موضوعات مرتبط با الكترونيك و الكترومغناطيس

[khaiyam]

با اين موضو ع شروع ميكنيم اميدووارم كه دوستان هم ما را ياري كنن

قانون بقاي بار الكتريكي

يك توپ را با ميله پلاستيكي و ديگر را ميله شيشه‌اي باردار كنيد سپس آنها را به هم بچسبانيد. گاهي دوبار ناپديد مي‌شوند و همديگر را از بين مي‌برند. براي بيان اين مساله مي‌توان از يك قانون رياضي مبني بر اينكه اگر حاصل جمع دو كميت صفر شود، يكي از آن دو مثبت و ديگري منفي است، استفاده نمود. طبق قرارداد به ميله پلاستيكي را بار منفي و ميله شيشه‌اي را بار مثبت نسبت داده‌اند.

بيان ساده اي از قانون بقاي بار

وقتي كه يك ميله پلاستيكي را با خز مالش مي‌دهيم، ميله بار منفي و خز بار مثبت پيدا مي‌كند. آزمايش را با دو جسم خنثي شروع مي‌كنيم، يعني مجموع بار آن دو برابر صفر است. بعد از مالش دادن ، يكي بار مثبت و ديگري بار منفي مي‌يابد كه باز هم بار كل برابر صفر مي‌شود. همچنين وقتي ميله‌اي بار مثبت بيابد، بار جسم پلاستيكي كه ميله شيشه‌اي را با آن مالش مي‌دهيم منفي مي‌شود.

هيچ كس نمي تواند يكي از اين دو بار را خلق كند، بدون آنكه همزمان ديگري را نيز توليد كرده باشد در يك چنين فرايندي مقدار كل بار تغيير نمي‌كند. اين مطلب بيانگر قانون بقاي بار الكتريكي است. اين قانون همانند قوانين پايستگي جرم و انرژي ، اندازه حركت خطي ، اندازه حركت زاويه اي و ... در فيزيك يك قانون بنيادي است.

قانون بقاي بار الكتريكي در اتم

همه اجسام داراي ذراتي با بار الكتريكي مثبت و منفي هستند. اين ذرات هماناتمهايي هستند كه جهان مادي را مي‌سازند. ابعاد اين اتمها از مرتبه آنگستروم است. چندين ميليون از اين اتمها ، در كنار هم ، چيزي در حدود يك نقطه نمايان مي‌شوند. هر اتم از لحاظ بار الكتريكي خنثي است، زيرا به تعداد مساوي بار مثبت و منفي دارد. بار مثبت اتم و تقريبا تمامي جرم آن ، در مركز آن ، يعني در هسته متمركز شده است. ابعاد هسته ده هزار برابر كوچكتر از ابعاد كل اتم است. هسته يك خوشه محكم به هم چسبيده متشكل از دو نوع ذره پروتونها و نوترونهاست.

تراكم جرم در اين ذرات غير قابل تصور است. يك تفاوت مهم بين پروتونها و نوترونها اين است كه پروتونها داراي بار الكتريكي مثبت بوده ولي نوترونها از نظر بار الكتريكي خنثي هستند. تعداد پروتونها هسته ، عنصر شيميايي را كه هسته به آن تعلق دارد، مشخص مي‌كند، با اين حال قسمت اعظم فضاي اتم خالي است، در ناحيه اطراف هسته تعدادي ذره با بار الكتريكي منفي به نام الكترون وجود دارد. جرم الكترون كم است، اما بار آن منفي و مقدارش برابر مقدار بار روي پروتون است. از اينرو در يك اتم خنثي تعداد الكترونها در فضاي اطراف هسته درست برابر تعداد پروتونها در داخل هسته است. الكترونها توسط نيروي جاذبه الكتريكي در نزديكي هسته به آن مقيد مي‌شوند.

مبادله بار و قانون بقاي بار الكتريكي

گاهي يك تماس ساده ميان اجسام ممكن است باعث شود كه تعدادي الكترون از يك جسم به جسم ديگر منتقل شود. وقتي ميله پلاستيكي با خز مالش داده مي‌شود، برخي الكترونها از خز به ميله پلاستيكي منتقل مي‌شوند. ممكن است تعداد الكترونهايي كه به ميله پلاستيكي منتقل مي‌شوند، در حدود
( 9 ^ 10 ) باشد كه ظاهرا زياد است. تعداد كل الكترونهاي موجود در ميله پلاستيكي در حدود 24 ^ 10 است.

در فلزات بستگي الكترونها به هسته ضعيف است و الكترونها مي‌توانند آزادانه در داخل ماده حركت كنند. چون بار به راحتي در داخل ميله فلزي به هم وصل نماييم، هر دو كره خنثي مي‌شوند. ماده اي كه بار الكتريكي را از خود عبور مي‌دهد رسانا ناميده مي‌شود. در جامدات ، فقط الكترونها مي‌توانند حركت كنند. اما محلول الكتروليت ، آب شور يا گاز داخل لامپ فلوئورسانس رساناهاي بسيار خوبي هستند. زيرا حاملين بار مثبت و منفي هردو تحت تاثير نيروي الكتريكي مي‌توانند آزادانه حركت كنند. در تمام فرايندهاي مبادله بار و انتقالات اخير قانون بقاي بار الكتركي به دقت ملاحظه مي‌شود. به عبارتي نحوه مبادله بار به توسط قانون بقاي بار صورت مي‌گيرد. در واكنشهاي شيميايي اين قانون همانند قانون بقاي جرم ظاهر مي شود و واكنش را از نظر الكتريكي مجاز مي داند كه در طرفين واكنش مجموع بارهاي الكتريكي برابر باشند.

[khaiyam]

فيوز چيست ؟

مقاومت الكتريكي و جريان در مدار

جريان الكتريكي در رساناي متصل به مدار بنابر قانون اهم از روي مقاومت رسانا و ولتاژ دو سر آن معين مي شود. براي يك ولتاژ معين ، هر چه مقاومت رساناي داده شده بيشتر باشد جريان كمتر است. مثلاً مقاومت لامپ هاي التهابي معمولي نسبتاًزياد است ( صدها اهم ). و از اين رو جرياني كه از آنها مي گذرد كم است (چند دهم آمپر) .

كوتاه شدگي مدار

اگر سيم ها را با اتصال فرعي به لامپ متصل كنيم. مدار فرعي با مقاومت بسيار كم بدست مي آيد. و جريان خيلي شديد مي شود. در اين مورد گفته مي شود كه مدار كوتاه بوجود آمده است. مدار كوتاه بطور عام هر اتصال كم مقاومتي در دو سر منبع جريان الكتريكي است. جريان هاي شديدي كه در مدار كوتاه ظاهر مي شود فوق العاده خطرناك هستند و به علت آنكه سيم ها شديداً گرم مي شوند براي منبع جريان بسيار زيان آورند.

محافظت سيم ها از كوتاه شدگي مدار

براي محافظت سيم ها از كوتاه شدگي مدار ، فيوز استفاده مي شود فيوز ها سيم هاي نازك مسي اند يا سيم هايي كه از فلزات زود گداخت مثل سرب ساخته شده اند. كه به طور سري به مدار حامل جريان متصل مي شوند. و طوري در نظرگرفته مي شوند كه اگر جريان از مقدار مشخص شده بيشتر شود ذوب مي شود. نمودار طرح وار زير طرز كار فيوز را شرح مي دهد وقتي كه سيم ها توسط تكه سيم مسي متصل شوند مدار كوتاه فيوز بطور سريع ذوب شده و مدار قطع مي شود.

ساختمان فيوز فشنگي با توپي پيچي

اين فيوز رايجترين نوع از فيوزهاست كه به كار برده مي شود. منشا اصلاح فيوزي به توپي چيني كه در سطح بيروني فيوز قراردارد، مربوط است، كه سيم با نقطه ذوب پايين در آن قراردارد. توپي مانند سرپيچ لامپ در سر پيچ پيچانده مي شود و پس در هر كوتاه شدن مدار تعويض مي شود.

معمولا ، يك فيوز يا دسته فيوزهايي به اتصال هاي تامين كننده جريان در يك ساختمان يا هر آپارتماني متصل مي شود. گاهي فيوزها را در جعبه مستقلي قرارمي دهند. فيوزپريزي در ساختمان جعبه فيوز وجود دارد كه بايد با عبور جريان 3تا 5a ذوب مي شود، فيوز آپارتمان با عبور جريان 15تا 20a ذوب مي شود. در حاليكه فيوز يك ساختمان براي جريانهاي خيلي شديدتر چند صد آمپر تنظيم مي شود.

ساختمان فيوز با توپي پيچي

1. توپي چيني

2. سيم با نقطه ذوب پائين

3. جاي فيوز

[khaiyam]

آمپر متر چيست؟

ريشه لغوي

لغت ammeter از كلمه amper مشتق شده است. توجه كنيد كه حرف P در كلمه amper حذف شده است و فقط دو حرف اول اين كلمه در لغت ammeter بكار رفته است.

ما نمي‌توانيم الكترونها يا پروتونها را ديده يا لمس كنيم. به همين دليل نمي‌توانيم آنها را بشماريم. در نتيجه به ابزاري احتياج داريم تا بتوانيم آنها را بشماريم. شدت روشنايي لامپ مشخصاتي از شدت جريان را به ما نشان مي‌دهد، ولي دو نقص اصلي دارد. اول اينكه نمي‌تواند شدت جريان را در واحدي كه به آساني قابل يادداشت و مقايسه با اندازه گيري شدت جريان در محلها و زمانهاي ديگر است، اندازه بگيرد. همچنين در شدت جريانهاي معين مي‌توان از آن استفاده كرد. اگر مقدار شدت جريان خيلي كم باشد، لامپ روشن نمي‌شود و اگر شدت جريان خيلي زياد باشد، لامپ مي‌سوزد. براي رفع نقص اول به ابزاري احتياج داريم كه به ما نشان دهد، چند آمپر (چند كولن الكترون در هر ثانيه) در مدار جريان دارد. دستگاه مخصوصي كه اين اندازه گيري را انجام مي‌دهد، آمپرمتر (ammetr) ناميده مي‌شود.

طرز كار آمپرمتر

آمپرمتر مقدار شدت جرياني را كه از آن مي‌گذرد، بوسيله يك عقربه كه در روي صفحه درجه بندي شده حركت مي‌كند، نشان مي‌دهد. ميزان انحراف عقربه آمپرمتر با تعداد الكترونهايي كه از اين دستگاه مي‌گذرند، نسبت مستقيم دارد. يعني نشان مي‌دهد كه چه مقدار بار الكتريكي در ثانيه از آن عبور مي‌كند.

طرز استفاده از آمپرمتر

آمپرمتر از خيلي جهات شبيه كنتور آب است كه ميزان آب مصرف شده منازل را اندازه مي‌گيرد. هر دو دستگاه (آمپرمتر و كنتور آب) بايد طوري در مدار قرار گيرند كه جريانهاي الكتريسيته و آب از آنها بگذرد، تا بتوان شدت جريان را اندازه گرفت. تمام آبي كه از لوله اصلي وارد خانه مي‌شود، بايد از كنتور آب عبور كند. آمپرمتر نيز بايد طوري قرار گيرد كه تمام جريان الكتريسته از ان بگذرد، تا بتوان تمام شدت جريان الكتريكي را بوسيله آن اندازه گرفت. اين نوع اتصال را اتصال متوالي يا سري مي‌گويند. يعني اجزا تشكيل دهنده مدار در يك خط مستقيم (يك مسير هدايت كننده) به يكديگر اتصال دارند.

مراحل قرار دادن آمپرمتر در مدار

براي قرار دادن آمپرمتر در مدار متوالي به ترتيب زير عمل كنيد.

1. نيروي خارجي را كه به مدار وارد مي‌شود، قطع كنيد.

2. آن قسمت از مدار را كه آمپرمتر در آن قرار دارد، باز كنيد يا ببريد.

3. انتهاي مثبت آمپرمتر را به سيمي كه به قطب مثبت پيل مي‌رود، وصل كنيد.

4. انتهاي منفي آمپرمتر را به سيمي كه به قطب منفي پيل مي‌رود، وصل كنيد.

مراحل 4 , 3 (كه عبارتند از انتقال مثبت به مثبت ، منفي به منفي) را دقت در پلاريته مي‌نامند و اين امر مهم است. زيرا دستگاه اندازه گيري آمپرمتر شدت جريان را در يك جهت نشان مي‌دهد. اگر دستگاه اندازه گيري را بطور عكس در مدار قرار دهيم، چون جريان در جهت عكس (كه مناسب آمپرمتر نيست) از آن مي‌گذرد و انحراف عقربه بوجود مي‌آيد كه باعث شكسته شدن يا خم شدن آن مي‌گردد. فيش قرمز را به جك قرمز آمپرمتر و فيش سياه را به جك سياه در بالاي آمپرمتر وصل كنيد.

خطاي دستگاه اندازه گيري (Meter Tolrances)

بايد توجه داشت كه در يك مدار معين آمپرمترهاي مختلف ، اندازه شدت جريان را با كمي اختلاف نشان مي‌دهند. اين امر بدان دليل است كه مقداري از انرژي كه در مدار جريان دارد، براي بكار انداختن آمپرمتر مصرف مي‌شود و همه آمپرمترها هم يكسان نيستند. همچنين به علت اختلافي كه در ساختمان آمپرمتر و تلف شدن انرژي وجود دارد، شدت جرياني را كه در روي آمپرمتر مي‌خوانيد، تقريبي است. دستگاه اندازه گيري درست است كه حدود خطاي آن 0± در صد اندازه واقعي باشد. يعني اگر شدت جريان اصلي 100 آمپر باشد، روي دستگاه آمپرمتر حدود 9 تا 10 آمپر را مي‌خوانيد.

بكار بردن آمپرمتر

1. يك آمپرمتر ساده را برداريد. در انتخاب دستگاه اندازه گيري دقت كنيد كه شدت جريان مدار نبايد بيش از حد تعيين شده براي اندازه گيري باشد. زيرا آمپرمتر بر حسب درجه بندي خود ، شدت جريانهاي معيني را مي‌تواند اندازه بگيرد. در مورد اين آزمايش مي‌توانيد فرض كنيد كه آمپرمتر داراي توانايي كافي براي اندازه گيري شدت جريان مي‌باشد.

2. فيش قرمز را به جك قرمز و فيش سياه را به جك سياه وصل كنيد.

3. مطمئن شويد كه به مدار انرژي داده نمي‌شود. كليد مدار بايد باز باشد (به خاطر حفظ جان خود هيچگاه سعي نكنيد كه آمپرمتر را در مداري كه انرژي الكتريكي در آن جريان دارد قرار دهيد).

4. با جدا كردن سيم رابط بين T2 و T1 مدار را باز كنيد. با قرار گرفتن آمپرمتر بين اين دو نقطه مدار كامل مي‌شود.

5. با رعايت پلاريته ، فيش سياه را به T1 و فيش قرمز را به T2 وصل كنيد. اگر پلاريته مناسب در نظر گرفته نشود، عقربه آمپرمتر به طرف چپ منحرف شده و اين عمل موجب خرابي دستگاه اندازه گيري خواهد شد.

6. كليد مدار را ببنديد و درجه‌اي را كه آمپرمتر نشان مي‌دهد بخوانيد. هميشه از روبرو به صفحه درجه بندي شده آمپرمتر نگاه كنيد و هيچوقت تحت هيچ زاويه‌اي درجه آمپرمتر را نخوانيد.

7. درجه‌اي را كه خوانده‌ايد، يادداشت كنيد.

8. كليد مدار را باز كنيد.

[khaiyam]

ساختمان ترانسفورماتور

ترانسفورماتورها را با توجه به كاربرد و خصوصيات آنها به سه دسته كوچك متوسط و بزرگ دسته بندي كرد. ساختن ترانسفورماتورهاي بزرگ و متوسط به دليل مسايل حفاظتي و عايق بندي و امكانات موجود ، كار ساده اي نيست ولي ترانسفورماتورهاي كوچك را مي توان بررسي و يا ساخت. براي ساختن ترانسفورماتورهاي كوچك ، اجزاي آن مانند ورقه آهن ، سيم و قرقره را به سادگي مي توان تهيه نمود.

اجزاي تشكيل دهنده يك ترانسفورماتور به شرح زير است؛

هسته ترانسفورماتور:

هسته ترانسفورماتور متشكل از ورقه هاي نازك است كه سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه مي شود. براي كم كردن تلفات آهني هسته ترانسفورماتور را نمي توان به طور يكپارچه ساخت. بلكه معمولا آنها را از ورقه هاي نازك فلزي كه نسبت به يكديگر عايق‌اند، مي سازند. اين ورقه ها از آهن بدون پسماند با آلياژي از سيليسيم (حداكثر 4.5 درصد) كه داراي قابليت هدايت الكتريكي و قابليت هدايت مغناطيسي زياد است ساخته مي شوند.

در اثر زياد شدن مقدار سيليسيم ، ورقه‌هاي دينام شكننده مي شود. براي عايق كردن ورقهاي ترانسفورماتور ، قبلا از يك كاغذ نازك مخصوص كه در يك سمت اين ورقه چسبانده مي شود، استفاده مي كردند اما امروزه بدين منظور در هنگام ساختن و نورد اين ورقه ها يك لايه نازك اكسيد فسفات يا سيليكات به ضخامت 2 تا 20 ميكرون به عنوان عايق در روي آنها مي مالند و با آنها روي ورقه ها را مي پوشانند. علاوه بر اين ، از لاك مخصوص نيز براي عايق كردن يك طرف ورقه ها استفاده مي شود. ورقه هاي ترانسفورماتور داراي يك لايه عايق هستند.

بنابراين ، در مواقع محاسبه سطح مقطع هسته بايد سطح آهن خالص را منظور كرد. ورقه‌هاي ترانسفورماتورها را به ضخامت هاي 0.35 و 0.5 ميلي متر و در اندازه هاي استاندارد مي سازند. بايد دقت كرد كه سطح عايق شده ى ورقه هاي ترانسفورماتور همگي در يك جهت باشند (مثلا همه به طرف بالا) علاوه بر اين تا حد امكان نبايد در داخل قرقره فضاي خالي باقي بماند. لازم به ذكر است ورقه ها با فشار داخل قرقره جاي بگيرند تا از ارتعاش و صدا كردن آنها نيز جلوگيري شود.

سيم پيچ ترانسفورماتور :

معمولا براي سيم پيچ اوليه و ثانويه ترانسفورماتور از هادي هاي مسي با عايق (روپوش) لاكي استفاده مي‌كنند. اينها با سطح مقطع گرد و اندازه‌هاي استاندارد وجود دارند و با قطر مشخص مي‌شوند. در ترانسفورماتورهاي پرقدرت از هاديهاي مسي كه به صورت تسمه هستند استفاده مي‌شوند و ابعاد اين گونه هادي‌ها نيز استاندارد است.

توضيح سيم پيچي ترانسفورماتور به اين ترتيب است كه سر سيم پيچ‌ها را به وسيله روكش عايقها از سوراخهاي قرقره خارج كرد، تا بدين ترتيب سيم ها قطع (خصوصا در سيمهاي نازك و لايه‌هاي اول) يا زخمي نشوند. علاوه بر اين بهتر است رنگ روكش‌ها نيز متفاوت باشد تا در ترانسفورماتورهاي داراي چندين سيم پيچ ، را به راحتي بتوان سر هر سيم پيچ را مشخص كرد. بعد از اتمام سيم پيچي يا تعمير سيم پيچهاي ترانسفورماتور بايد آنها را با ولتاژهاي نامي خودشان براي كنترل و كسب اطمينان از سالم بودن عايق بدنه و سيم پيچ اوليه ، بدنه و سيم پيچ ثانويه و سيم پيچ اوليه آزمايش كرد.

قرقره ترانسفورماتور:

براي حفاظ و نگهداري از سيم پيچ‌هاي ترانسفورماتور خصوصا در ترانسفورماتورهاي كوچك بايد از قرقره استفاده نمود. جنس قرقره بايد از مواد عايق باشد قرقره معمولا از كاغذ عايق سخت ، فيبرهاي استخواني يا مواد ترموپلاستيك مي سازند. قرقره هايي كه از جنس ترموپلاستيك هستند معمولا يك تكه ساخته مي شوند ولي براي ساختن قرقره هاي ديگر آنها را در چند قطعه ساخت و سپس بر روي همدگر سوار كرد. بر روي ديواره هاي قرقره بايد سوراخ يا شكافي ايجاد كرد تا سر سيم پيچ از آنها خارج شوند.

اندازه قرقره بايد با اندازه ى ورقه‌هاي ترانسفورماتور متناسب باشد و سيم پيچ نيز طوري بر روي آن پيچيده شود. كه از لبه هاي قرقره مقداري پايين تر قرار گيرد تا هنگام جا زدن ورقه‌هاي ترانسفورماتور ، لايه ى رويي سيم پيچ صدمه نبيند. اندازه قرقره هاي ترانسفورماتورها نيز استاندارد شده است اما در تمام موارد ، با توجه به نياز ، قرقره مناسب را مي توان طراحي كرد.

[khaiyam]

آمپر متر چيست؟

ريشه لغوي

لغت ammeter از كلمه amper مشتق شده است. توجه كنيد كه حرف P در كلمه amper حذف شده است و فقط دو حرف اول اين كلمه در لغت ammeter بكار رفته است.

ما نمي‌توانيم الكترونها يا پروتونها را ديده يا لمس كنيم. به همين دليل نمي‌توانيم آنها را بشماريم. در نتيجه به ابزاري احتياج داريم تا بتوانيم آنها را بشماريم. شدت روشنايي لامپ مشخصاتي از شدت جريان را به ما نشان مي‌دهد، ولي دو نقص اصلي دارد. اول اينكه نمي‌تواند شدت جريان را در واحدي كه به آساني قابل يادداشت و مقايسه با اندازه گيري شدت جريان در محلها و زمانهاي ديگر است، اندازه بگيرد. همچنين در شدت جريانهاي معين مي‌توان از آن استفاده كرد. اگر مقدار شدت جريان خيلي كم باشد، لامپ روشن نمي‌شود و اگر شدت جريان خيلي زياد باشد، لامپ مي‌سوزد. براي رفع نقص اول به ابزاري احتياج داريم كه به ما نشان دهد، چند آمپر (چند كولن الكترون در هر ثانيه) در مدار جريان دارد. دستگاه مخصوصي كه اين اندازه گيري را انجام مي‌دهد، آمپرمتر (ammetr) ناميده مي‌شود.

طرز كار آمپرمتر

آمپرمتر مقدار شدت جرياني را كه از آن مي‌گذرد، بوسيله يك عقربه كه در روي صفحه درجه بندي شده حركت مي‌كند، نشان مي‌دهد. ميزان انحراف عقربه آمپرمتر با تعداد الكترونهايي كه از اين دستگاه مي‌گذرند، نسبت مستقيم دارد. يعني نشان مي‌دهد كه چه مقدار بار الكتريكي در ثانيه از آن عبور مي‌كند.

طرز استفاده از آمپرمتر

آمپرمتر از خيلي جهات شبيه كنتور آب است كه ميزان آب مصرف شده منازل را اندازه مي‌گيرد. هر دو دستگاه (آمپرمتر و كنتور آب) بايد طوري در مدار قرار گيرند كه جريانهاي الكتريسيته و آب از آنها بگذرد، تا بتوان شدت جريان را اندازه گرفت. تمام آبي كه از لوله اصلي وارد خانه مي‌شود، بايد از كنتور آب عبور كند. آمپرمتر نيز بايد طوري قرار گيرد كه تمام جريان الكتريسته از ان بگذرد، تا بتوان تمام شدت جريان الكتريكي را بوسيله آن اندازه گرفت. اين نوع اتصال را اتصال متوالي يا سري مي‌گويند. يعني اجزا تشكيل دهنده مدار در يك خط مستقيم (يك مسير هدايت كننده) به يكديگر اتصال دارند.

مراحل قرار دادن آمپرمتر در مدار

براي قرار دادن آمپرمتر در مدار متوالي به ترتيب زير عمل كنيد.

1. نيروي خارجي را كه به مدار وارد مي‌شود، قطع كنيد.

2. آن قسمت از مدار را كه آمپرمتر در آن قرار دارد، باز كنيد يا ببريد.

3. انتهاي مثبت آمپرمتر را به سيمي كه به قطب مثبت پيل مي‌رود، وصل كنيد.

4. انتهاي منفي آمپرمتر را به سيمي كه به قطب منفي پيل مي‌رود، وصل كنيد.

مراحل 4 , 3 (كه عبارتند از انتقال مثبت به مثبت ، منفي به منفي) را دقت در پلاريته مي‌نامند و اين امر مهم است. زيرا دستگاه اندازه گيري آمپرمتر شدت جريان را در يك جهت نشان مي‌دهد. اگر دستگاه اندازه گيري را بطور عكس در مدار قرار دهيم، چون جريان در جهت عكس (كه مناسب آمپرمتر نيست) از آن مي‌گذرد و انحراف عقربه بوجود مي‌آيد كه باعث شكسته شدن يا خم شدن آن مي‌گردد. فيش قرمز را به جك قرمز آمپرمتر و فيش سياه را به جك سياه در بالاي آمپرمتر وصل كنيد.

خطاي دستگاه اندازه گيري (Meter Tolrances)

بايد توجه داشت كه در يك مدار معين آمپرمترهاي مختلف ، اندازه شدت جريان را با كمي اختلاف نشان مي‌دهند. اين امر بدان دليل است كه مقداري از انرژي كه در مدار جريان دارد، براي بكار انداختن آمپرمتر مصرف مي‌شود و همه آمپرمترها هم يكسان نيستند. همچنين به علت اختلافي كه در ساختمان آمپرمتر و تلف شدن انرژي وجود دارد، شدت جرياني را كه در روي آمپرمتر مي‌خوانيد، تقريبي است. دستگاه اندازه گيري درست است كه حدود خطاي آن 0± در صد اندازه واقعي باشد. يعني اگر شدت جريان اصلي 100 آمپر باشد، روي دستگاه آمپرمتر حدود 9 تا 10 آمپر را مي‌خوانيد.

بكار بردن آمپرمتر

1. يك آمپرمتر ساده را برداريد. در انتخاب دستگاه اندازه گيري دقت كنيد كه شدت جريان مدار نبايد بيش از حد تعيين شده براي اندازه گيري باشد. زيرا آمپرمتر بر حسب درجه بندي خود ، شدت جريانهاي معيني را مي‌تواند اندازه بگيرد. در مورد اين آزمايش مي‌توانيد فرض كنيد كه آمپرمتر داراي توانايي كافي براي اندازه گيري شدت جريان مي‌باشد.

2. فيش قرمز را به جك قرمز و فيش سياه را به جك سياه وصل كنيد.

3. مطمئن شويد كه به مدار انرژي داده نمي‌شود. كليد مدار بايد باز باشد (به خاطر حفظ جان خود هيچگاه سعي نكنيد كه آمپرمتر را در مداري كه انرژي الكتريكي در آن جريان دارد قرار دهيد).

4. با جدا كردن سيم رابط بين T2 و T1 مدار را باز كنيد. با قرار گرفتن آمپرمتر بين اين دو نقطه مدار كامل مي‌شود.

5. با رعايت پلاريته ، فيش سياه را به T1 و فيش قرمز را به T2 وصل كنيد. اگر پلاريته مناسب در نظر گرفته نشود، عقربه آمپرمتر به طرف چپ منحرف شده و اين عمل موجب خرابي دستگاه اندازه گيري خواهد شد.

6. كليد مدار را ببنديد و درجه‌اي را كه آمپرمتر نشان مي‌دهد بخوانيد. هميشه از روبرو به صفحه درجه بندي شده آمپرمتر نگاه كنيد و هيچوقت تحت هيچ زاويه‌اي درجه آمپرمتر را نخوانيد.

7. درجه‌اي را كه خوانده‌ايد، يادداشت كنيد.

8. كليد مدار را باز كنيد.

[khaiyam]

1- نيروگاه حرارتي: از اواخر قرن نوزدهم بشر براي توليد الكتريسيته از نيروگاه هاي حرارتي استفاده مي كند. در اين نيروگاه ها ابتدا زغال سنگ مصرف مي شد و بعدها فرآورده هاي سنگين نفتي مورد استفاده قرار گرفت. اساس كار اين نيروگاه ها بر گرم كردن آب تا حالت بخار است و سپس بخارهاي توليد شده توربين هاي توليدكننده الكتريسيته را به حركت در مي آورند. عيب اين نوع نيروگاه ها توليد گاز كربنيك فراوان و اكسيدهاي ازت و گوگرد و غيره است كه در جو زمين رها شده و محيط زيست را آلوده مي كنند. دانشمندان بر اين باورند كه در اثر افزايش اين گازها در جو زمين اثر گلخانه اي به وجود آمده و دماي كره زمين در حال افزايش است. در كنفرانس هاي متعددي كه درباره همين افزايش گازها و به ويژه گرم شدن كره زمين در نقاط مختلف جهان برگزار شد (لندن، ريو دوژانيرو و همين سال گذشته در كيوتو) غالب كشورهاي جهان جز ايالات متحده آمريكا موافق با كم كردن توليد اين گازها بر روي كره زمين بودند و تاكنون تنها به علت مخالفت آمريكا موافقتي جهاني حاصل نشده است.

2- نيروگاه هاي آبي: در مناطقي از جهان كه رودخانه هاي پر آب دارند به كمك سد آب ها را در پس ارتفاعي محدود كرده و از ريزش آب بر روي پره هاي توربين انرژي الكتريكي توليد مي كنند. كشورهاي شمال اروپا قسمت اعظم الكتريسيته خود را از آبشارها و يا سدهايي كه ايجاد كرده اند به دست مي آورند. در كشور فرانسه حدود 30 تا 40 درصد الكتريسيته را از همين سدهاي آبي به دست مي آورند. متاسفانه در كشور ما چون كوه ها لخت (بدون درخت) هستند غالب سدهاي ساخته شده بر روي رودخانه ها در اثر ريزش كوه ها پر شده و بعد از مدتي غير قابل استفاده مي شوند.

3- نيروگاه هاي اتمي: در دهه اول و دوم قرن بيستم نظريه هاي نسبيت اينشتين امكان تبديل جرم به انرژي را به بشر آموخت (فرمول مشهور اينشتين mc2=E). متاسفانه اولين كاربرد اين نظريه منجر به توليد بمب هاي اتمي در سال 1945 توسط آمريكا شد كه شهرهاي هيروشيما و ناكازاكي در ژاپن را به تلي از خاك تبديل كردند و چند صد هزار نفر افراد عادي را كشتند و تا سال هاي متمادي افراد باقي مانده كه آلوده به مواد راديواكتيو شده بودند به تدريج درپي سرطان هاي مختلف با درد و رنج فراوان از دنيا رفتند. بعد از اين مرحله غير انساني از كاربرد فرمول اينشتين، دانشمندان راه مهار كردن بمب هاي اتمي را يافته و از آن پس نيروگاه هاي اتمي متكي بر پديده شكست اتم هاي اورانيم- تبديل بخشي از جرم آنها به انرژي- براي توليد الكتريسيته ساخته شد.

اتم هاي سنگين نظير ايزوتوپ اورانيم 235 و يا ايزوتوپ پلوتونيم 239 در اثر ورود يك نوترون شكسته مي شود و در اثر اين شكست، 200 ميليون الكترون ولت انرژي آزاد شده و دو تكه حاصل از شكست كه اتم هاي سبك تر از اورانيم هستند توليد مي شود. اتم هاي به وجود آمده درپي اين شكست غالباً راديواكتيو بوده و با نشر پرتوهاي پر انرژي و خطرناك و با نيمه عمر نسبتاً طولاني در طي زمان تجزيه مي شوند. اين پديده را شكست اتم ها (Fision) گويند كه بر روي اتم هاي بسيار سنگين اتفاق مي افتد. در اين فرايند همراه با شكست اتم، تعدادي نوترون به وجود مي آيد كه مي تواند اتم هاي ديگر را بشكند، لذا بايد نوترون هاي اضافي را از درون راكتور خارج كرد و اين كار به كمك ميله هاي كنترل كننده در داخل راكتور انجام مي گيرد و اين عمل را مهار كردن راكتور گويند كه مانع از انفجار زنجيره اي اتم هاي اورانيم مي گردد.

از آغاز نيمه دوم قرن بيستم ساخت نيروگاه هاي اتمي يا براي توليد الكتريسيته و يا براي توليد راديو عنصر پلوتونيم كه در بمب اتم و هيدروژني كاربرد دارد، شروع شد و ساخت اين نيروگاه ها تا قبل از حوادث مهمي نظير تري ميل آيلند در آمريكا در سال 1979 ميلادي و چرنوبيل در اتحاد جماهير شوروي سابق در سال 1986 همچنان ادامه داشت وتعداد نيروگاه هاي اتمي تا سال 1990 ميلادي از رقم 437 تجاوز مي كرد. بعد از اين دو حادثه مهم تا مدتي ساخت نيروگاه ها متوقف شد. در سال 1990 مقدار انرژي توليد شده در نيروگاه هاي صنعتي جهان از مرز 300 هزار مگاوات تجاوز مي كرد.

ولي متاسفانه در سال هاي اخير گويا حوادث فوق فراموش شده و گفت وگو درباره تاسيس نيروگاه هاي اتمي جديد بين دولت ها و صنعتگران از يكسو و دانشمندان و مدافعان محيط زيست آغاز شده است. بديهي است اغلب دانشمندان و مدافعان محيط زيست مخالف با اين روش توليد انرژي هستند و محاسبات آنها نشان مي دهد كه اگر قرار باشد تمام جهانيان از نيروگاه اتمي استفاده كنند، از يكسو احتمالاً توليد پلوتونيم از كنترل آژانس جهاني كنترل انرژي هسته اي خارج خواهد شد و امكان دارد هر ديكتاتور غيرمعقول و ناآشنا با مفاهيم علمي تعادل محيط زيست، داراي اين سلاح خطرناك شود. از سوي ديگر افزايش مواد زايد اين نيروگاه ها كه غالباً راديوايزوتوپ هاي سزيم 137 و استرانسيم 90 و پلوتونيم 239 است، سياره زمين را مبدل به جهنمي غير قابل سكونت خواهد كرد.

با وجود اين، اخيراً ايالات متحده آمريكا مسائل فوق را فراموش كرده و برنامه ساخت نيروگاه هاي اتمي را مورد مطالعه قرار داده است. در كشورهاي اروپايي نيز صنايع مربوطه و به ويژه شركت هاي توليدكننده برق دولت هاي متبوع خود را براي تاسيس نيروگاه هاي اتمي تحت فشار قرار داده اند. ولي خوشبختانه در اين كشورها با مقاومت شديد مدافعان محيط زيست روبه رو شده اند. اما در كشورهاي آسيايي، در حال حاضر 22 نيروگاه اتمي در دست ساخت است (تايوان 2- چين 4- هندوستان 8- كره جنوبي 2- ژاپن 3- كره شمالي 1- ايران 2) و در كشورهاي كمونيستي سابق ده نيروگاه در حال ساخت است (اوكـراين 4- روسيه 3- اسلواكي 2- روماني 1)

مواد زايد نيروگاه هاي موجود و در حال بهره برداري از 300 هزار تن در سال تجاوز مي كند و تا سال 2020 كه 33 نيروگاه در حال ساخت كنوني است به بهره برداري خواهند رسيد، مواد زايد راديواكتيو و خطرناك از مرز 500 هزار تن در سال تجاوز خواهد كرد. (مجله كوريه اينترناسيونال 17-11 دسامبر 2003 صفحه 12) اگر اروپايي ها و آمريكا و كانادا نيز ساخت نيروگاه هاي اتمي را شروع كنند، مواد زايد و راديواكتيو جهان از حد ميليون تن در سال تجاوز خواهد كرد. بايد توجه داشت كه براي از بين رفتن 99 درصد راديو اكتيويته اين مواد بايد حداقل 300 سال صبر كرد.

4- نيروگاه متكي بر پديده پيوست اتم ها: از اواسط قرن بيستم دانشمندان با جديت فراوان مشغول پژوهش و آزمايش بر روي پديده پيوست اتم هاي سبك هستند. در آغاز نيمه دوم قرن بيستم كشورهاي غربي (آمريكا، فرانسه و انگلستان و...) و اتحاد جماهير شوروي، از اين پديده براي مصارف نظامي و توليد بمب هيدروژني استفاده كرده و به علت ارزان بودن فرآورده هاي نفتي، كشورهاي پيشرفته كمك مالي چنداني به دانشمندان براي يافتن وسيله كنترل بمب هيدروژني نكردند و اكنون كه قسمت اعظم ذخاير نفت و گاز مصرف شده، به فكر ساخت نيروگاهي براساس پديده پيوست اتم ها افتاده اند كه در آغاز به آن اشاره شد و در زير اصول آن تشريح مي شود.

الف) بمب هيدروژني: بمب هيدروژني در واقع يك بمب اتمي است كه در مركز آن ايزوتوپ هاي سنگين هيدروژن (دوتريم D و تريسيم T و يا فلز بسيار سبك ليتيم Li) را قرار داده اند. بمب اتمي به عنوان چاشني شروع كننده واكنش است. با انفجار بمب اتمي دمايي معادل ده ها ميليون درجه (K10000000) در مركز توده سوخت ايجاد مي شود، همين دماي بالا سبب تحريك اتم هاي سبك شده و آنها را با هم گداخت مي دهد. در اثر گداخت و يا در واقع پيوست اتم هاي سبك با يكديگر انرژي بسيار زيادي توليد مي شود. اين است كه در موقع انفجار بمب هيدروژني دو قارچ مشاهده مي شود، قارچ اول مربوط به شكست اتم هاي اورانيم يا پلوتونيم است و قارچ دوم مربوط به پديده پيوست اتم هاي سبك با يكديگر است كه به مراتب از قارچ اول بزرگ تر و مخرب تر است. واكنشي كه در خورشيد اتفاق مي افتد نتيجه پيوست اتم هاي هيدروژن با يكديگر است، دماي دروني خورشيدها ميليون درجه است. (دماي سطح خورشيد 6000 درجه است).

در مركز خورشيد از پيوست اتم هاي هيدروژن معمولي ايزوتوپ هاي دوتريم و تريسيم توليد مي شود و سپس اين ايزوتوپ به هم پيوسته شده و هسته اتم هليم را به وجود مي آ ورند. اين واكنش ها انرژي زا هستند و در اثر واكنش اخير 6/17ميليون الكترون ولت انرژي توليد مي شود. و اين واكنش ها همراه انفجار وحشتناك و مهيبي است كه همواره در درون خورشيد به طور زنجيره اي ادامه دارد و دليل اينكه خورشيد از هم متلاشي نمي شود اثر نيروي گرانشي بر روي جرم بي نهايت زياد درون خورشيد است. وقتي كه ذخيره هيدروژن خورشيد تمام شود، زمان مرگ خورشيد فرا مي رسد. (البته در 5 تا 6 ميليارد سال ديگر).

در مقايسه نسبي اوزان، در پديده پيوست 4 برابر انرژي بيشتر از پديده شكست اتم هاي اورانيوم توليد مي شود.

ب) نيروگاه متكي بر پديده پيوست:در اين پديده همانطور كه گفته شد اتم هاي سبك با يكديگر پيوست حاصل كرده و اتمي سنگين تر از خود به وجود مي آورند، در واقع همان واكنشي است كه در خورشيد اتفاق مي افتد ولي بايد شرايط ايجاد آن را بدون كاربرد بمب اتمي به وجود آورد و به ويژه بايد آن را تحت كنترل درآورد. از دهه 1950 تاكنون دانشمندان سعي در به وجود آوردن دمايي در حدود ميليون درجه كرده تا واكنش پيوست را به نحو متوالي در اين دما نگه دارند، دستگاهي كه براي اين كار ساخته اند توكاماك Tokamak نام دارد. تاكنون در آزمايشگاه ها توانسته اند به مدت حداكثر 4 دقيقه اين واكنش را ايجاد و كنترل كنند. در اين دستگاه كه در شكل نمايش داده شده است، ميدان مغناطيسي بسيار شديدي ايجاد كرده و شدت جريان الكتريكي در حدود 15 ميليون آمپر از آن عبور مي كند (برق منزل شما 30 تا حداكثر 90 آمپر است). در مركز اين دستگاه اتم هاي سبك در اثر ميدان مغناطيسي و الكتريكي، حالت پلاسما را خواهند داشت. (در روي زمين ما سه حالت از ماده را مي شناسيم: جامد، مايع و بخار، ولي در داخل ستارگان يا خورشيد ماده به صورت پلاسما است، يعني در اين حالت هسته اتم ها در دريايي از الكترون ها غرق اند.) در چنين حالتي اتم هاي سبك آنقدر تحريك و نزديك به هم شده اند كه در هم نفوذ مي كنند و اتم جديدي كه هليم است به وجود مي آيد. (ستارگان بسيار حجيم تر از خورشيد دماي دروني بيش صدها ميليون و يا حتي ميليارد درجه است و در آنها اتم هاي سنگين تر نظير كربن، ازت و اكسيژن با هم پيوست مي كنند و عناصري مانند سليسيم و گوگرد و... را به وجود مي آورند .

[khaiyam]

قوس الكتريكي چيست؟

تاريخچه

در سال 1802 پتروف (V.P.Petrof) كشف كرد كه اگر دو تكه زغال چوب را به قطب هاي باتري بزرگي وصل كنيم و آنها را به هم تماس دهيم و سپس كمي از هم جدا كنيم شعله روشني بين دو تكه زغال ديده مي شود. و انتهاي آنها كه از شدت گرما سفيد شده است نور خيره كننده اي گسيل مي دارد. قوس الكتريكي هفت سال بعد ديوي (H.Davy) فيزيكدان انگليسي اين پديده را مشاهده نمود و پيشنهاد كرد كه اين پديده به احترام ولتا قوس ولتا ناميده شود.

آزمايش ساده

اگر بخواهيم در يك روش ساده اي ايجاد قوس الكتريكي را نشان دهيم بايد دو تكه كربن را روي گيره قابل تنظيم سوار نمود (بهتر است كه به جاي زغال چوب معمولي ميله خاصي كه از كربن قوس ساخته مي شود و با فشار دادن مخلوط گرافيت ، كربن سياه و مواد چسبنده به وجود مي آيند، استفاده شود).

چشمه جريان مي تواند برق شهر هم باشد براي اجتناب ازاينكه در لحظه تماس تكه هاي كربن مدار كوتاه ايجاد شود بايد رئوستايي به طور متوالي به قوس وصل شود.

معمولا برق شهر با جريان متناوب تغذيه مي شود. ولي در صورتي كه جريان مستقيم از آن عبور كند قوس پايدارتر است به طوري كه يكي از الكترودها هميشه مثبت «آند)و ديگري همواره منفي «كاتد)است.

ماهيت قوس الكتريكي

در قوس الكتريكي الكترودها در اثر حرارت سفيد رنگ مي شود. ستوني از گاز ملتهب رساناي خوب الكتريكي بين الكترودها وجود دارد. در قوس معمولي اين ستون نوري بسيار كمتر از نور تكه هاي كربن سفيد شده از آزمايش‌هاي مربوط به گرما گسيل مي كنند. چون الكترود مثبت دمايش از الكترود منفي بيشتر است زود تر از بين مي رود. در نتيجه تصعيد شديد كربن صورت گرفته و در آن الكترود (الكترود مثبت) فرورفتگي به وجود مي آيد كه به دهانه مثبت معروف است و داغ ترين نقطه الكترودهاست.

دماي دهانه در هوا و در فشار جو به 4000 درجه سانتيگراد مي رسد. در لامپ هاي قوسي سازوكارهاي منظم و خود كار خاصي براي نزديك كردن تكه هاي كربن با سرعت يكنواخت وقتي با سوختن از بين مي روند، مورد استفاده قرار مي گيرند. براي اينكه سايش و خوردگي الكترود مثبت به خاطر دماي بالايش بيشتر است،براي همين هميشه الكترود كربن مثبت كلفت تر از الكترود منفي اختيار مي شود.

دماهاي بالا در قوس الكتريكي

قوس الكتريكي مي تواند بين الكترودهاي فلزي ساخته شده از آهن ، مس و غيره نيز بگيرد. در اين حالت الكترودها به ميزان زيادي ذوب و تبخير مي شوند و اين عمل به مقدار زيادي آزمايش‌هاي مربوط به گرما احتياج دارد. به اين دليل دماي مركز الكترود فلزي معمولا كمتر از دماي الكترود كربني است (2000 تا 2500 درجه سانتيگراد).

قوسي كه بين الكترودهاي كربن در گاز فشرده اي قرار مي گيرد (حدود 20atm) بالا رفتن دماي مركز مثبت تا 5900 درجه سانتيگراد يعني دما روي سطح خورشيد را ممكن ساخته است. معلوم شده است كه كربن در اين حالت ذوب مي شود. دماي باز هم بالاتري را مي توان در ستوني از گاز و بخاري كه از آن تخليه الكتريكي مي گذرد، به دست آورد.

بمباران شديد اين گاز و بخار با الكترون ها و يون هايي كه با ميدان الكتريكي قوس شتاب گرفته اند دماي ستون گاز را 6000 تا 7000 درجه سانتيگراد مي رساند. به اين دليل تقريبا تمام مواد شناخته شده در ستون قوس الكتريكي ذوب و تبخير مي شوند. و بسياري از واكنش هاي شيميايي كه در دماهاي پايين انجام شدني نيستند، با قوس الكتريكي امكان پذير مي شوند. مثلا ميله هاي چيني دير گداز در شعله قوس به سهولت ذوب مي شود.

چگونگي ايجاد تخليه قوس الكتريكي

براي ايجاد تخليه قوس الكتريكي به ولتاژ زيادي احتياج نيست با ولتاژ 40 تا 45 ولت بين الكترود ها مي توان قوس را به وجود آورد. از طرف ديگر جريان داخل قوس زياد است. مثلا حتي در قوس كوچك جريان به 5 آمپر مي رسد، در حاليكه در قوس هاي بزرگ كه در مقياس صنعتي به كار مي روند جريان به صدها آمپر بالغ مي شود. اين به اين معنا ست كه مقاومت قوس پايين است و از اين رو ستون گاز تابان رساناي الكتريكي خوبي است.

يونيزاسيون گاز با انرژي قوس الكتريكي

يونش شديد گاز با قوس الكتريكي به آن دليل امكان پذير است كه كاتد قوس الكتريكي تعداد زيادي الكترون گسيل مي داد. اين الكترون ها با برخورد با گاز داخل شكاف تخليه گازي آن را يونيزه مي كنند. گسيل الكتروني شديد از كاتد از آنجا ممكن مي شود كه خود كاتد تا دماي بسيار بالايي گرم مي شود (بسته به ماده از 2200 تا 3500). وقتي كه الكترودهاي قوس در ابتدا تماس داده شوند تقريباً تمام گرماي ژول كه از الكترود ها مي گذرد در ناحيه تماس كه مقاومت بسيار دارد آزاد مي شود.

به اين دليل انتهاي الكترودها به شدت گرم مي شوند كه براي گيراندن قوس به هنگام جداكردن آنها كافي است آن وقت كاتد قوس توسط جرياني كه از قوس مي گذرد، در حالت التهاب مي ماند. در اين فرايند بمباران كاتد توسط يون هايي كه به آن برخورد مي كند نقش اصلي را ايفا مي كند.

مشخصه جريان ولتاژ قوس الكتريكي

يعني بستگي جريان الكتريكي در قوس الكتريكي به ولتاژ بين الكترودها ، ويژگي خاصي دارد. در فلزات و الكتروليت ها جريان متناوب با ولتاژ افزايش مي يابد «قانون اهم). در صورتيكه براي رسانش القايي گازها جريان ابتدا با ولتاژ زياد مي شود، سپس اشباع شده و مستقل از ولتاژ است.

بنابر اين افزايش جريان در تخليه قوسي به اندازه مقاومت در شكاف بين الكترودها و ولتاژ بين آنها منجر مي شود. براي اينكه تاباني قوس پايدار بماند رئوستا يا مقاومت الكتريكي قوي ديگري را بايد به طور متوالي به آن بست.

[khaiyam]

جريان مستقيم و جريان متناوب

تا به حال هر چه گفتيم راجع به جريان مستقيم بود يعني جرياني كه دامنه و جهت آن نسبت به زمان ثابت است به زبان ساده تر اينكه مقدار جريان عبوري از مدار و جهت حركت الكترونها ثابت بوده و با گذشت زمان هيچ تغييري نميكند.

جريان متناوب

تعريف : جريان متناوب جرياني است كه مقدار و جهت آن نسبت به زمان دائماً در حال تغيير است. به زبان ساده تر اينكه مقدار جريان دائماً كم و زياد ميشود و جهت حركت الكترونها هم عوض ميشود (از ماكزيمم به صفر و از صفر به مينيمم ميرسد).

سوال :

چگونه مقدار جريان تغيير ميكند در صورتيكه عناصر مدار ثابت هستند ؟

جواب :

ولتاژ منبع تغذيه دائما در حال تغيير (متناوب ) است به همين جهت در مقدار جريان تاثير ميگذارد.

سوال :

جهت الكترونها چگونه عوض ميشود ؟

ميدانيد كه الكترونها هميشه از قطب منفي به سمت مثبت حركت ميكنند . در منبع تغذيه متناوب مثبت و منفي آن (پلاريته ) دائما در حال تغيير است يعني اگر خروجي منبع تغذيه ما دو سيم داشته باشد مثلا به رنگهاي قرمز و سياه در يك لحظه زماني سيم قرمز مثبت و سيم سياه منفي است و در لحظه اي ديگر عكس اين حالت وجود دارد يعني جاي قطب مثبت و منفي دائما عوض ميشود پس جهت حركت الكترونها هم كه از قطب منفي به مثبت است دائما عوض ميشود .

معروف ترين جريان متناوب جريان متناوب سينوسي است .

در نمودار روبرو مشخص است كه در لحظه 1 ثانيه جريان صفر، در لحظه 5/1 ثانيه 5- آمپر و در لحظه 5/2 ثانيه 5 آمپر است .

سيكل چيست ؟

كوچكترين قسمت موج كه دائماُ تكرار ميشود يك سيكل نام دارد مثلا در شكل روبرو از لحظه صفر ثانيه تا لحظه 2 ثانيه يك سيكل است كه تا بينهايت تكرار ميشود .

فركانس چيست ؟

به تعداد سيكل هايي كه در يك ثانيه توليد ميشود فركانس گويند كه واحد آن هرتز است . مثلاً در شكل بالا فركانس 5/0 هرتز است .

نكته :

برقي كه در خانه هاي ما استفاده ميشود همين جريان متناوب است كه فركانس آن 50 هرتز ميباشد. يعني جرياني كه از يك لامپ عبور ميكند ثانيه اي 100= 50×2 بار صفر ميشود پس چه انتظاري داريد حتماُ انتظار داريد كه لامپ در هر ثانيه 100 بار خاموش و روشن شود ولي اين عمل صورت نميگيرد چون لامپ بر اساس گرما توليد نور ميكند اگر بخواهيم كه يك لامپ را ثانيه اي صد بار خاموش و روشن كنيم بايد بتوانيم در يك ثانيه صد بار لامپ را گرم و صد بار سرد كنيم . ولي گرما چيزي نيست كه در مدت 1 صدم ثانيه صفر شود پس مدتي طول ميكشد كه دفع شود و تا آن مدت لامپ دوباره روشن ميشود .

[khaiyam]

لرزش ديوارها هم برق توليد مي كند


تلويزيون ، يخچال و ساير لوازم برقي منزلتان را تصور كنيد كه نيروي خود را از انرژي توليد شده از لرزش پنجره و ديواره هاي ساختمان مسكوني شما مي گيرد.

فكر مي كنيد چنين چيزي تا چه حد عملي باشد؟ ماسايوكي ميازاكي كه يكي از محققان آزمايشگاه مركزي توكيوست ، براي رسيدن به چنين هدفي تلاشهاي فراواني كرده است.

او بتازگي توانسته است يك ژنراتور در حال حاضر خيلي كوچك بسازد كه مي تواند حركات ساختمان ها را به الكتريسيته تبديل كند و نيروي راه انداختن يك سنسور حرارتي يا نوري را كه يك بار در هر ساعت كار مي كند؛ تامين نمايد.

گرچه خروجي اين ژنراتور بسيار كوچك و فقط در حد 10ميكرووات است ؛ اما دانشمندان آينده اي خوب را براي آن پيش بيني مي كنند و اميدوارند كه در دهه هاي آينده ، اين ژنراتور بتواند بازدهي خوبي داشته باشد.
به طوري كه بتوان سيستم هاي رايانه اي بدون باتري را به كمك آن راه اندازي كرد.
كار ميازاكي در واقع قسمتي از يك جنبش رو به رشد ميان دانشمندان است كه هدف آن يافتن ، خلق كردن و كسب منابع انرژي جايگزين ولو در مقادير كوچك ، يعني بسيار كمتر از يك وات است. اين دانشمندان اميدوارند كه بتوانند انرژي را از هر چيزي ، از لرزش ديوارها و پنجره ها گرفته تا حركات هوا و بدن انسان ها برداشت كنند.
در حالي كه منابع جايگزين انرژي به تنهايي نخواهند توانست الكتريسيته بيشتري را توليد كنند؛ اما مي توانند وسايل كوچكي از قبيل تراشه هاي رايانه اي ، شبكه هاي حسگر بي سيم و يا تلفنهاي همراه را به راه اندازند. ايده اين كار نيز بسيار ساده است.

درست همانند برخي از ساعتهاي مچي كه نيروي خود را از حركات اتفاقي دست يك شخص مي گيرند، اين وسايل نيز انرژي خود را از حركات اتفاقي ديگر چيزها كسب مي كنند.

[khaiyam]

آشنايي با الكترونيك - توان چيست؟

منبع تغذيه اي كه جريانش بيشتر باشد ميتواند كار بيشتري انجام دهد يا منبع تغذيه اي كه ولتاژش بيشتر باشد ؟

گفتيم كه ولتاژ باعث حركت الكترونها ميشود كه حركت الكترونها همان جريان ميباشد .

در منابع تغذيه يك مقاومت داخلي وجود دارد كه باعث ميشود در هنگام تغذيه نمودن يك مصرف كننده ولتاژ منبع تغذيه كاهش يابد پس قدرت يك منبع تغذيه به دو عامل بستگي دارد يكي ولتاژش و ديگري مقاومت داخلي اش .

حالا ميخواهيم ببينيم كه چگونه براي يك منبع تغذيه جريان تعيين ميكنند ؟

وقتي ميگويند مثلاً : يك باطري يا يك آدابتور 12 ولت و 2 آمپر است يعني اينكه اگر جريان 2 آمپر از اين منبع تغذيه دريافت كنيم كاهش ولتاژش در حدود 5 - 10 درصد است كه اين مقدار كاهش ولتاژ تاثير چنداني بر روي مدارات ندارد حالا اگر بيشتر از اين مقدار جريان از منبع تغذيه بگيريم (مصرف كننده هاي بيشتري به آن وصل كنيم ) اين كار دو پي آمد دارد يكي اينكه ولتاژ مورد نياز را به مانمي دهد (ولتاژش كاهش ميابد) و دوم اينكه به خود منبع تغذيه آسيب وارد ميشود .

معمولاً ولتاژ منابع تغذيه را كمي بيشتر انتخاب ميكنند كه در حالت كار معمولي كه جريان متوسطي از آن گرفته ميشود ولتاژش به ولتاژ اصلي برسد مثلاً يك منبع تغذيه را كه ما به عنوان منبع 12 ولتي خريداري ميكنيم در حالتي كه هيچ مصرف كننده اي به آن وصل نيست اگر با ولتمتر ولتاژش را اندازه گيري كنيم حدوداً 14 ولت را نشان ميدهد .

چرا در حالتي كه منبع به هيچ مصرف كننده اي وصل نيست مقاومت داخلي ولتاژ را افت نميدهد ؟

چون كه مقدار ولتاژي را كه مقاومت داخلي افت ميدهد به مقدار جريان عبوري از منبع تغذيه بستگي دارد كه در اين حالت چون جريان صفر است افت ولتاژي هم وجود ندارد .

نتيجه گيري كلي :

هر منبع تغذيه دو كميت دارد ، يكي ولتاژ و ديگري قابليت جريان دهي (حداكثر جريان مجاز) كه بستگي به مقاومت داخلي اش دارد پس قدرت كلي منبع تغذيه به اين دو كميت وابسته است لذا براي تعيين قدرت يك منبع كميت سومي نيز بوجود مي آيد كه توان نام دارد و واحد آن وات (w) است كه از حاصلضرب جريان و ولتاژ بدست مي آيد يعني توان يك منبع 12 ولتي 2 آمپر 24=12*2 وات است كه نشان دهنده قدرت آن ميباشد .

هر چه توان يك منبع بيشتر باشد حجم و وزن آن نيز بيشتر ميشود . فرق باطري ماشين با 8 عدد باطري 1.5 ولتي سري(باطري قلمي) در اين است كه اگر با 8 عدد باطري 1.5 ولتي بتوانيم حداكثر 2 لامپ 12 ولتي را روشن كنيم با باطري ماشين دست كم 50 عدد از همان لامپ را ميتوان هم زمان روشن كرد زيرا مقاومت داخلي باطري ماشين خيلي كم است و وقتي جريان زيادي از آن دريافت ميكنيم كاهش ولتاژش كم است ولي در باطري قلمي وقتي بيشتر از 2 يا 3 لامپ به آن وصل ميكنيم ولتاژش كاهش يافته و نور لامپها كم ميشود.

براي محاسبه مقدار افت ولتاژ از همان رابطه اهم استفاده ميكنيم

V=r*i

طبق اين رابطه مقدار افت ولتاژ دو سر مقاومت با تغيير جريان تغيير ميكند.

براي هر عنصري كه در يك مدار الكتريكي وجود دارد ميتوان توان را محاسبه كرد بطور كلي دو نوع توان در يك مدار وجود دارد 1- توان توليدي كه توسط منبع تغذيه توليد ميشود 2- توان مصرفي كه توسط مصرف كننده ها مصرف ميشود ، در يك مدار هميشه توان توليدي با توان مصرفي برابر است ((در صورت صرفنظر كردن از تلفات سيمهاي رابط))

تواني كه يك مقاومت مصرف ميكند به جريان عبوري از آن بستگي دارد كه طبق رابطه زير محاسبه ميشود :

W=r*i^2

بطور كلي سه فرمول براي توان ميتوان نوشت :

W=v^2/r

W= V*i

W=r*i^2