آشنایی با برق و الكتريك

آشنایی با برق و الكتريك - مقدمات
رسانای الکتریکی (هادی) به هر ماده ای که بتواند جریان الکتریکی را از خود عبور دهد رسانای الکتریکی یا هادی الکتریک (هدایت کننده جریان الکتریکی) گویند مانند فلزات و به هر ماده که نتواند جریان الکتریکی را از خود عبور دهد نارسانا یا غیرهادی گویند مانند پلاستیک، چرم، کاغذ و غیره.

مقاومت چیست؟
هر هادی الکتریکی در برابر عبور جریان مقداری مقاومت از خود نشان میدهد این مقاومت باعث میشود که جریان عبوری از هادی محدود شود، مثال دو لیوان آب را به یاد بیارید وقتی بین دو لیوان که مقدار آبشان با هم برابر نبود لوله ای وصل کردیم آب از طرف لیوان پرتر به طرف لیوانه نصفه در درون لوله به حرکت در آمد حالا اگر یک شیر سر راه این لوله قرار دهیم چنانچه شیر را به سمت بسته شدن بچرخانیم لوله ارتباطی تنگ تر می شود در نتیجه جریان آب کاهش پیدا می کند یعنی مقاومت سر راه لوله را افزایش داده ایم پس مقدار مقاومت سر راه لوله تعیین کننده مقدار جریان آب عبوری از لوله است در واقع شیر یک وسیله برای کنترل جریان آب است به همین صورت با کم و زیاد کردن مقاومت موجود در مسیر یک مدار می توان جریان کل مدار را کنترل کرد. مقدار مقاومت بستگی به جنس هادی و طول آن دارد که آن را بر حسب اهم می سنجند یک اهم عبارتست از مقدار مقاومتی که اگر به دو سریک منبع ولتاژ یک ولتی وصل شود جریان یک آمپر از آن عبور کند.

هنگام درگیری سربازهای سیم و سربازهای الکترونی، الکترونها با سلاح های گرم به جان سیم می افتند و در اثر این جنگ و آتش سوزی مقداری از انرژی سربازهای الکترونی بصورت گرما هدر میرود پس یکی از کارهایی که مقاومت انجام داد این بود که مقداری از جریان را تبدیل به گرما کرد در بعضی جاها ما عمدا برای تولید گرما از مقاومت استفاده میکنیم مثل مقاومت تنگستن لامپ یا سیم مقاومت داری که در سماورهای برقی یا بخاری برقی ها استفاده میکنیم که به آن المنت هم می گویند.

در این جور مواقع که گرما کار مورد نیاز ما را انجام میدهد می گوییم سیم یا دستگاه انرژی الکتریکی رو مصرف کرده اما هر وقت که این گرما را لازم نداشته باشیم و بی علت تولید بشود میگوییم مقاومت سیم مقداری انرژی الکتریکی را تلف کرده مثل گرمایی که در سیم های انتقال انرژی (سیم های رابط) تولید می شود.

شکل ظاهری مقاومت ها
مقاومت ممکن است چندین حلقه سیم مسی نازک که به دور هسته ای پیچیده شده است باشد، و یا از مواد نیمه رسانا مانند کربن ساخته شده باشد. مواد نیمه رسانا نسبت به رساناها مقاومت بیشتری در برابر عبور جریان از خود نشان میدهند. مقاومتها به اشکال و اندازه های مختلفی ساخته میشوند که رایجترین آنها، مقاومتهای رنگی هستند که از آنها در جریانهای پایین استفاده میشود و در جریانهای بالا معمولا از مقاومتهای سرامیکی یا آجری استفاده میشود که نسبت به مقاومتهای رنگی حجم بیشتری دارند.

رابطه بین این سه کمیت: مقاومت، جریان، ولتاژ
به اين مثال توجه كنيد:
گفتیم اگه یه شیر سر راه لوله رابط دو لیوان قرار دهیم میتونیم جریان آب را کنترل کنیم حالا فرض کنید شیر آب را به اندازه ای تنظیم کردیم که در هر ثانیه یک سی سی آب وارد لیوان نصفه میشود حالا به جای لیوان پر آب یه گالن پر آب وصل میکنیم آیا بازم همون مقدار آب وارد لیوان نصفه میشود؟

مسلما اینطور نیست چون فشار آب زیاد شده. به ازای یک ثانیه آب بیشتری از لوله عبور میکند. پس هرچه فشار آب را زیاد کنیم (اختلاف سطح آبها) جریان آب بیشتر میشود و به همین صورت هم در مدار الکتریکی هر چه فشار الکتریکی (ولتاژ) را افزایش دهیم در صورت ثابت بودن مقاومت مدار جریان نیز بیشتر می شود.

مقاومت / ولتاژ = جریان عبوری از سیم
یا
جریان / ولتاژ = مقاومت
جریان × مقاومت = ولتاژ

مثال فرض میکنیم که یک مقاومت 5 اهمی داریم دوسرش را به یک منبع ولتاژ 10 ولتی وصل کرده ایم میخواهیم ببینیم که چه جریانی از مقاومت عبور میکند (جریان را با I ولتاژ را با V و مقاومت را R نشان میدهند) I=10/5 = 2 A پس جریان دو آمپر از مقاومت عبور میکند حالا اگر به جای مقاومت 5 اهمی مقاومت 4 اهمی قرار بدهیم جریانی که مقاومت از منبع تغذیه دریافت میکند 5/2 آمپر می شود.

پس نتیجه میگیریم که هر مقاومت یا هر مصرف کننده فقط به اندازه مورد نیاز خود از منبع تغذیه، جریان می کشد. توجه داشته باشید وقتی یک منبع به مقاومتی جریان میدهد این جریان از خود منبع تغذیه هم عبور می کند. چون سطح آب درون لیوانها متفاوت است جریان آب برقرار میشود اما پس از اینکه آب هر دوتا یه اندازه شد دیگر جریان آبی وجود ندارد (بله درست است چون دیگر اختلافی وجود ندارد) ولی در منبع تغذیه اینطور نیست چون الکترونها دائما توسط نیروی خارجی به یک سمت کشیده میشوند.

پس برای لیوان هم می میتوان فرض کرد که یک پمپ آب بالای سر لیوانها وجود دارد که توسط یک شیلنگ به هراندازه که آب وارد لیوان نصفه میشود به همان اندازه آب را برمیدارد و به لیوان پر میریزد و هیچ گاه نمیگذارد که سطح آب درون لیوانها تغییر کند همان کاری را که نیروی خارجی بر روی یک سیم انجام میداد (آهنربا) پس چون همیشه اختلاف ثابت است در نتیجه همیشه جریان ثابت و پایدار است.

همان جریانی که از لوله پایینی لیوانها میگذرد همان جریان هم از شیلنگ و پمپ بالا میگذرد. این مجموعه را میتوان به دو قسمت کلی تقسیم کرد 1- منبع تغذیه (شامل دو لیوان و پمپ و شیلنگ) 2- مصرف کننده (لوله پایینی و شیر) پس نتیجه میگیریم که در یک مدار بسته جریان بصورت حلقه ای از کل عناصر مدار عبور میکند (حتی از خود منبع تغذیه) که مقدارش در تمام نقاط برابر است.

حالا اگر شیر آب را کمی زیاد کنیم کل جریانی که در حال گردش است زیاد میشود این بدان معناست که اگر در یک مدار که بصورت حلقه بسته است چنانچه یکی از عناصر آن را تغییر دهیم جریان در کل مدار تغییر میکند.

اين متن به سفارش وبسايت پارسيان الكتريك لاله زار بخش مقالات برق و الكتريك گردآوري شده است.شمارگان208

گردآوري و تدوين: فاطمه فروغي