الکتریسیته جاری
[فقط کاربران سایت توانایی دیدن لینکها را دارند.]و[فقط کاربران سایت توانایی دیدن لینکها را دارند.]
6.28 x 1018
کولن (مقدار بار الکتریکی ) : مقدار بار الکتریکی را باq نمایش میدهیم و آن عبارت است ازحاصلضرب شدت جریان در مدت زمان عبور آنq = I . t
در این رابطه واحد شدت جریان آمپر و واحد زمان ثانیه است و مقدار بدست آمده با واحد آمپر ثانیه یا کولن معرفی می گردد .اگر زمان را بر حسب ساعت معرفی کنیم در این صورت مقدار بدست آمده بر حسب آمپر ساعت است که 3600 برابر آمپر ثانیه است .
سوال1 – اگر یک منبع الکتریکی در مداری حدود 10 آمپر جریان ایجاد نماید در زمان 20 ثانیه چه باری از یک نقطه عبور نموده است تعداد الکترونهای عبوری چند تاست؟ T = 20 I = 10 A
q = I x t q =10 x200=20A.s (کولن)
N=20 x 6/28 x1018 x20
مدارهای الکتریکی :
مدار الکتریکی شامل منبع رابط و مصرف کننده می باشد که کار تبدیل انرڙی الکتریکی به سایرانرڙی ها را انجام میدهد .منبع میتواند یک باتری ویا ڙنراتورهای عظیم تولید کننده برق باشد .رابط :همان هادی ها و سیمهای ارتباطی اند .مصرف کننده ها : وسیله ای که در آن انرڙی الکتریکی به انرڙی دیگری مثل نورانی – گرمایی – مکانیکی و ... تبدیل می شود .
هدایت و مقاومت الکتریکی
مقاومت الکتریکی : همانگونه که از نامش پیداست اجسامی هستند که در مقابل عبور جریان از خود مقامت نشان میدهند یعنی الکترونهای آزاد این اجسام به راحتی در جسم جا به جا نمی شوند .
برای توضیح بیشتر بازگشتی می کنیم به مثال قبلی در تانکر پر از آب که دارای شیر تخلیه در پایین بود اختلاف پتانسیل پشت شیر خیلی زیاد است و اگر به این شیر شیلنگی وصل شود که دارای قطر زیادی باشد آب شیر از انتهای شیلنگ به صورت روان و بدون فشار عبور خواهد کرد .
اما اگر سطح مقطع شیلنگ را کاهش دهیم با هر بارکاهش فشار و جهش آب در انتهای شیلنگ می بینیم که شیلنگ باریک مقابل فشار آب زیاد مقاومت نموده بخش عمدهای از آب را پس میزند .برخی اشیا مقابل حرکت الکترونها مقاومت نموده و در نتیجه جریان الکتریکی تبدل به گرما میشود .
تعریف مقاومت الکتریکی : ب[فقط کاربران سایت توانایی دیدن لینکها را دارند.]
مخالفت جسم یا رسانا مقابل عبور جریان الکتریکی را مقاومت گویند و آنرا با R نشان میدهند. واحد مقاومت الکتریکی نام کاشف آن اهم دانشمند آلمانی است.
مقاومت یک اهمی :مقاومت جسم یا رسانایی است که اگر در دو سمت آن اختلاف پتانسیل یک ولتی با شد جریان یک آمپر از آن عبور می کند.
V=I x R è R =
هدایت الکتریکی :اجسام رسانا همانگونه که دارای مقاومت الکتریکی هستند قابلیت هدایت الکترون را هم دارند که بر عکس اهم بوده با واحد زیمنس شناسایی می شود .
نسبت شدت جریان عبوری از یک فلزبه ولتاز منبع را هدایت هدایت مخصوص فلز می نامند و با علامت К( کاپا) نشان میدهند .
هدایت الکتریکی اجسام با مقاومت مخصوص آنها رابطه عکس دارد .
نکته : بطور معمول هدایت مخصوص و مقاومت مخصوص فلزات را نسبت به هدایت و مقاومت مخصوص مس بطور نسبی بیان میکنند .
مثال 2- مثلا گفته میشود هدایت مخصوص طلا نسبت به مس725.0 می باشد مقدار هدایت مخصوص مس 56 میلی متر بر اهم در میلی متر مربع میباشد مقدار هدایت مخصوص طلا چقدر است ؟
Kcu = 56
Kx =? Kx = 0.725 . 56 = 40
توصیه میکنم مقدار (کاپا) و( رو ) فلر مس را به خاطر بسپارید چون اکثر مسئله هایی که در این مورد به شما میدهند در مقا یسه با مس است .KCU=56 P= 0.017
عوامل تا ثیر گذار در مقاومت یک هادی
1– طول هادی :هر چه طول یک سیم یا هادی زیاد شود مقدار مقاومت آن (مقاومتمقابل عبور جریان) همزیاد می شود .بنابراین میتوانیم بگوییم رابطه طول سیم بامقاومت آن رابطه مستقیم است .
سطح مقطع هادی (سیم) : هر چه سطح مقطع هادی بزرگتر باشد مقاومت آن کاهش می یابد به بیان دیگر مقاومت سیم با سطح مقطع رابطه عکس دارد .
3- مقاومت و هدات مخصوص یا (همان نوع جنس هادی )هر چه مقاومت مخصوص جنسی بالا باشد مقاومت آن مقابل عبور جریان زیاد خواهد بود و هر چه هدایت مخصوص بالایی داشته باشد مقاومتش کم خواهد بود .
از تلفیق موارد تاثیر گذار درمقدار مقاومت هادیها میتوانیم فرمولی را طراحی کنیم .
فرمول 1
R =
فرمول 2
R=
در فرمول (1) R همان مقدار مقاومت بر اساس اهم است P همان مقدار مقاومت مخصوص است L همان طول سیم است بر حسب متر و A که در مخرج واقع است همان سطح مقطع سیم است بر اساس میلی متر مربع .
در فرمول (2) R همان مقدار مقاومت است بر اساس اهم L همان سیم بر اساس متر است K همان ضریب هدایت مخصوص است A سطح مقطع براساس میلی متر مربع است.
گاهی در مدارهای الکتریکی لازم است مقدار شد ت جریان را کاهش دهند تا به اتصالات و نیز به مصرف کننده ها آسیب نرساند .بنابراین در مسیر جریان مقاومتهایی را قرار میدهند که هدایت الکتریکی آنها بسیار کم است(مثل ترکیبی از کربن و نیکروم ) که جریان تبدیل به گرما میشود .
نکته :معمولا سه مشخصه زیر برای مقاومتها درج می شود :
1- مقدار مقاومت : مقدار نامی هر مقاومت برروی بدنه قید می شود.
2- درصد خطا: مقدار حقیقی مقاومت در هنگام کار با آنچه که به صورت اسمی قید شده فرق دارد این تفاوت هم به صورت درصد برای بدنه درج خواهد شد .
3- جریان مجاز : جریان قابل تحمل هر مقاومت جریان مجاز نامیده میشود
انواع مقاومتها
(1)- ثابت : مثل 1- ترکیبی 2- سیم پیچی
عواملی مانند ولتاز – حرارت – رطوبت – نور بر روی آنها تاثیر ناچیز دارد .
(2)-متغیر : مثل 1- دستی 2- خودکار
در یک محدوده ای از مقاومت بطور دائم قابل تغییر می باشند.
نحوه محاسبه مقدار مقاومت در مقاومتهای الکتریکی
معمولا در مقاومتهای با قدرت زیاد و نیز متغیرها اندازه آنها (یعنی مقدار مقاومت) برای بدنه نوشته میشود .اما در مورد مقاومتهای ثابت ولی کوچک با استفاده از کدهای رنگی اقدام به درج مقدار مقاومت می کنند .معمولا بر روی بدنه مقاومتها چهار نوار رنگی قرار دارد که این نوارها از یک سو به یکی از پایه ها نزدیکترند .بطور استانداد شده در تمام دنیا برای هر نوار رنگی یا هر رنگی عدد یا کدی در نظر گرفته شده است .
برای محاسبه مقدار مقاومتها به این شکل چند نکته را باید بدانیم :
(1)- اول باید اعدادی که برای هر رنگ در نظر گرفته شده حفظ باشیم .
مثلا برای رنگ سیاه عدد صفر و برای رنگ زرد عدد چهار و...
(2)- نحوه مرتب سازی رنگها از یک سو و انتساب عدد به آنها را بدانیم .
(3)-درصد حدود خطای مقاومت را نیز حساب کنیم .
نحوه ی محاسبه : ب[فقط کاربران سایت توانایی دیدن لینکها را دارند.]
ابتدا مقاومت را از طرفی که نوارهای رنگی به آن پایه نزدیک تر از پایه دیگر است از سمت چپ به راست قرار میدهیم .قطعا آرایش رنگها از سمت چپ به راست خواهد بود uvwx برای رنگهای اول و دوم مقدار عدد صحیحی که برایش در نظر گرفته شده را مینویسیم . مثلا اگر رنگ اول آبی و رنگ دوم قرمز بود اعدادی که نوشته میشود 62 خواهد بود حال برای رنگ سوم به تعداد یا مقدار شماره رنگ بعد از دو عدد نوشته شده صفر قرار میدهیم.مثلا اگر رنگ سوم نارنجی بود به تعداد سه تا صفر بعد از دو عدد بالا قرار میگیرد . 62000
حال میخواهیم درصد خطای این مقاومت را هم پیدا کنیم .
نوع رنگ چهارم را نگاه میکنیم که معمولا بین سه رنگ طلایی ، نقرهای و بیرنگ قرار دارد درصدی که برای هر یک از این رنگها تعلق گرفته به مقدار مقاومتی که تا این لحظه بر اساس اهم به دست آمده بصورت 6 درج خواهد شد .مثلا اگر کد رنگ مثال بالا نقرهای باشد مقاومت به صورت زیر خواهد شد.
62000 ± 10 %
نکته : معمولا برای اینکه کدهای رنگی به یادمان باشد ابتدای حرف رنگها در قالب شعر بی مفهومی قرار گرفته است که به ترتیب از سمت راست با رنگ سیاه و عدد صفر شروع وبه نقره ای ختم میشود.
ساقی قدحی قرار نه زیر سبو
¯¯¯¯¯¯
سیاه قهوه ای قرمز نارنجی زرد سبز
¯¯¯¯¯¯
0 1 2 3 4 5
آبی بنشان خانه سنبل طرز نکو
¯¯¯¯¯¯
آبی بنفش خاکستری سفید طلایی نقره ای
¯¯¯¯¯¯
6 7 8 9 10% %5
شکل معکوس محاسبه :
شکل معکوس محاسبه : مقدار مقاومتی ثابت به اندازه 62000 اهم و با 5 درصد تلورانس (خطا) می باشد نوع رنگهای این مقاومت را از چپ به راست حساب کنید ؟
62000 ± 0/05
↓ ↓ ↓ ↓
نارنجی قرمز آبی طلایی
مثال دیگر
مقدار مقاومت ونیز حدود خطای آن در مقاومت داده شده بر اساس کد رنگی که ملاحظه می کنید چقدر است؟
الف- 1300±0.05 ب- 1300±0.5 ج- 1100±0.05 د- 1200
قانون اهم
اااهم دانشمند آلمانی از یک هادی ولتاپ های متعددی را عبور داد وجریان های هر یک ر در آن هادی اندازه گرفت.وقتی ولتاژ ها را به شدت جریان هر یک تقسیم نمود درتمام موارد مقدار عددی که بدست می آمد ثابت بود.
یعنی اگر ولتاژ را v درنظر بگیریم وشدت جریان را I فرض کنیم نسبت ولتاژ به شدت جریان عدد ثابتی است اهم آنرا مقاومت الکتریکی نامید واحد ولتاژ ولت ، شدت جریان آمپر و مقاومت اهم میباشد به نظر من باید قانون مهم اهم را سر سلسله جنبان پیدایش فرمولها و روابط پیجیده الکتریکی به حساب آورد بسیاری از قوانین وفرمولهای الکتریکی از این قانون منتج شده اند .
پس میتوانیم بگوییم مقدار مقاومت در یک هادی برابر است با نسبت ولتاژ دو سرهادی به شدت جریان عبوریاز رابطه ی ذکر شده میتوان رابطه دیگری هم استخراج کرد .
مثلاV = I . R
و میتوان گفت ولتاژ بین دو سر هادی برابر است با حاصلضرب شدت جریان در مقاومت هادی میباشد .
شدت جریان عبوری در یک هادی از نسبت ولتاژ دو سر هادی به مقدار مقاومت هادی به دست می آید .
بر گردیم به مثال ابتدایی که شرح داده بودم . گفتم یک تانکر آب در نظر بگیرید که پر آب است و دارای شیر تخلیه در کف می باشد . نیروی پتانسیل آب در پشت سر شیرنسبت به بخش بیرونی آن فوق العاده زیاد است که اگر شیر باز شود این نیرو باعث انتقال آب خواهد شد .
خوب نیروی پتانسیل بین پشت شیر و بخش بیرونی (خارجی ) آن که محل خروج آب است سنجیده شده است. نیروی پتانسیل در یک مدار ولتاز است . ولتاز باعث حرکت الکترون خواهد شدو این نیروبین دو سر هادی یا سیمهای فاز و نول در نظر گرفته می شود.اگر به سر شیر تخلیه شیلنگ وصل نماییم تا آب را تا مسافتی دورتر انتقال دهیم هر چه شیلنگ باریکتر باشد آب از انتهای آن با پرش ولی مقدار کم عبور خواهد کرد. یعنی اینکه باریکی مسیر در مقابل جریان آب مقاومت می کند . در هادیهای الکتریسیته هم هر چه سیم ها باریکتر باشند مقاومت آنها مقابل جریان الکتریکی بیشتر خواهد شد.طبق رابطه I = V/R هم اگر مقاومت در ولتازی ثابت زیاد شود خود بخود کسر V/R کوچکتر خواهد شد و مقدار جریان عبوری هم کاهش خواهد یافت.
