چهارسو - برق ... مفاهیم

تئوری دسترسی به جریان برق از هوا

محمدهادی میرزائی — Sun, 10 Oct 2010 01:14:00 GMT

کمبود منابع انرژی سبب شده که بشر برای تامین آن به هر دری بزند. انرژی خورشیدی، تامین انرژی از امواج دریا و حالا ایده جدید سعی می کند از هوا برق تولید کند. محققان با بررسی فیزیک واکنش های شیمیایی دریافتند که از هوای مرطوب نیز می توان به عنوان منبعی غنی از انرژی الکتریسیته نام برد. و دکتر Francesco Galeback از دانشگاه برزیل در مقاله ای یک تئوری دسترسی به جریان برق را از هوای مرطوب ارائه داده است.

در جو زمین انرژی الکتریسیته تولید می شود. شما صاعقه های پرقدرت را می بینید که بر همین اساس به وجود می آید. حالا ما داریم سعی می کنیم بفهمیم چگونه می توان این انرژی را توسط ابزارهایی ذخیره کرد. به دنبال آزمایشات یک تیم تحقیقاتی مشخص شد چگونه از برخورد ذرات ریز موجود در فضا نظیر سیلیکا و فسفات آلومینویم در مجاورت مولکولهای آب می توان به جریان برق دسترسی پیدا کرد.

این ذرات به صورت معلق در هوا یافت می شود اما برای داشتن برق از هوا بایستی عملا به دنبال یافتن راهکاری مناسب باشیم که بتواند با حضور فلزات جمع کننده، برق را از هوا به خانها بیاورد. تصورش را بکنید در اینده چیزی شبیه صفحات خورشیدی داشته باشید که بتواند از هوا برق جمع آوری کند. پی بردن به این نکته می تواند علاوه بر ایجاد منبعی غنی از برق، بشر را در زمینه ایمن سازی بهینه تر برای جلو گیری از برق گرفتگی های ناشی از صاعقه کمک کند.

این ایده جالبی است. اما هنوز راه زیادی برای عملی شدن آن باقی مانده است. در صورت تحقق یافتن آن می توانید روی یک منبع جدید رایگان برق حساب کنید و نگران قبض برق فوق العاده گران نباشید.

اطلاعات بیشتر

انرژی الکتریکی

محمدهادی میرزائی — Tue, 10 Aug 2010 23:12:19 GMT

میدانیم که هر ماده از تعداد بسیار اتم تشکیل شده است که هر اتم نیز از سه قسمت 1-نوترون 2- پروتن 3-الکترون تشکلیل شده است تعداد الکترونها با تعداد پروتنها در حالت عادی (خنثی) برابر است الکترون دارای بار منفی و پروتن دارای بار مثبت میباشند

که الکترونها به دور(( پروتن و نوترون )) (هسته اتم) با سرعت بسیار زیادی میچرخند در اثر این چرخش نیروی گریز از مرکزی بوجود می آید که مقدار این نیرو با مقدار نیروی جاذبه بین الکترونها و هسته برابر است پس این برابری نیرو الکترونها را در حالت تعادل نگه میدارد و نمیگذارد که از هسته دور شوند .

یک سیم مسی هم دارای تعداد زیادی اتم و در نتیجه الکترون است هر گاه ما بتوانیم توسط یک نیرویی الکترونهای در حال چرخش به دور هسته را از مدار خود خارج کنیم و در یک جهت معین به حرکت در آوریم جریان الکتریکی برقرار میشود.

پس این نکته را دریافتیم که جریان برق چیزی جز حرکت الکترونها نیست البته این حرکت بصورت انتقالی انجام میشود یعنی یک اتم تعدادی الکترون به اتم کناری خود میدهد و اتم کناری نیز به همین ترتیب تعدادی الکترون به اتم بعدی میدهد و بدین صورت جریان برقرار میشود. پس هر گاه که میگوئیم جریان برق کم یا زیاد است یعنی تعداد الکترونهایی که در مسیر سیم در حال حرکت هستند کم یا زیاد است .

نیروهایی که باعث جدا شدن الکترون از هسته میشوند:

1- نیروی مغناطیسی خارجی

هرگاه یک سیم را در یک میدان مغناطیسی حرکت دهیم نیروی این میدان باعث حرکت الکترونهای سیم میشود .

2- ضربه

فرض کنید یک اتوبوس کنار خیابان ایستاده و تمام مسافران آن محکم روی صندلیها نشستند بعد یک اتومبیل دیگر با سرعت زیاد به جلوی این اتوبوس برخورد میکند حال اتوبوس با سرعت به عقب پرتاب میشود و مسافران که در آنها اینرسی سکون ذخیره شده تمایل دارند که به همان حالت سکون باقی بمانند در نتیجه اتوبوس به عقب رفته ولی مسافران در همان نقطه مکانی باقی میمانند در نتیجه مسافران از صندلیهای خود جدا شده و از شیشه اتوبوس به بیرون پرتاب میشوند پس این نیروی ضربه بود که مسافران را از اتوبوس جدا کرد به همین صورت نیز ضربه میتواند الکترونها را از مدار خود خارج کند. نمونه این تولید برق در فندکها.

3- انرژی خورشیدی

انرژی خورشیدی نیز دارای نیرویی است که قادر است الکترونها را از مدار خود جدا کند.

4-حرارت و ...

میدانیم که حرارت باعث میشود که جنبش ملکولی اجسام زیاد شود در اثر این جنبش تعداد زیادی ملکول به شدت با هم برخورد میکنند که همان نیروی ضربه را بوجود می آوردند و باعث جدا شدن الکترون از اتم میشوند .

نکته : یک سیم مانند دالانی میماند که در یک دوره زمانی مشخص تعداد معینی از افراد میتوانند از آن عبور کنند یعنی برای اینکه در دوره زمانی مشخص مثلا در 1 دقیقه افراد بیشتری بتوانند از این دالان عبور کنند باید سرعت حرکت آنها بیشتر شود در نتیجه در اثر برخورد با هم و با دیواره دالان باعث ایجاد اصطکاک و گرما میشوند برای سیم نیز چنین اتفاقی می افتد یعنی اگر بخواهیم تعداد الکترونهای در حال حرکت را افزایش دهیم (جریان را افزایش دهیم ) سرعت حرکت الکترونها و نیز تعداد الکترونهایی که همراه با هم از مقطع سیم عبور میکنند افزایش می یابد در نتیجه اصطکاک افزایش یافته و تولید گرما میکند که اگر جریان بیش از حد مجاز خود از سیم عبور کند گرمای تولید شده باعث ذوب شدن سیم میشود (سیم میسوزد).

برداشت کلی از این قسمت : حرکت الکترونها در یک هادی (سیم) را جریان الکتریکی گویند .

تا اینجا معنی جریان را فهمیدیم اما در مورد ولتاژ چه باید گفت ؟

آیا یک منبع که ولتاژش بیشتر باشد برق بیشتری تولید میکند یا منبعی که جریانش بیشتر باشد ؟

هر گاه یک اتم الکترنهایش را از دست دهد بار منفی آن کم میشود و اصطلاحاً میگوئیم بار دار مثبت شده است میدانیم که بین بار مثبت و منفی نیروی جاذبه وجود دارد و نیروی جاذبه یک عدد الکترون با نیروی جاذبه یک عدد پروتن برابر است به همین جهت است که در اتم هر پروتن برای خود یک الکترون اختیار میکند تا اینکه بار الکتریکی اتم خنثی شود در حالت عادی تمام اتمهای یک سیم از نظر بار الکتریکی خنثی هستند وقتی ما توسط نیروی خارجی الکترونهای اتمهای سیم را جدا میکنیم و آنها را به یک سمت هدایت میکنیم آن طرف سیم که الکترونها به آنجا هدایت شده اند دارای زیادی الکترون است پس بارش منفی میشود و طرف دیگر که کمبود الکترون دارد بارش مثبت میشود در نتیجه بین دوسر سیم یک اختلاف بوجود می آید این اختلاف بصورت انرژی پتانسیل در دو سر سیم ذخیره میشود تا زمانیکه راهی برای خنثی شدنش پیدا کند پس در این حالت هیچ گونه جریانی در سیم و جود ندارد و فقط یک انرژی پتانسیل دو سر سیم ذخیره شده است که به این نیروی پتانسیل ولتاژ الکتریکی گوییم حال چنانچه نیروی خارجی را قطع کنیم الکترونها به سرعت به جای قبلی خود برمیگردند و در یک لحظه چریان برقرار میشود پس متوجه شدیم تا زمانیکه نیروی خارجی وجود دارد نمیگذارد که الکترونها از مسیر همان سیم به جای خود برگردند پس باید راه دیگری پیدا کنند برای همین اگر توسط یک سیم دیگر که میدان خارجی آن را تحت تاثیر خود قرار نداده باشد دو سر سیم قبلی را به هم وصل کنیم الکترونها راهی برای حرکت به سمت مکان کمبود الکترون پیدا میکنند در نتیجه جریان در سیم برقرار میشود .

پس نتیجه گرفتیم که در یک مدار الکتریکی کار اصلی را جریان انجام میدهد و ولتاژ فقط یک نیروی ذخیره شده است که باعث به حرکت در آوردن الکترونها میشود .

حال برای اینکه بهتر متوجه شوید که ولتاژ چگونه باعث به حرکت در آوردن الکترونها (برقراری جریان ) میشود یک مثال میزنیم .

فرض کنید دو لیوان داریم که یکی پر و دیگری نصفه است لیوانها را در کنار هم قرار میدهیم میدانیم که بین این دولیوان اختلاف مقدار آب وجود دارد همانگونه که بین دو سر سیم اختلاف مقدار الکترون وجود داشت اگر این لیوانها چندین ساعت هم در کنار هم قرار بگیرند هیچ اتفاقی نمی افتد اما چنانچه توسط یک لوله ته دو لیوان را به هم وصل کنیم آب از طرف لیوان پر تر به سمت لیوان نصفه حرکت میکند تا زمانیکه سطح آب درون دو لیوان به یک اندازه شود . پس در اینجا اختلاف آب است که باعث حرکت میشود و در آنجا اختلاف الکترون (اختلاف پتانسیل) که این اختلاف پتانسیل خود دارای مقدار است که به آن مقدار ولتاژ میگوئیم

الفبای فیزیک - انرژی الکتریکی

محمدهادی میرزائی — Tue, 10 Aug 2010 10:07:45 GMT

وقتی تکه ای از پلاستیک را با یک پارچه مالش دهید، نیرویی درآن بوجود می آید که می تواند اجسام سبک را به حرکت در آورد. در این حالت، تکه های پلاستیک، بار الکتریکی گرفته و باردار می شوند.

بار الکتریکی ...

وقتی تکه ای از پلاستیک را با یک پارچه مالش دهید، نیرویی درآن بوجود می آید که می تواند اجسام سبک را به حرکت در آورد. در این حالت، تکه های پلاستیک، بار الکتریکی گرفته و باردار می شوند.

بار الکتریکی هر تکه پلاستیک، به آن انرژیی می دهد که برای مدتی در پلاستیک ذخیره می شود .به این انرژی، انرژی پتانسیل الکتریکی می گویند.

دو نوع بار الکتریکی وجود دارد...

دو نوع بار الکتریکی وجود دارد که هر دو نوع آن می توان اجسام سبک را بلند کرده وجرقه تولید کند. این بارها، بار مثبت و بار منفی نامیده می شوند.

نیروی میان بارها

میله هایی از جنس پلی تن واََََسِتات را باردار کنید وآنها را بر روی دو شیشة ساعت به حال تعادل در آورید به طوری که آزادانه بچرخند. اکنون یک میلة پلی تنی را باردار کرده وآن را به ترتیب به میله های پلی تنی واستاتی نزدیک کنید. در حالت اول، میله ها یکدیگر را دفع و در حالت دوم طرف چـپ دیده یکدیگر را جذب می کنند. بنابراین، نتیجه می گیریم که نوع بار روی دو میله متفاوت است.

عایقها ( نا رساناها ) ...

پلاستیک و موادی مانند آن را اجازه نمی دهند بار الکتریکی در آنها حرکت کند، عایق یا نارسانا می نامند. به الکتریسیته ای که حرکت نداشته باشد، الکتریسیتة ساکن می گویند.

رساناها ...

رساناها (مانند فلزات )، موادی هستند که بار الکتریکی می تواند به طور آزادانه در آنها حرکت کند.

ذخیره کردن بار الکتریکی

خازنها ــ خازنها، اجزایی الکترونیکی هستند که برای ذخیرة بار الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند، همچنین از خازنه برای جدا کردن جریان متناوب ( a.c )از جریان مستقیم ( d.c )استفاده می شود.

اندازه گیری انرژی پتانسیل الکتریکی

انرژی پتانسیل الکتریکی بر حسب ولت اندازه گرفته می شود.

برای برسی این موضوع، دستگاه الکتروسکوپ وسیلة مناسبی است. در الکتروسکوپ برای آشکار کردن بار الکتریکی از یک ورقة نازک طلا استفاده می شود. این ورقه بسیار سبک بوده و به یک میلة فلزی وصل است. چنانچه بار بر روی کلاهک این وسیله قرار بگیرد ( یا به آن نزدیک شود )، ورقةطلا از میلة فلزی جدا شده وبالا می رود.

بارها، اتمها و الکترونها

ما با این نظریه که تمام مواد از اتمها تشکیل شده اند و اتمها بسیار کوچک اند، آشنایی داریم .تا اینکه ذرة کوچکتر از اتم نیز کشف شد. این ذره بار منفی داشت و دو هزار مرتبه کوچکتر از سبکترین اتم بود و نام آن الکترون است.

تمام اتمها هستة خیلی کوچک وسنگینی در مرکز خود دارند و بار این هسته مثبت است. اگر چه هستة اتم خیلی سنگینتر از الکترونهاست امّا مقدار آن با بار الکترون برابر است. یک اتم در حا لت عادی بدون بار است، زیرا بار (+‌) هسته با بار (-) الکترونها خنثی می شود.

نظریة الکترونی بار الکتریکی

هر جسم ، تعداد زیادی بار مثبت ومنفی دارد. با مالش دادن ماده، تعادل میان بارها به هم می خورد وجسم باردار می شود. بنابراین، باید توجه کرد که در اثر مالش دادن اجسام، بار تولید نمی شود بلکه تعادل بارها به هم می خورد.

بار الکتریکی در حال حرکت

به طور کلی، دو نوع الکتریسیته وجود دارد : الکتریسیتة ساکن که به وسیلة مالش ایجاد می شود و الکتریسیتة جاری که به وسیلة باتریها و مولدها تولید می شود. مـی شود. وقتی طـرف راسـت وچپ عوض حرکت الکترونها موجب ایجاد جریان الکتریکی است.

جریان الکتریکی در سیمها

در یک سیم مسی چندین میلیون الکترون وجود دارد. اگر دو سر آن را به دو قطب مثبت ومنفی یک باتری وصل کنیم، تعدادی از الکترونها به طرف قطب مثبت سیم حرکت می کند. این حرکت الکترونها موجب ایجاد جریان الکتریکی می شود.

کولن و آمپر ...

کولن و آمپر به تر تیب یکاهای اندازه گیری بار وجریان الکتریکی هستند.

بار الکتریکی بر حسب کولن اندازه گیری می شود. یک کولن بار برزگی است، به طوری که در یک کولن بار منفی، تعداد 10 ^18 الکترون وجود دارد.

جریان الکتریکی بر حسب آمپر اندازه گیری می شود وچون جریان الکتریکی حرکت بارهای الکتریکی است، بنابراین کولن وآمپر با هم رابطه دارند.

پیلها و ولتاژها

پیلها دو ترمینال (قطب ) دارند که ترمین0ال مثبت (+) ترمینال منفی (-) نامیده می شوند.

فعالیت شیمیایی داخل پیلها موجب می شود که در ترمینال مثبت تجمعی از بارهای مثبت ودر ترمینال منفی تجمعی از بارهای منفی وجود داشته باشد.

اختلاف میان انرژی دو سر ترمینالها را اختلاف پتانسیل ( p.d ) می نامند.

نیروی محرکة الکتریکی e.m.f....

وقتی که بار الکتریکی از میان باتری می گذرد، باتری انرژی می گیرد. ودر مدار خارج از باتری مصرف می شود.

انرژی تأمین شده برای هر کولن بار الکتریکی را نیروی محرکة الکتریکی (e.m.f.) باتری می نامند. نیروی محرکة الکتریکی را بر حسب ولت ( V ) اندازه می گیرند.

باتریها

یک باتری از به هم بستن چند پیل به یکدیگر تشکیل می شود.

برای تولید جریان های زیاد که در اتومبیلها مورد نیاز است از باتریهایی که محتوی مایعات هستند، استفاده می شود.

باتریهای سرب ــاسید نمونه ای از این باتریها هستند.اگر چه این باتریها گران قیمت هستند اما می توان آنها را پس از تخلیه، مجدداً پر کرد.

به پبلهایی که انرژی آنها را می توان توسط منبع دیگری تأمین کرد، پیلهای قابل شارژ گفته می شود.

مدارهای الکتریکی

به کمک یک منبع تغذیة کم ولتاژ ودو قطعه سیم، لامپی را روشن کنید. این اتصال منبع به لامپ، یک مسیر بستة رسانا ایجاد می کند که الکتریسیته می تواند در ‎آن مسیر جاری شود. این اتصال را مدار الکتریکی می نامند.

روشن شدن دو لامپ به طور همزمان

لامپها پشت سرهم و در یک خط به هم وصل شده اند. یعنی اتصال لامپها سری است. بنابراین، جریان الکتریکی ابتدا از یکی از لامپها عبور کرده و سپس از لامپ دوم می گذرد.

دراین قسمت با استفاده از یک سیم اضافی، روش دیگری برای روشن کردن لامپها مطرح می کنیم. در این روش، لامپها به طور موازی به هم وصل می شوند وهر لامپ به طور مستقیم به باتری وصل است. دراتصال موازی، هر دو لامپ به صورت پر نور روشن می شوند، واگر یکی از لامپها برداشته شود لامپ دیگر خاموش نمی شود.

آموزش مفاهیم پایه برق با سوال و جواب

محمدهادی میرزائی — Mon, 9 Aug 2010 23:07:54 GMT

الکترون معنای یونانی کهربا است کهربا ماده ای است که در مالش به پارچه پشمی باردار شده و خرده های کوچک کاه را جذب می کنداین ربایش بعلت نیرویی مرموز اتفاق می افتد که یونانیان آن را الکتریسیته نامیده اند

آموزش برق به زبان ساده
الکترون چیست؟

الکترون معنای یونانی کهربا است کهربا ماده ای است که در مالش به پارچه پشمی باردار شده و خرده های کوچک کاه را جذب می کنداین ربایش بعلت نیرویی مرموز اتفاق می افتد که یونانیان آن را الکتریسیته نامیده اند

آموزش برق به زبان ساده

الکترون چیست؟

الکترون معنای یونانی کهربا است کهربا ماده ای است که در مالش به پارچه پشمی باردار شده و خرده های کوچک کاه را جذب می کنداین ربایش بعلت نیرویی مرموز اتفاق می افتد که یونانیان آن را الکتریسیته نامیده اند

اجزای ماده :

همه مواد از ملکولهای شکل میگیرند که آنها نیز خود از اتمها ساخته می شوند . اتمها از دو جز’ اصلی الکترون و هسته ساخته می شوند که الکترونها در مدارهای مشخص بدور هسته در گردش می باشند .
چه عاملی سبب ماندن الکترون در مدار مشخص خود می شود ؟
بین الکترون و هسته نیروی جاذبه الکتریکی وجود دارد که اندازه آن برابر نیروی دافعه گریز از مرکز ناشی از چرخش سریع الکترون بدور هسته می باشد

درون هسته چیست ؟

هسته شامل ذرات بسیاری است که مهمتریت آنها از نظر جرم پروتون و نوترون است .

بار الکتریکی چیست ؟
بین الکترونها و پروتونها نیروی جاذبه و بین خودشان باهم نیروی دافعه وجود دارد که ماهیت این نیروها هنوز شناخته نشده است اما برای تحلیل ساده تر بارالکتریکی را مطرح کرده که برای الکترون با علامت منفی و برای پروتون با علامت مثبت مشخص شده است

چگونه می توان مواد را باردار کرد ؟
روشهای باردار کردن ماده همان روشهای تولید الکتریسیته است .بعبارت دیگر می توان با استفاده از این روشها الکتریسیته تولید کرد . ساده ترین این روشها مالش دو ماده بهم است که باعث می شود الکترونها از یک ماده به ماده دیگری بروند و در نتیجه اختلاف بار بین دو ماده ایجاد شود . مثلا مالش یک میله شیشه ای به یک پارچه پشمی سبب باردار شدن هر دو ماده می شود که یکی بار مثبت ( کمبود الکترون ) و دیگری بار منفی ( ازدیاد الکترون) می یابد

نیروی الکتریکی چیست ؟
بین بارهای الکتریکی اعم از مثبت یا منفی نیروی الکتریکی وجود دارد این نیرو به مقدار بار الکتریکی و فاصله آنها از هم بستگی دارد . مطابق قانون کولن مقدار نیرو از حاصل ضرب بارها در ضریب ثابتی که به جنس محیط بستگی دارد تقسیم بر مجذور فاصله بین دو بار بدست می آید . اما در تحلیل ساده تر هرچه مقدار بارها بیشتر باشد مقدار نیرو نیز بیشتر و هرچه فاصله آنها بیشتر شود مقدار نیرو نیز کمتر می شود .

مواد در حالت عادی از نظر بار الکتریکی چگونه اند ؟
همه مواد در حالت عادی دارای مقدار الکترون و پروتون مساویند به همین دلیل از نظر برایند بارهای الکتریکی خنثی می باشند .

چگونه می توان یک ماده خنثی را باردار کرد ؟
هرگاه تعادل بین بارهای مثبت و منفی در یک جسم خنثی بهم بخورد ماده بار دار شده است . بهمین منظور کلیه روشهای تولید الکتریسیته کاری نمی کنند جز برهم زدن تعادل بین بارهای الکتریکی مثبت و منفی . می دانیم که الکترون نسبت به پروتون قابلیت جابجایی و حرکت بیشتری دارد . بنابراین می توان با دادن یا گرفتن الکترون ماده را باردار نمود . اگر تعداد الکترونها بیشتر از تعداد پروتونها شود جسم بار منفی و در صورتی که عکس این حالت روی دهد جسم بار مثبت پیدا می کند .

باردار کردن مواد چه ربطی به تولید الکتریسیته دارد ؟
اجازه دهید برای جواب به این سوال نخست مواد را دسته بندی کنیم

.مواد از نظر هدایت الکتریکی به چند دسته تقسیم می شوند ؟
همه مواد از نظر هدایت الکتریکی جز یک از سه دسته زیر می باشند
الف - هادی ها : موادی که براحتی برق را از خود عبور می دهند
ب - عایقها : موادی که برق را از خود عبور نمی دهند
ج - نیمه هادی ها : این مواد در شرایط خاصی مانند هادی ها یا نیمه هادی ها عمل می کنند . اما در حالت عادی برق را به مقدار ناچیز از خود عبور می دهند

جریان الکتریکی چیست ؟
هرگاه حاملهای الکتریسیته ( الکترونها ) در یک هادی بحرکت درآیند جریان الکتریکی ایجاد می شوند . اما هر حرکت الکترونی جریان برق نیست . بلکه این حرکت باید در یک مسیر مشخص باشد .هر چقدر الکترونهای بیشتری در زمان کمتری در مسیر مشخص حرکت کنند مقدار جریان نیز بیشتر می شود

آمپر چیست ؟
برای دانستن میزان جریان باید بتوان آن را با عدد بیان کرد که به همین منظور از واحد سنجش جریان که همان آمپر است استفاده می شود

مقدار یک آمپر جریان چقدر است ؟
هرگاه از یک هادی تعداد 28/6 ضربدر 10 بتوان 18 الکترون در یک ثانیه بگذرد این میزان الکترون در زمان یک ثانیه معرف یک آمپر جریان الکتریکی است

ولتاژ چیست ؟

دانستیم هرگاه الکترونها در یک هادی در مسیر مشخصی بحرکت در آیند جریان الکتریکی ایجاد می شود . اما الکترونها بدون دریافت نیرو و انرژی از مدار گردش بدور هسته خارج نمی شوند . بنا براین برای تولید جریان نیاز به یک نیرو داریم که آن را از منابع تولید نیرو مانند باتری می گیریم . بعبارت ساده تر نیروی لازم جهت ایجاد جریان ولتاژ نام دارد که واحد اندازه گیری آن ولت است

چگونه می توان ولتاژ تولید کرد ؟

این سوال پاسخ سوال دیگری نیز می تواند باشد که همان روشهای تولید الکتریسیته است . می دانیم که انرژی تولید نمی شود بلکه از صورتی به صورت دیگر تبدیل می گردد . از آنجاییکه الکتریسیته هم انرژی است پس باید تبدیل شده انرژی های دیگر باشد . انرژیهایی که بصورت متعارف برای تولید برق بکار می رود عبارتند از : انرژی شیمیایی در باتریها - انرژی مغناطیسی در ژنراتورها - انرژی نورانی در باتریهای خورشیدی - انرژی حرارتی در ترموکوپلها - انرژی ضربه ای در پیزو الکتریک و غیره

مقاومت چیست ؟
الکترونها در هادی براحتی نمی توانند حرکت کنند زیرا در مسیر حرکت آنها موانعی وجود دارد که بطور ساده آنها را مقاومت هادی در برابر عبور جریان می گوییم .هرچه قدر این موانع کمتر باشد عبور جریان بهتر صورت میگیرد و می گوییم جسم هادی بهتری است . این موضوع نخستین بار توسط سیمون اهم یک فیزیکدان آلمانی مطرح شد . به همین دلیل واحد اندازه گیری مقاومت اهم است

.منظور از مدار الکتریکی چیست ؟
حال با دانستن سه فاکتور اساسی در برق ( جریان ولتاژ مقاومت ) مدار الکتریکی را تعریف می کنیم : هر مدار الکتریکی یک مجموعه از تولید کننده برق - مصرف کننده آن و سیمهای ارتباطی بین ایندو است

چند نوع مدار الکتریکی داریم ؟
دو نوع مدار الکتریکی وجود دارد مدار الکتریکی باز که در آن ارتباط بین تولید کننده در نقطه یا نقاطی قطع است و در نتیجه جریان در مدار وجود ندارد و مدار الکتریکی بسته که مسیر عبور جریان کامل است و مصرف کننده از تولید کننده انرژی دریافت کرده و آنرا به صورتهای دیگر تبدیل میکند مانند یک لامپ که برق را به نور تبدیل می کند .

منظور از اتصالی در یک مدار یا اتصال کوتاه چیست ؟
هرگاه در یک مدار بسته جریان از مسیری بجز از مصرف کننده بگذرد و مقدار آن زیاد تر از حد مجاز باشد این وضعیت را اتصال کوتاه می گوئیم . در حالت اتصال کوتاه سیم کشی مدار و تولید کننده برق در معرض آسیب جدی قرار می گیرند زیرا جریان مدار بسیار زیاد شده و باعث داغ شدن سیم کشی و اضافه بار شدن منبع تولید کننده برق می گردند در نتیجه اتصال کوتاه باید سریعا و بصورت خودکار قطع شود که این وظیفه بعهده فیوز است

اساس کار فیوز چیست ؟
فیوز یک عنصر حفاظتی در مدار است که هرگونه اضافه جریانی را که بیشتر از مقدار نوشته شده روی فیوز باشد تشخیص داده و آنرا سریع قطع میکند . بدین صورت که جریان اضافه سبب تولید گرما در فیوز شده و یک سیم حساس به حرارت را که در مسیر عبور جریان و در داخل فیوز قرار دارد ذوب میکند و در نتیجه مسیر عبور جریان قطع شده و اتصال کوتاه بطور موقت برطرف می شود اما تا زمانی که عامل ایجاد کننده اتصال کوتاه مرتفع نگردد عوض کردن فیوز فایده ای ندارد

خطرات ناشی از برق کدامند ؟
خطراتی که از برق ناشی می شوند عموما به دو دسته خطرات آتش سوزی و خطرات برق گرفتگی تفسیم میشوند . در صورتیکه در یک مدار الکتریکی اتصال کوتاه پیش آید و برطرف نشود جریان مدار بشدت افزایش یافته و حرارت زیادی تولد می کند . این حرارت سبب آتش گرفتن عایق سیم ها و گسترش آن به مواد آتش گیر دیگر است . خطر ناشی از برق گرفتگی مستقیما شخص را تهدید می کند

جریان خطا چیست و چند نوع است ؟
در صورتیکه در مدار الکتریکی جریان از مسیر درست خود جاری نشود آنرا جریان خطا می گویند . این جریان ممکن است از طریق اتصال بدنه به زمین جاری شود یا از مدار اصلی بگذرد که میزان آن بیشتر از حد مشخص مدار است که آنرا اتصال کوتاه یا اضافه بار گویند . در حالت اتصال کوتاه دو نقطه ای از مدار که نسبت به هم دارای ولتاژ هستند بهم اتصال می یابند ( توسط یک مقتومت بسیار کوچک ) و در حالت اضافه بار تعداد مصرف کننده ها بیشتر از مقدار مجاز آنها می شود

منظور از برق گرفتگی چیست ؟
اگر جریان برق از بدن انسان یا حیوان بگذرد برگ گرفتگی ایجاد می شود . ممکن است اندازه جریان عبوری از بدن محسوس نباشد که در این صورت برق گرفتگی قابل تشخیص نیست . اما در صورتیکه میزان جریان عبوری زیاد شود ابتدا شوک به بدن وارد می شود و در صورت زیادتر شدن جریان سبب قطع ضربان قلب - ایست تنفس و در نهایت مرگ مغزی می شود .

اندازه جریان و ولتاژ مجاز چقدر است ؟
برای جریان متناوب 15 میلی آمپر و برای جریان مستقیم 60 میلی آمپر - ولتاژ متناوب 65 ولت و ولتاژ مستقیم 45 ولت است

چگونه می توان شخص را از خطر برق گرفتگی محافظت کرد؟
: به این منظور باید تمامی گزینه هایی را که سبب برق گرفتگی می شود یافت و آنها را بی اثر کرد . مهترین عاملی که سبب برق گرفتگی می شود اتصال بدنه است . در این حالت بکمک کلید FI یا سیم ارت یا کلید FU یا سیستم نول اتصال بدنه را حذف می کنیم . می توان از دستگاههایی استفاده کرد که بدنه عایقی دارند و امکان اتصال بدنه در آنها وجود ندارد . می توان ولتاژ کار دستگاهها را کمتر از ولتاژ خطرناک برای بدن - کمتر از 65 ولت - بکار برد و در نهایت می توان از ترانسهای ایزوله استفاده کرد که باعث جدا سازی فاز برق شهر از تغذیه دستگاه می شود و در نتیجه در صورت اتصال بدنه خطر برق گرفتگی از بین می رود

توان الکتریکی چیست ؟
اصولا توان به معنی سرعت تبدیل انرژی است . در دستگاههایی که برای تبدیل انرژی بکار می روند هر چقدر این سرعت بیشتر باشد قدرت دستگاه نیز بیشتر است . مثلا در ژنراتور توان بیشتر نشاندهنده تولید انرژی برقی ! بیشتری است . در مصرف کننده ها نیز همین موضوع صدق می کند . لامپی که توان بیشتری دارد نور زیادتری هم تولید می کند .

. توان را چگونه محاسبه کنیم ؟
سرعت تبدیل انرژی از تقسیم مقدار آن بر زمانی که آن انرژی تبدیل شده بدست می آید.( انرژی الکتریکی از حاصل ضرب ولتاژ در جریان در زمان بدست می آید ) . اگر میزان انرژی را بر زمان تقسیم کنیم می ماند حاصل ضرب ولتاژ مدار در جریان آن که این همان رابطه توان است (توان = ولتاژ × جریان ) . البته این رابطه فقط برای مدارهای دی سی صدق می کند و در مدارات آسی رابطه دیگری دارد که بعدا به آن می پردازیم .
واحد و دستگاه اندازه گیری توان چیست ؟
توان با واحد وات و در مقادیر بالاتر با کیلو وات و مگاوات سنجیده می شوند که توسط واتمتر اندازه گیری می شود

ادارات برق چگونه بهای برق مصرفی ! را محاسبه می کنند ؟
در همه انشعابات ؛ کنتور میزان انرژی تحویلی به مصرف کننده ها را اندازه می گیرد و توسط شماره هایی نشان می دهد . این شماره ها بر حسب کیلو وات ساعت است . برای دانستن میزان مصرف یک ماه : شماره ماه قبل را از شماره جدید کسر می کنند همچنین هر مشترک موظف است در ماه مبلغی را بعنوان حق اشتراک که ارتباطی به میزان مصرف ندارد بپردازد . بعبارت دیگر شما هرچقدر برق مصرف کنید یک مبلغ ثابت ماهیانه بنام حق آبونمان به آن اضافه می شود . بهای برق مصرفی هم از حاصل ضرب مصرف یکماه در بهای هر کیلو وات ساعت بدست می آید که در آخر به آن آبونمان و نیز مالیات صدا و سیما اضافه می شود . که آخرین مورد هیچنفعی برای اداره برق ندارد

چرا نرخ برق بصورت تصاعدی حساب می شود ؟
این امر به منظور تشویق مشترکین به مصرف کمتر می باشد . البته مصرف کمتر سبب کاهش بار نیروگاهها و پست های توزیع می شود و این خود باعث کمتر روشن ماندن ژنراتورها و پایین آمدن هزینه می شود . البته در کشورهای پیشرفته بعلت فراوانی نیروگاهها هزینه روشن کردن مجدد ژنراتور زیادتر از خاموش ماندن آن است و این سبب تشویق مصرف کننده به افزایش مصرف است بعبارت دیگر نرخ تصاعدی در این کشورها برعکس ایران است

منظور از زمان اوج مصرف چیست ؟
در زمانها خاصی از شبانه روز بیشترین انرژی از شبکه برق کشیده می شود که معمولا ابتدای شب است زیرا در این زمان بیشتر مصارف روشنایی در منازل و خصوصا مغازه ها وجود دارد . در این مواقع ژنراتورها بیشترین بار را متحمل می شوند و در نتیجه سوخت بیشتری نیز مصرف می شود .

اساس کار کنتور چیست ؟
کنتور ها بر اساس نیروی الکترومغناطیس عمل می کنند . می دانیم که اگر از یک سیم پیچ جریان برق بگذرد در اطراف آن یک میدان مغناطیسس ایجاد می شود که شدت و جهت این میدان به جریان عبوری از سیم پیچ بستگی دارد . در کنتور های تکفاز دو دسته سیم پیچ وجود دارد که یکی از آنها دارای تعداد دور کم و قطر بیشتر نسبت به دیگری است . سیم پیچ ضخیمتر با دور کمتر را سیم پیچ جریان و دیگری را سیم پیچ ولتاژ می نامند

نحوه نصب کنتور تکفاز در مدار چگونه است ؟
سیم فاز را به سر سیم پیچ جریان وصل نموده و از سر دیگر آن فاز را می گیرند . و دو سر سیم پیچ ولتاژ را به فاز و نول وصل می کنند . زمانی که مصرف کننده ای به کنتور وصل می شود جریان از سیم فاز و نول می گذرد . بعبارت دیگر جریان مصرف کننده از سیم پیچ جریان می گذرد و در آن یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند . سیم پیچ ولتاژ که همیشه به برق وصل است و دارای یک میدان مغناطیسی ثابت است که مقدار آن هیچ ارتباطی به مصرف کننده متصل شده به کنتور ندارد . این دو میدان مغناطیسی بر هم اثر کرده و سبب ایجاد نیروی حرکتی در صفحه آلومینیومی درون کنتور می شود . سرعت حرکت این صفحه با جریان مصرف کننده رابطه مستقیم دارد . این حرکت توسط یک محور و چرخ دنده به یک شماره انداز یا نمراتور ارتباط دارد و بر اساس گردش آن شماره ها زیاد می شود . این شماره ها بجز رقم اول میزان کارکرد کنتور یا همان مصرف انرژی الکتریکی را بر حسب کیلو وات ساعت نشان میدهند .البته درون کنتور قطعات دیگری هم نظیر : آهنربای سرعت گیر و پیچهای تنظیم و ... وجود دارند که ما از توضیح آنها صرف نظر کرده ایم .

انواع کنتور کدامند ؟
برای مصارف خانگی دو نوع کنتور تکفاز و سه فاز بطور عام وجود دارند که در دسته بندی کنتورها به نوع اکتیو معروفند . اما در مصارف صنعتی می توان به کنتورهای راکتیو و کنتورهای دو تعرفه اشاره کرد که در جلسات قبل مختصری در باره آنها توضیح داده ایم

کنتور های پیشرفته چگونه کار می کنند ؟
در کشورهای برخوردار از تکنولوژی دیگر کنتور نویسی به مفهوم رایج آن در ایران منسوخ شده است . در این کشورها که پول الکترونیکی بسیار رایج است از کنتورهای هوشمند که در بازه های زمانی خاص میزان مصرف را مشخص کرده و به ادارات برق گزارش می دهند استفاده می شود . این کنتورها میزان مصرف را از طریق همان خطوط برقی که آنرا می رسانند به توزیع کننده اطلاع می دهند و شرکتهای فروشنده برق نیز بطور خودکار از حساب مصرف کننده برداشت می کنند . در صورت موجود نبودن حساب و پس از اخطارهای کتبی از طریق فرمان از راه خطوط برق بصورت خودکار کنتور برق مشترک را قطع می کند و مشترک پس از پرداخت هزینه می تواند از خدمات شرکت فروشنده استفاده کند .

آیا می توان سر کنتور را کلاه گذاشت ؟
این مساله مانند خرید کالایی است بدون پرداخت وجه آن و درنتیجه نارضایتی صاحب کالارا به دنبال دارد . هدف من از ارائه این راهکار سواستفاده از اعتماد اداره برق نیست و اما جواب این سوال : باید گفت که می توان شماره انداز کنتور را از کار انداخت که برای این کار سه راه حل وجود دارد 1 – قطع سیم پیچ جریان 2 – قطع سیم پیچ ولتاژ 3 – از حالت تعادل خارج کردن کنتور ............. اجازه بدهید که این موضوع را زیاد باز نکنیم .

چگونه با لمس کنتور به برق دار بودن آن پی ببریم ؟
زمانی که برق به کنتور وصل می شود در سیم پیچ ولتاژ آن جریان ایجاد می شود . این جریان همانطور که قبلا گفتم ارتباطی به مصرف کننده ندارد . این جریان میدان مغناطیسی را در کنتور ایجاد میکند که سبب لرزش خفیف آن می شود . پس اگر کف دست را روی شیشه کنتور بگذاریم با احساس این لرزش متوجه برقدار بودن آن می شویم

در کنار بعضی از کنتورها صدای وزوز ناشی از چیست ؟
این صدا که شبیه جلیز و ولیز است ارتباطی به خود کنتور ندارد بلکه مربوط به فیوز است که معمولا در کنار کنتور نصب می شود . اگر اتصال فیوز از نظر الکتریکی درست نباشد ( وجود فاصله هوایی در محل تماس ) و جریان زیادی از فیوز کشیده شود در این حالت قوسهای الکتریکی کوچکی در محل تماس ایجاد می شود که باعث ایجاد این صدا می شود . این قوسها سبب ذوب سطحی محل تماس شده و مقاومت و حرارت محل تماس را افزایش میدهد . در نتیجه باعث افت ولتاژ و در نهایت قطع و وصل جریان می شود . برای از بین بردن این ایراد باید فیوز را محکم کرد ( برای فیوزهای پیچی ) یا در نوع مینیاتوری پیچهایی را که سیم زیر آن قرار دارد سفت نمود . در آخر اگر رفع نشد فیوز را عوض کرد

.

منظور از افت ولتاژ در شبکه ها چیست ؟

می دانیم که هرگاه در یک مدار از مقاومت جریان بگذرد در دو سر آن ولتاژی ایجاد می شود که مطابق قانون اهم از حاصل ضرب میزان جریان عبوری از مقاومت در مقدار مقاومت بدست می آید . در شبکه ها علاوه بر مصرف کننده ها که به نوعی مقاومت بحساب می آیند مقاومتهای ناخواسته دیگری هم وجود دارند که سبب کاهش ولتاژ دو سر بار می شوند . مهمترین این مقاومتها همان مقاومتهای سیمهای حامل جریان است . مقاومت سیمها با سطح مقطع آنها نسبت معکوس و با طول آنها نسبت مستقیم دارد به عبارت دیگر با افزایش طول یا کاهش سطح مقطع یا هردو میزان مقاومت سیمها زیاد می شود که همین موضع افت ولتاژ را زیاد می کند .

درصورت افزایش افت ولتاژ چه تاثیری در کارکرد مدار و شبکه ایجاد می شود ؟

ولتاژی که به دو سر مصرف کننده می رسد همان ولتاژ خط است که افت ولتاژ از آن کم شده . هرچقدر افت ولتاژ بیشتر باشد ولتاژی که مصرف کننده می رسد کمتر خواهد بود . برخی دستگاهها در برابر کاهش ولتاژ کار زیاد حساس نیستند . مانند تلویزون یا سایر دستگاهها الکترونیکی . زیرا این دستگاهها در داخل مجهز به مدارات تثبیت کننده ولتاژ هستند که به آن رگولاتور می گویند . اما برخی دیگر به کاهش ولتاژ بسیار حساسند . مثلا موتور ها یه لامپها که نقطه کارشان تغییر می کند و همین امر در راندمان دستگاه تاثیر مستقیم می گذارد . بنابراین در طراحی شبکه باید افت ولتاژ مورد نظر قرار بگیرد .

آیا می توان افت ولتاژ را صفر کرد ؟

در مدارات صفر کردن افت ولتاژ در صورتی ممکن است که مقاومت سیمها را صفر کنیم که این موضوع از نظر عملی امکان پذیر نیست . اما می توان مقدار آن را تا حد مجاز کاهش داد .

منظور از حد مجاز افت ولتاژ چیست ؟

در طراحی دستگاهها مقداری تلورانس برای تغییر ولتاژ بصورت مجاز در نظر می گیرند به این معنی که اگر ولتاژ در این محدوده مجاز تغییر کند دستگاه دچار اختلال نشود . از همین موضوع می توان به منظور تعیین درصد مجاز افت ولتاژ کمک گرفت . در شبکه های بطور کلی مقدار مجاز را 5 درصد ولتاژ کل مدار در ابتدای خط در نظر می گیرند که از این مقدار نیم درصد مربوط به ادارات برق است که نباید بیشتر از این مقدار را افت داشته باشند . یک ونیم درصد در مصارف روشنایی و سه درصد برای مصارف موتوری در نظر می گیرند .

برای کاهش میزان افت ولتاژ یک سیستم باید تا حد امکان مقاطع سیم ها را زیاد انتخاب کرد . البته برای اینکار می باید ابتدا میزان جریان عبوری از سیستم یا همان توان مصرفی را داشت . سپس با در نظر گرفتن طول مسیر سیم کشی و نیز درصد مجاز افت ولتاژ سطح مطع مناسب را انتخاب کرد . ( محاسبه کرد ) که برای اینکار از رابطه زیر استفاده می شود .

S=2*L*I/X*DV*V

در رابطه بالا عناصر عبارتند از :

L طول مسیر سیم کشی - I اندازه جریان مصرفی – X اندازه هدایت مخصوص سیم که برای مس 56 و برای آلومینیوم 35 است – DV اندازه در صد مجاز افت ولتاژ می باشد که برای مصارف روشنایی 5/1 – برا ی موتورها 3 و برای پستها 5/0 درصد در نظر گرفته می شود – V هم ولتاژ شبکه می باشد .

براحتی بکمک این رابطه نمره سیم قابل محاسبه است .

البته برای سادگی کار امروزه بیشتر از جداول انتخاب سیم استفاده می شود که باید به یک نکته توجه داشت و آن این که اگر سیمی را از این جداول انتخاب کردید حتما با توجه به فاصله مسیر سیم کشی دصد افت ولتاژ آن را حساب کنید و پس از مقایسه با مقدارمجاز مشخص کنید که انتخابتان صحیح بوده یا خیر .

علایم برق ۵

محمدهادی میرزائی — Mon, 9 Aug 2010 22:55:28 GMT

علایم اختصاری منابع تغذیه در ادامه مطلب