبالتالي تكون المسافة بقدر ما ترفعه، ولكن إذا بعد ذلك سرت وأنت تحمل الصندوق فلا يوجد بذل شغل على الإطلاق. أنت لا زلت تدفع لأعلى لتمنع الصندوق من السقوط ولكن الصندوق لا يتحرك. ستحتاج لمعرفة كتلة الجسم لتعرف كمية القوة التي تحتاجها لتحريكه. في مثالنا الأول سنستخدم شخصًا يرفع وزنًا من الأرض لمستوى الصدر وسنحسب كمية الشغل الذي يبذله هذا الشخص لرفع الوزن. فلنفترض أن الوزن له كتلة 10 كيلو جرام (كج).  تجنب استخدم وحدة الرطل أو أي وحدة أخرى غير قياسية وإلا الإجابة النهائية لن تكون في وحدة الجول. القوة = الكتلة × العجلة. في مثالنا عند رفع جسم رأسيًا بشكل مستقيم العجلة المُقَاوِمة تكون بسبب الجاذبية والتي تعادل 9.8 متر\الثانية2. احسب القوة المطلوبة لتحريك الوزن لأعلى عن طريق ضرب (10 كج) × (9.8 م\ث2) = 98 كج م\ث2 = 98 نيوتن (ن).  إذا كان الجسم يتحرك أفقيًا فلا علاقة للجاذبية بالموضوع. بدلًا من ذلك قد تتطلب المسألة حساب القوة المطلوبة للتغلب على الاحتكاك. إذا كان من معطيات المسألة سرعة العجلة التي يتحرك بها الجسم عند دفعه فيمكنك ضرب العجلة المُعطَاة في الكتلة. في هذا المثال فلنفترض أن الوزن تم رفعه 1.5 م. المسافة يجب أن تكون بالمتر وإلا لن تكون النتيجة النهائية بالجول. لرفع وزن قدره 98 نيوتن لمسافة 1.5 متر لأعلى فستحتاج لبذل 98 × 1.5 = 147 جول شغل. في المثال الأعلى بذل شخص قوة لرفع جسم رأسيًا. في بعض الأوقات اتجاه القوة وحركة السم ليسا نفس الشيء بسبب تعدد القوى التي تعمل على الجسم. في المثال التالي سنحسب كمية الجول التي يحتاجها طفل لسحب زلاجة مسافة 25 م على ثلج مسطح باستخدام حبل مائل لأعلى بزاوية 30º درجة. في هذه الحالة الشغل = القوة × جا(θ) × المسافة. رمز θ عبارة عن حرف يوناني "ثيتا" ويصف الزاوية بين اتجاه القوة واتجاه الحركة. في هذه المسألة فلنفترض أن الطفل يسحب الحبل بقوة 10 نيوتن.  لو أعطتك المسألة "القوة الأفقية" أو "القوة الرأسية" أو "القوة في اتجاه الحركة" فهي تم حسابها عن طريق "القوة × جا (θ)" وبهذا يمكنك ضرب القيم مباشرةً. فقط بعض القوة تكون تسحب الزلاجة للأمام. بما أن الحبل مائلًا بزاوية فباقي القوة تحاول شد الزلاجة لأعلى وبدون فائدة فذلك سحب ضد الجاذبية. احسب القوة المستخدمة في اتجاه الحركة:   في مثالنا الزاوية θ بين الثلج المسطح والحبل 30 درجة. احسب جا (θ) = جا (30) = 0.866 تقريبًا. يمكنك استخدام آلة حاسبة لحساب هذه القيمة ولكن تأكد أن الحاسبة تستخدم نفس القيم التي تستخدمها في قياس الزاوية (درجات أو زاوية نصف قطرية). اضرب القوة الكلية × جا(θ). في مثالنا 10 نيوتن × 0.866 = 8.66 نيوتن قوة في اتجاه الحركة. الآن بعد أن عرفنا القوة في اتجاه الحركة يمكننا حساب الشغل كالمعتاد. في المسألة من المعطيات أن الزلاجة تحركت 20 متر للأمام، لذلك احسب 8.66 ن × 20 م = 176.2 ج شغل. الطاقة الحركية هي كمية من الطاقة في شكل حركة. مثلها مثل أي وحدة طاقة يمكن عرضها في وحدة الجول.  الطاقة الحركية مساوية لكمية الشغل المبذول لتسريع جسم ثابت بسرعة معينة. بمجرد وصول الجسم لتلك السرعة فسيحتفظ بكمية الطاقة الحركية حتى تتحول هذه الطاقة لحرارة (من الاحتكاك) أو طاقة جاذبية محتملة (من التحرك ضد الجاذبية) أو أنواع أخرى من الطاقة. على سبيل المثال يمكننا قياس الطاقة الحركية لدراجة ومن يقودها. فلنفترض أن سائق الدراجة كتلته 50 كج والدراجة كتلتها 20 كج وبالتالي الكتلة الكلية تساوي 70 كج. يمكننا الآن معاملة الجسم على أن كتلته 70 كج حيث سيتحرك السائق والدراجة بنفس السرعة. إذا كنت تعرف سرعة راكب الدراجة بالفعل اكتبها وانتقل للخطوة التالية. إذا كنت تحتاج لحسابها بنفسك فاستخدم إحدى الطرق المذكورة بالأسفل. لاحظ أن ما نريده هو السرعة وليس السرعة في اتجاه معين. تجاهل أي انعطاف يتخذه السائق وتظاهر أن المسافة المقطوعة عبارة عن خط مستقيم.  إذا تحركت الدراجة بمعدل ثابت (بدون عجلة) فقِس المسافة المقطوعة بالدراجة بالمتر واقسمها على عدد الثواني التي استغرقتها لقطع هذه المسافة. سيعطيك هذا متوسط السرعة والتي تحصل عليها عند قياس السرعة في أي لحظة معينة. إذا كان للدراجة عجلة بمعدل ثابت ولا تغير اتجاهها فاحسب السرعة في الوقت "ت" بالمعادلة "السرعة في الوقت = (العجلة) × (ت) + السرعة الأولية. استخدم الثواني لقياس الوقت والمتر\الثانية لقياس السرعة ومتر\الثانية2 لقياس العجلة. الطاقة الحركية = (1\2) × متر × السرعة2. على سبيل المثال لو كانت الدراجة تتحرك بسرعة 15 م\ث فإن الطاقة الحركية = (1\2) × (70 كج) × (15 م\ث)2 = (1\2)  (70 كج) × (15 م\ث) × (15 م\ث) =  7875 كج م2\ث2 = 7875 نيتن متر = 7875 جول. معادلة الطاقة الحركية يمكن اشتقاقها من تعريف الشغل: الشغل = القوةΔ السرعة ومعادلة الطاقة الحركية السرعة2 = السرعة الابتدائية2 + 2 أ Δ س حيث Δ س تشير "للتغيير في الموضع".
استخدم الخطوات المذكورة بالأسفل لحساب تدفق الطاقة في تيار كهربائي. اختر مقاومًا كهربيًا. وصل المقاوم بمصدر التيار. أجري التيار في الدائرة لبعض الوقت. قِس قوة التيار باستخدام أميتر أو جهاز قياس متعدد. استخدم صيغة القدرة = التيار2 × المقاومة. اضرب القدرة في كمية الوقت المستغرق. افهم القدرة والطاقة. اضرب الوات في الثواني لتحصل على الجول. احسب كتلة الجسم الذي يسخن. احسب السعة الحرارية النوعية للجسم. احسب الحرارة الحالية للجسم. سخن الجسم وقِس الحرارة مرة أخرى. اطرح الحرارة الأصلية من الحرارة بعد التسخين. اضرب كتلة الجسم في درجة حرارته النوعية وكمية الحرارة المتغيرة. فهم ماذا يعني الشغل في الفيزياء. تعريف الشغل. احسب كتلة الجسم الذي يتحرك. احسب القوة. قِس المسافة المقطوعة. اضرب القوة في المسافة. احسب الشغل للأجسام التي تتحرك بميل. احسب القوة الكلية المُستَخدَمة. احسب القوة المناسبة. اضرب القوة × المسافة. افهم الطاقة الحركية. احسب كتلة الجسم. احسب السرعة. أدْخِل هذه الأرقام في الصيغة التالية:
https://www.wikihow.com/Calculate-Joules https://www.wikihow.com/Calculate-Joules https://www.wikihow.com/Calculate-Joules https://www.wikihow.com/Calculate-Joules https://www.wikihow.com/Calculate-Joules
Calculating Electrical Energy in Joules Calculating Joules from Watts Calculating Heat in Joules Calculating Work in Joules Calculating Kinetic Energy in Joules