آشنايي با الكترونيك - تقسيم جريان

سوال :

اگر جريان تابعي از ولتاژ و مقاومت است پس چرا مثلا يك باطري ولتاژش 12 ولت است و جريانش 1 آمپر و براي يك باطري ديگر ولتاژ 12 ولت ولي جريان 2 آمپر است؟ در واقع تا وقتي مقاومتي به باطري وصل نشده چطوري جريان آن را تعيين ميكنند؟



جواب :

وقتي براي يك باطري يا يك آدابتور يا هر منبع ولتاژ ديگر جرياني تعيين ميكنند منظور حداكثر جرياني است كه ما ميتوانيم از منبع دريافت كنيم.

چرا نميتوانيم از يك منبع هر چقدر كه دوست داريم جريان بگيريم ؟

( در ادامه مثال ليوان) ضعف جريان دهي بر ميگردد به پمپي كه بالاي ليوانها بود. فرض كنيد ميخواهيم بيشتر از ظرفيت ليوانها از آنها جريان بگيريم.

شير آب پايين ليوانها را تا جايي كه ميتوانيم باز ميكنيم در ضمن لوله ها را هم تا جايي كه ميتوانيم گشاد انتخاب ميكنيم .( يعني مقاومت را تا جايي كه توانستيم كاهش داديم ) ، گفتيم هر چه مقاومت سر راه جريان را كمتر كنيم جريان عبوري بيشتر ميشود. در اين صورت ميشود آنقدر مقاومت رواكم كرد كه جريان به بينهايت نزديك بشود.

ولي اين اتفاق نميافتد چون ما فقط ميتوانيم لوله پايين ليوانها را گشاد كنيم اما شيلنگ بالاي ليوانها را نميتوانيم. قدرت و سرعت آن پمپ را هم نميتوانيم تغيير دهيم پس چه اتفاقي ميافتد ؟

با اين كاري كه ما انجام داديم به سرعت آب از ليوان پر به سمت ليوان نصفه سرازير ميشود و سطح آبشان به يك اندازه ميشود. در اين زمان كوتاه پمپ بالايي قادر نيست كه سطح آبها را مثل همان وضعيت اول نگه دارد . چرا ؟ ( چون خودش هم داراي يك مقاومت است . همان مقاومت شيلنگ و پمپ )(گفتيم تمام رساناها يه مقدار مقاومت دارند) پس چه اتفاقي ميافتد ؟

اختلاف سطح آبها كم ميشود كه اگر مقاومت لوله پاييني را تا حد صفر برسانيم اختلاف سطح آبها نيز به صفر ميرسد. در مدار الكتريكي هم همينطور ميشود يعني اگر بيشتر از حد مجاز از يك منبع جريان بكشيم ولتاژش افت ميكند و اگر مقاومت را تا حد صفر برسانيم ولتاژ دو سر منبع هم صفر ميشود.

منبع ايده آل چيست؟

اين منبع وجود خارجي ندارد.

منبع ايده آل به منبعي ميگويند كه هر چقدر جريان بخواهيم بتوانيم از آن بگيريم بدون اينكه ولتاژ خروجيش كم شود.

پس يك منبع معمولي (غير ايده آل ) را ميتوان مانند يك منبع ايده آل درنظر گرفت كه يك مقاومت با آن سري شده و باعث محدود شدن جريان دهي منبع ميشود.(گفتيم كه مقاومت باعث محدود كردن جريان ميشود ) كه به اين مقاومت مقاومت داخلي منبع گويند در واقع اين مقاومت داخلي درون هر منبعي وجود دارد اما نه به شكلي كه ما فرض ميكنيم (سري) بلكه در ذات هر مولد وجود دارد .

نتيجه گيري : هر گاه از يك منبع جريان بگيريم ولتاژ آن منبع مقداري افت ميكند (كم ميشود) و اين افت ولتاژ به علت وجود مقاومت داخلي آن است .

پس بين دو منبع كه ولتاژ آنها با هم برابر است آن منبعي كه مقاومت داخليش كمتر است ميتواند انرژي بيشتري به ما بدهد.

چگونه مقاومت باعث افت ولتاژ ميشود ؟

گفتيم كه كه هر گاه مقاومتي بر سر راه يك مدار قرار بگيرد باعث محدود كردن (كاهش دادن ) جريان عبوري از آن مدار ميشود .

و اين را هم قبول داريم كه قانون اهم يك قانون اثبات شده است و هيچگاه عوض نميشود .

در مدار شكل جريان عبوري از مقاومت 6 آمپر است . بعد يك مقاومت 2 اهم ديگر نيز به مدار اضافه ميكنيم .

طبق قانون اهم چون مقاومت دوبرابر شد جريان نصف ميشود (مقاومت/ولتاژ=جريان)

سوال :

به هر كدام از مقاومتها چند ولت رسيده ؟

آيا دو سر مقاومت r1 همون ولتاژ قبلي يعني 12 ولت وجود دارد كه باعث شده جريان 3 آمپر از آن عبور كند؟

اگر بگوييم كه همان ولتاژ اولي يعني 12 ولت كه قانون اهم را به هم زديم چون اگر دوسر مقاومت 2 اهمي ولتاژ 12 ولت قرار بديم جريان 6 آمپر از آن عبور ميكند ولي در اينجا جريان 3 آمپر است پس نتيجه ميگيريم كه در مدار دوم ولتاژ كمتري دوسر مقاومت r1 قرار گرفته كه طبق فرمول (جريان * مقاومت = ولتاژ) 3 * 2 = 6 يعني در مدار دوم فقط 6 ولت دو سر مقاومت r1 قرار گرفته (از افت ولتاژ منبع صرفنظر كرديم )

سوال:

براي بقيه ولتاژ چه اتفاقي افتاد؟

بقيه ولتاژ هم به مقاومت r2 رسيده چون مقدار اين مقاومتها با هم برابر است در نتيجه ولتاژي كه به آنها ميرسد هم با هم برابر است.

اين يك قانون است كه هر چه مقاومت بيشتر باشد ولتاژي هم كه به آن ميرسد بيشتر است.

مثال ليوان آب:

گفتيم به ولتاژ الكتريكي فشار الكتريكي هم ميگويند كه منظور همان فشاريست كه به الكترونها وارد ميشود تا آنها را به حركت در بيارود.

در مثال آبي-ليواني هم اين فشار آب كه باعث حركت آب ميشود وقتي يك شير سر راه يك لوله پرفشار قرار ميدهيم آن شير فشار آب را كم ميكند. اصطلاحا ميگوييم فشار را ميشكند. اين موضوع را بارها تجربه كرديد .

وقتي با شيلنگ آب ميپاشيد شير را تا آخر باز ميكنيد كه جلوي فشار آب را نگيرد تا بتوانيد آب را به مسافت دور تري بپاشيد پس با كم و زياد كردن شير آب ميتوانيد فشار آب را به هر اندازه اي كه ميخواهيد تنظيم كنيد.

شير هم كه نقش همان مقاومت را داشت (در مثالهاي قبل) پس مقاومت هم مثل شير باعث افت فشار الكتريكي ميشود.

دانستيم كه مقاومت r2 باعث افت ولتاژ شده پس هر مقاومتي كه در مدار وجود دارد، مقداري از ولتاژ منبع را تقليل ميدهد.