مصرفکننده الکتریکی: جادوگران پریز برق!
انرژی الکتریکی: مسافری با چهرههای گوناگون
برق یا انرژی الکتریکی مانند یک مسافر نامرئی است که در سیمها جریان دارد. این مسافر وقتی به مقصد میرسد (یعنی به یک وسیله وصل میشود)، باید چهره عوض کند تا برای ما مفید باشد. این تغییر چهره، در واقع همان تبدیل انرژی است. هر مصرفکننده الکتریکی، یک کارخانه کوچک تبدیل انرژی است.
انواع اصلی تبدیل انرژی توسط مصرفکنندهها را میتوان در جدول زیر خلاصه کرد:
| نوع انرژی تولیدشده (خروجی) | وسیله الکتریکی (مصرفکننده) | مثال و توضیح |
|---|---|---|
| نور (انرژی تابشی) | لامپ رشتهای، الئیدی4، مهتابی | لامپ قدیمی رشتهای بیشتر انرژی را به گرما تبدیل میکند! اما لامپ الئیدی کارآمدتر است و نور بیشتری با انرژی کمتر میدهد. |
| گرما (انرژی گرمایی) | بخاری برقی، اتو، سماور | این وسایل دقیقاً برای تولید گرما ساخته شدهاند. المنت5 داخل آنها با مقاومت در برابر جریان برق، داغ میشود. |
| حرکت (انرژی مکانیکی) | پنکه، سشوار، آبمیوهگیری، تردمیل | در این وسایل یک موتور الکتریکی وجود دارد که برق را به حرکت چرخشی تبدیل میکند. |
| صدا (انرژی صوتی) | بلندگو، زنگ در، آیفون | سیگنال الکتریکی پس از تقویت، باعث لرزش دیافراگم بلندگو و تولید امواج صوتی میشود. |
| ترکیبی از چند انرژی | سشوار، تلویزیون، مایکروویو | سشوار هم هوا را گرم میکند (گرما) و هم پروانهای دارد که هوا را به جلو میراند (حرکت). تلویزیون هم نور و هم صدا تولید میکند. |
مصرفکنندهها را چطور دستهبندی کنیم؟
میتوانیم وسایل برقی خانه را براساس معیارهای مختلفی گروهبندی کنیم. این کار به ما کمک میکند بهتر آنها را درک و مدیریت کنیم.
دستهبندی بر پایه نوع تبدیل انرژی: همان چیزی که در جدول بالا دیدیم. یعنی وسیلهای که کار اصلیاش چیست؟ تولید نور، گرما، حرکت یا چیز دیگر.
دستهبندی بر پایه میزان مصرف برق (توان): روی بیشتر وسایل برچسبی هست که عددی به همراه وات6 روی آن نوشته شده، مثل 1000W یا 60W. این عدد همان توان مصرفی است و نشان میدهد آن وسیله در هر ثانیه چقدر انرژی الکتریکی میخورد. هرچه این عدد بزرگتر باشد، وسیله در زمان کار برق بیشتری میکشد و هزینه برق مصرفی بیشتر میشود.
از لامپ تا شارژر تلفن: نگاهی به کاربردهای عملی
بیایید چند وسیله معمولی را دقیقتر بررسی کنیم تا ببینیم تبدیل انرژی چگونه اتفاق میافتد:
۱. لامپ الئیدی: وقتی دکمه کلید را میزنید، جریان برق به لامپ میرسد. داخل لامپ، قطعات ریزی به نام دیود وجود دارند که با عبور جریان برق، میدرخشند و نور تولید میکنند. در این فرآیند گرمای خیلی کمی هم ایجاد میشود (میتوانید بعد از ساعتها روشن بودن، لامپ را لمس کنید، فقط کمی گرم است).
۲. پنکه سقفی: برق به یک موتور الکتریکی داخل پنکه میرسد. این موتور از آهنربا و سیمپیچ تشکیل شده. تعامل بین آنها باعث چرخش محور موتور میشود. این محور به پرههای پنکه متصل است و آنها را میچرخاند تا جریان هوا (باد) ایجاد کند. پس: برق → حرکت چرخشی (موتور) → حرکت هوا.
۳. شارژر تلفن همراه: این یک مصرفکننده هوشمند است! برق خانه 220V است اما باتری تلفن به برق بسیار ضعیفتری (مثلاً 5V) نیاز دارد. کار شارژر، کاهش ولتاژ و یکسو کردن برق شهر است. در واقع آن را به شکل مناسب برای ذخیره در باتری تبدیل میکند. در این فرآیند نیز مقداری انرژی به صورت گرما در بدنه شارژر تلف میشود.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاسخ: خیر. پریز و سیم فقط مسیر انتقال انرژی الکتریکی هستند. آنها انرژی را تبدیل نمیکنند. اگر هیچ وسیلهای به پریز وصل نباشد، جریان برقی هم وجود ندارد (مصرف صفر است). با این حال، سیمهای خیلی بلند یا معیوب ممکن است کمی مقاومت داشته باشند و مقداری از انرژی را به گرما تبدیل کنند که همین باعث اتلاف و حتی خطر آتشسوزی میشود.
پاسخ: این وسایل برای عملکردهای آمادهباش (مثل دریافت سیگنال کنترل از راه دور یا شارژ کردن یک مدار داخلی کوچک) هنوز به مقدار بسیار کمی برق از پریز نیاز دارند. این جریان کوچک هم باعث ایجاد گرمای جزئی میشود. به این حالت، مصرف برق پنهان یا مصرف حالت استندبای7 میگویند. برای صرفهجویی، بهتر است دوشاخه این وسایل را در زمانهای طولانی عدم استفاده از پریز بکشیم.
پاسخ: بله، دقیقاً همین طور است. اما نکته مهم اینجاست که همیشه بخشی از انرژی الکتریکی ورودی به شکل گرمای ناخواسته (که معمولاً به محیط داده میشود) تلف میشود. این اتلاف در بعضی وسایل مثل لامپ رشتهای خیلی زیاد و در بعضی مثل لامپ الئیدی خیلی کم است. بنابراین بازده8 تبدیل انرژی در وسایل مختلف، متفاوت است.
پاورقی
1مصرفکننده الکتریکی (Electrical Consumer/Electrical Load): هر دستگاه یا وسیلهای که انرژی الکتریکی را دریافت و آن را به شکل دیگری از انرژی تبدیل میکند.
2توان مصرفی (Power Consumption): میزان انرژی الکتریکی که یک وسیله در واحد زمان (معمولاً ثانیه) مصرف میکند. واحد آن وات (W) است.
3اتلاف انرژی (Energy Dissipation): بخشی از انرژی ورودی که به شکل غیرمفید (عمدتاً گرما) به هدر میرود.
4الئیدی (LED: Light Emitting Diode): دیود نورافشان؛ نوعی لامپ کممصرف و با دوام که نور را از طریق حرکت الکترونها در یک ماده نیمههادی تولید میکند.
5المنت (Heating Element): بخشی از وسایل گرمایشی که از مادهای با مقاومت الکتریکی بالا ساخته شده و با عبور جریان برق، گرم و سرخ میشود.
6وات (Watt): واحد اندازهگیری توان. یک وات برابر است با تبدیل یک ژول انرژی در هر ثانیه.
7حالت استندبای (Standby Mode): حالت آمادهباش یک وسیله الکترونیکی که در آن وسیله به ظاهر خاموش است، اما بخش کوچکی از آن روشن و فعال باقی میماند.
8بازده (Efficiency): نسبت انرژی مفید خروجی به کل انرژی الکتریکی ورودی، که معمولاً به صورت درصد بیان میشود.
