قدرت فعلی واحدهای فعلی

و طراحی لوازم برقی.

جریان الکتریکی حرکت یک طرفه ذرات باردار است. قدرت فعلی مفهومی است که این فرآیند را مشخص می کند. معنای فیزیکی آن مقدار باری است که از مقطع یک هادی در واحد زمان عبور می کند.

واحدها

در سیستم واحدهای بین المللی، جریان معمولاً بر حسب آمپر (A) اندازه گیری می شود. این همان چیزی است که کنفرانس بین المللی برق در سال 1881 تصمیم گرفت.

آمپر آندره ماری دانشمند فرانسوی است که در زمینه فیزیک و ریاضیات کار می کرد و کارهای زیادی برای مطالعه الکتریسیته انجام داد. شایستگی های او در این زمینه به قدری بالاست که بسیاری از نمایندگان دنیای علمی آمپر را شایسته عنوان بنیانگذار الکترودینامیک می دانند.

جریان 1 A بسیار قوی است، بنابراین واحدهای میلی آمپر (mA، 0.001 A) و میکرو آمپر (μA، 10^-6 A) اغلب استفاده می شود.

در سیستم واحدها:

• SGSM (الکترومغناطیسی)،بسیار کمتر رایج است، جریان در آمپر یا بیو اندازه گیری می شود. نسبت واحدها به شرح زیر است: 1 آمپر = 0.1 آمپر.
• SGSE (الکترواستاتیک)واحد استاتامپر استفاده می شود. نسبت: 1 آمپر = 2997924536.843 استامپ.

واحدهای abampere و statampere به طور گسترده در فیزیک نظری استفاده می شوند.

فرمول

هنگام انجام محاسبات، قدرت فعلی با حرف I نشان داده می شود.

فرمول قدرت جریان به صورت زیر نشان داده شده است: I = q / t، که در آن:

• q - شارژ، C (کولن)؛
• T - زمان، s.

این به معنای ابعاد آمپر است: (A) = (C/s). 1 C برابر است با بار 6.241509343 x 10 18 الکترون. در سال 2011، تصمیم گرفته شد که تعریف واحد آمپر، مانند برخی دیگر، با پیوند دادن آن به بار یک الکترون، تغییر یابد.

با شناخته شده - و، قدرت جریان با I = U / R تعیین می شود، که در آن:

• U - ولتاژ، V;
• R مقاومت الکتریکی بخش مدار، اهم است.

تعریف

در سیستم SI جریانی برابر با 1 A تعریف می شود که هنگام عبور از دو سیم بی نهایت طولانی با سطح مقطع ناچیز که در خلاء قرار دارند و با فاصله 1 متر از هم جدا شده اند، باعث ایجاد نیروی جاذبه بین آنها 2 می شود. x 10 -7 نیوتن (N ).

ابامپر در سیستم SGSM به همین ترتیب تعیین می شود، فقط در این حالت نیرو با داین اندازه گیری می شود و فاصله با سانتی متر اندازه گیری می شود. جاذبه بین سیم ها به دلیل وجود میدان های مغناطیسی است که همیشه در اطراف ذرات باردار متحرک بوجود می آیند (قانون Bio-Savart).

در پایان قرن نوزدهم، تعریف متفاوتی بر اساس توانایی جریان الکتریکی برای انجام الکترولیز، یعنی جدا کردن عناصر مختلف از یک محلول، وجود داشت.

این توانایی به این دلیل است که مواد شیمیایی پیچیده همیشه دارای دو جزء هستند: یک عامل اکسید کننده و یک عامل کاهنده.

عامل اکسید کننده الکترون ها را از عامل کاهنده جذب می کند و بار منفی به دست می آورد، در حالی که عامل احیا کننده بار مثبت می گیرد.

هنگامی که جریان از یک محلول عبور می کند، اتم های اکسید کننده با بار منفی به سمت الکترود با پتانسیل مثبت جذب می شوند و اتم های عامل کاهنده به یک اتم منفی جذب می شوند. مقدار ماده آزاد شده به مقدار برق عبوری از محلول بستگی دارد.

در طی آزمایشات مشخص شد که جریان 1 A 4.025 گرم از این فلز در ساعت (0.001118 گرم در ثانیه) را از محلول نمک نقره آزاد می کند.

قدرت فعلی دستگاه های مختلف

قدرت جریان در دستگاه ها و مدارهای مختلف بسیار متفاوت است، در اینجا چند نمونه آورده شده است:

• سمعک: 0.7 میلی آمپر؛
• تلویزیون پلاسما 56 اینچی: 250-290 میلی آمپر؛
• توستر، مینی فر: 5-6 A.
• : 500–830 میلی آمپر؛
• سشوار: 4.5 A.

در یک مدار الکتریکی

جریان در یک مدار الکتریکی از قوانین کشف شده توسط G. Kirchhoff پیروی می کند:

عملکرد یک کلید جریان دیفرانسیل که معمولاً به عنوان آن شناخته می شود، بر اساس این پدیده است. یک کنتاکت دستگاه به فاز و دیگری به سیم خنثی متصل است که اساساً ابتدا و انتهای مداری هستند که توسط این RCD ارائه می شود.

بر اساس این قانون، جریان های هر دو قسمت دستگاه در حین کارکرد عادی مدار، صرف نظر از نوع و توان بار متصل، برابر خواهد بود. اگر یک اختلاف (جریان دیفرانسیل) به طور ناگهانی ظاهر شود، این نشان دهنده نشتی جریان است.

به نوبه خود، نشت به معنای یکی از سه چیز است:

1. یک فاز روی یک دستگاه الکتریکی شکسته است.
2. تماس بین قطعات زنده و سازه های فلزی زمین شده، مملو از آتش رخ داده است.

RCD طوری طراحی شده است که در حضور جریان دیفرانسیل خاموش شود. سیگنال میدان مغناطیسی است که در هنگام نشتی در دستگاه ظاهر می شود، در حالی که در جریان های مساوی، میدان های مغناطیسی ایجاد شده یکدیگر را خنثی می کند.

یک آمپرمتر، بر خلاف ولت متر، به صورت سری با بار متصل می شود، یعنی در یک مدار باز (ولت متر به صورت موازی وصل می شود).

اندازه سیم

جریان الکتریکی در یک هادی به دو صورت عمل می کند:

• یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد می کند.
• باعث گرم شدن هادی می شود.

اگر میدان مغناطیسی ناچیز باشد (سیم به داخل سیم پیچی نشده باشد)، تقریباً تمام توان فعلی صرف گرمایش می شود.

سطح مقطع سیم برای جریان و توان

قدرت گرمایش با فرمول W = I 2 * R تعیین می شود که در آن:

• W - قدرت گرمایش، W;
• I - قدرت فعلی، A.
• R - مقاومت هادی، اهم.

مقاومت سیم ها به مساحت آنها بستگی دارد: هر چه بزرگتر باشد، مقاومت کمتری دارد. بنابراین، هنگام طراحی سیم کشی برق، انتخاب مقطع سیم ها (از جداول ویژه استفاده می شود) مهم است تا در بار نامی بیش از حد گرم نشوند. در غیر این صورت ممکن است عایق ذوب شود و به دنبال آن یک اتصال کوتاه یا آتش سوزی ایجاد شود.

جریان اتصال کوتاه

در بالا فرمولی وجود داشت که قدرت جریان را با ولتاژ و مقاومت مرتبط می کرد: I = U / R. بدیهی است که وقتی مقدار R نزدیک به صفر است که مثلاً در آلومینیوم و (برای ساخت هسته های کابل استفاده می شود) یافت می شود. قدرت فعلی به بی نهایت میل می کند.

این پدیده "جریان اتصال کوتاه" (SC) نامیده می شود. هنگامی که تماس الکتریکی بین هادی فاز و خنثی رخ می دهد و بار را دور می زند.

جریان اتصال کوتاه باعث گرم شدن قابل توجه سیم ها می شود که می تواند منجر به آتش سوزی شود.بنابراین، شبکه های الکتریکی با دستگاه های خاص - قطع کننده مدار یا فیوز محافظت می شوند.

هنگامی که قدرت جریان بالاتر از مقدار نامی باشد، هادی داخل دستگاه ذوب می شود (فیوز) یا رله حرارتی (شکن مدار) فعال می شود که در نتیجه مدار قطع می شود.

برق AC

انجام محاسبات با استفاده از مقدار لحظه ای بسیار ناخوشایند است: شما باید با حل معادلات مثلثاتی بسیار دشوار مقابله کنید. برای ساده کردن کار، جریان متناوب با مقدار مؤثر آن جایگزین می شود.این معادل یک متغیر معین است، یعنی همان کار را تولید می کند.

مقدار مؤثر جریان متناوب سینوسی 1.41 برابر کمتر از مقدار دامنه آن است. یعنی اگر گفته شود جریان 5 A در مدار جریان متناوب می گذرد، در واقع جریان موجود در آن بین 7.05 A و -7.05 A در نوسان است.

همین امر در مورد ولتاژ متناوب نیز صدق می کند. یعنی در یک شبکه 220 ولت تک فاز، ولتاژ در واقع با دامنه 311 ولت در نوسان است.

ویدئو در مورد موضوع

قدرت فعلی چیست؟ توضیح در ویدیو:

قدرت جریان مهمترین پارامتری است که وضعیت مدار الکتریکی را مشخص می کند. بنابراین، یک آماتور رادیویی اغلب باید آن را با استفاده از آمپرمتر یا. مهم است که به یاد داشته باشید که برخی از دستگاه ها حفاظت اضافه بار ندارند و در نتیجه، محدوده اندازه گیری زمانی که ترتیب مقدار اندازه گیری شده ناشناخته است، باید از بزرگترین مقدار شروع شود.

مفهوم قدرت جریان اساس مهندسی برق مدرن است. بدون این دانش اولیه، انجام محاسبات برای مدارها، انجام عملیات الکتریکی، پیشگیری، شناسایی و رفع آسیب در مدار غیرممکن است.

چگونه بوجود می آید

برای درک اینکه قدرت فعلی چیست، باید شرایط وقوع آن را بدانید - وجود ذرات با شارژ رایگان. از طریق هادی (مقطع آن) از یک نقطه به نقطه دیگر حرکت می کند. فیزیک جریان متشکل از حرکت منظم الکترون ها است که توسط یک میدان الکتریکی از یک منبع نیرو بر روی آنها تأثیر می گذارد. هرچه ذرات باردار بیشتر منتقل شوند و هر چه سریعتر در یک جهت حرکت کنند، بار بیشتری به مقصد می رسد.

علاوه بر منبع تغذیه، عناصر یک مدار بسته سیم های اتصال دهنده هستند که برق و مصرف کنندگان انرژی (تاسیسات، مقاومت ها) از آن عبور می کنند.

اطلاعات تکمیلی.در هادی های فلزی، الکترون ها به عنوان انتقال دهنده بار، در هادی های گازی، یون ها، در هادی های مایع، انتقال ذرات باردار با استفاده از هر دو نوع ذرات انجام می شود. نقض ترتیب عبور نشان دهنده یک حرکت آشفته بارها است که در آن مدار خاموش می شود.

تعریف

قدرت جریان در یک هادی مقدار الکتریسیته ای است که از یک مقطع در یک بازه زمانی واحد منتقل می شود. برای افزایش این مقدار، باید لامپ را از مدار خارج کنید یا میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط باتری را افزایش دهید.

واحد اندازه گیری جریان الکتریکی بر اساس سیستم SI (Systeme International) آمپر (A) است که به افتخار دانشمند برجسته فرانسوی قرن نوزدهم، آندره ماری آمپر نامگذاری شده است.

اطلاعات تکمیلی.آمپر یک اندازه گیری الکتریکی نسبتاً چشمگیر است. مقدار فعلی تا 0.1A یک خطر مرگبار برای زندگی انسان است. یک لامپ خانگی 100 واتی که در حال سوختن است تقریباً 0.5 آمپر برق منتقل می کند. در بخاری اتاق این مقدار به 10 آمپر می رسد؛ یک ماشین حساب قابل حمل به یک هزارم آمپر نیاز دارد.

در عمل مهندسی برق، اندازه گیری مقادیر کوچک را می توان در میکرو و میلی آمپر بیان کرد.

قدرت جریان توسط یک دستگاه اندازه گیری (آمپر یا گالوانومتر) تعیین می شود و به طور متوالی آن را به بخش مورد نظر مدار متصل می کند. مقادیر کوچک با میکرو یا میلی‌متر اندازه‌گیری می‌شوند. روش های اصلی برای یافتن مقدار برق با استفاده از ابزار عبارتند از:

• مغناطیسی - با مقدار جریان ثابت. این روش با افزایش دقت و مصرف انرژی کم مشخص می شود.
• الکترومغناطیسی - برای مقادیر ثابت و متغیر. با استفاده از این روش، جریان در مدار در نتیجه تبدیل میدان مغناطیسی به سیگنال خروجی سنسور مدولاسیون یافت می شود.
• غیر مستقیم - بر اساس اندازه گیری ولتاژ در یک مقاومت شناخته شده. سپس مقدار مورد نظر را با استفاده از قانون اهم که در زیر نشان داده شده است محاسبه کنید.

طبق تعریف، قدرت فعلی (من) را می توان با استفاده از فرمول پیدا کرد:

I = q/t، جایی که:

• q - بار عبور از هادی (C)؛
• t مدت زمان صرف شده برای حرکت ذرات (s) است.

فرمول قدرت جریان به شرح زیر است: مقدار مورد نیاز I نسبت بار عبوری از هادی به مدت زمان مورد استفاده است.

توجه داشته باشید!قدرت جریان نه تنها از طریق بار، بلکه با فرمول های محاسباتی بر اساس قانون اهم تعیین می شود که بیان می کند: قدرت الکتریسیته با ولتاژ هادی نسبت مستقیم و با مقاومت آن نسبت معکوس دارد.

فرمول قانون اهم به شما کمک می کند قدرت فعلی را پیدا کنید، که شبیه نسبت:

I = U/R، اینجا:

• U – ولتاژ (V)؛
• R – مقاومت (اهم).

این رابطه ایجاد شده از مقادیر فیزیکی برای محاسبات مختلف استفاده می شود:

• با در نظر گرفتن ویژگی های منبع تغذیه؛
• برای محاسبات در مدارهای جریان از هر جهت؛
• برای مدارهای چند فازی

توجه داشته باشید!اگر هادی ها به صورت سری به هم وصل شوند، برق هر یک از آنها برابر است. یک اتصال موازی تعدادی آمپر را فراهم می کند که مجموع مقادیر جریان هر هادی است.

چگونه توان (نرخ انتقال یا تبدیل انرژی) را با استفاده از مقدار فعلی پیدا کنیم؟ برای این کار باید از فرمول استفاده کنید:

P = U*I، که در آن مقادیر ضرب شده در بالا ذکر شد.

انواع

با برق ثابت و متناوب، قدرت آن متفاوت است. برای یک زنجیره با حرکت ذرات در جهت ثابت، تمام پارامترها بدون تغییر باقی می مانند. یک گونه متغیر قادر است اندازه خود را با همان جهت یا تغییر جهت تغییر دهد. مقدار برق در این حالت:

• آنی، بسته به دامنه و فرکانس نوسانات مرتبط با فرکانس زاویه ای؛
• دامنه - حداکثر مقدار جریان لحظه ای برای یک دوره معین.
• کارآمد - هنگام تبدیل انرژی، مقدار گرمای هر دو نوع جریان یکسان است.

شبکه های برق خانگی جریان متناوب را عبور می دهند که هنگام عبور از منبع تغذیه یک وسیله الکتریکی (کامپیوتر، تلویزیون) به جریان مستقیم تبدیل می شود.

بزرگی جریان مفهومی نزدیک به انرژی الکتریکی است که برای زندگی روزمره، اقتصاد ملی و اشیاء استراتژیک اهمیت زیادی دارد. علاوه بر این، صنعت برق پایه اقتصادی دولت و بردار تعیین کننده توسعه در داخل کشور و در سطح بین المللی است.

ویدئو

« فیزیک - پایه دهم"

برق- حرکت جهت دار ذرات باردار به لطف جریان الکتریکی، آپارتمان ها روشن می شوند، ماشین آلات به حرکت در می آیند، مشعل های اجاق های برقی گرم می شوند، رادیو کار می کند و غیره.

بیایید ساده ترین حالت حرکت هدایت شده ذرات باردار - جریان مستقیم را در نظر بگیریم.

چه بار الکتریکی ابتدایی نامیده می شود؟
بار الکتریکی اولیه چیست؟
تفاوت بین بارها در هادی و دی الکتریک چیست؟

وقتی ذرات باردار در یک رسانا حرکت می کنند، بار الکتریکی از یک نقطه به نقطه دیگر منتقل می شود. با این حال، اگر ذرات باردار تحت حرکت حرارتی تصادفی، مانند الکترون‌های آزاد در یک فلز قرار گیرند، انتقال بار رخ نمی‌دهد (شکل 15.1، a). سطح مقطع یک رسانا به طور متوسط ​​از همان تعداد الکترون در دو جهت مخالف عبور می کند. بار الکتریکی از طریق مقطع یک هادی تنها در صورتی منتقل می شود که همراه با حرکت تصادفی، الکترون ها در حرکت جهت دار شرکت کنند (شکل 15.1، b). در این صورت می گویند هادی می رود برق.

جریان الکتریکی حرکت منظم (جهت دار) ذرات باردار است.

جریان الکتریکی جهت خاصی دارد.

جهت جریان به عنوان جهت حرکت ذرات با بار مثبت در نظر گرفته می شود.

اگر یک جسم به طور کلی خنثی را حرکت دهید، با وجود حرکت منظم تعداد زیادی الکترون و هسته اتمی، جریان الکتریکی ایجاد نمی شود. کل بار منتقل شده از طریق هر مقطع برابر با صفر خواهد بود، زیرا بارهای علائم مختلف با سرعت متوسط ​​یکسانی حرکت می کنند.

جهت جریان با جهت بردار شدت میدان الکتریکی منطبق است. اگر جریان از حرکت ذرات با بار منفی تشکیل شود، جهت جریان مخالف جهت حرکت ذرات در نظر گرفته می شود.

انتخاب جهت جریان چندان موفقیت آمیز نیست، زیرا در بیشتر موارد جریان نشان دهنده حرکت منظم الکترون ها - ذرات باردار منفی است. انتخاب جهت جریان در زمانی انجام شد که هیچ چیز در مورد الکترون های آزاد در فلزات مشخص نبود.

عمل جریان.

ما مستقیماً حرکت ذرات را در یک رسانا نمی بینیم. وجود جریان الکتریکی را باید با اعمال یا پدیده های همراه آن قضاوت کرد.

در مرحله اول، هادی که جریان از طریق آن جریان می یابد گرم می شود.

ثانیاً، جریان الکتریکی می تواند ترکیب شیمیایی هادی را تغییر دهد: به عنوان مثال، اجزای شیمیایی آن (مس از محلول سولفات مس و غیره) آزاد شود.

ثالثاً، جریان بر جریان های مجاور و اجسام مغناطیسی نیرو وارد می کند. این عمل جریان نامیده می شود مغناطیسی.

بنابراین، یک سوزن مغناطیسی نزدیک یک هادی حامل جریان می چرخد. اثر مغناطیسی جریان، بر خلاف شیمیایی و حرارتی، اصلی ترین است، زیرا بدون استثنا در همه هادی ها ظاهر می شود. اثر شیمیایی جریان فقط در محلول ها و مذاب الکترولیت ها مشاهده می شود و گرمایش در ابررساناها وجود ندارد.

در یک لامپ رشته ای به دلیل عبور جریان الکتریکی نور مرئی ساطع می شود و موتور الکتریکی کار مکانیکی انجام می دهد.

قدرت فعلی

اگر جریان الکتریکی در یک مدار جریان داشته باشد، به این معنی است که بار الکتریکی دائماً از طریق مقطع هادی منتقل می شود.

بار منتقل شده در واحد زمان به عنوان مشخصه کمی اصلی جریان عمل می کند که نامیده می شود قدرت فعلی.

اگر بار Δq از طریق مقطع یک هادی در طول زمان Δt منتقل شود، مقدار متوسط ​​جریان برابر است با

شدت جریان متوسط ​​برابر است با نسبت بار Δq عبوری از مقطع هادی در بازه زمانی Δt به این بازه زمانی.

اگر قدرت جریان در طول زمان تغییر نکند، جریان فراخوانی می شود دائمی.

قدرت جریان متناوب در یک زمان معین نیز با فرمول (15.1) تعیین می شود، اما دوره زمانی Δt در این مورد باید بسیار کوچک باشد.

قدرت جریان، مانند بار، یک کمیت اسکالر است. او ممکن است مانند مثبت، بنابراین منفی. علامت جریان بستگی به این دارد که کدام یک از جهت های اطراف مدار مثبت در نظر گرفته شود. قدرت جریان I> 0 اگر جهت جریان با جهت مثبت انتخاب شده در امتداد رسانا مطابقت داشته باشد. در غیر اینصورت من< 0.

رابطه بین قدرت جریان و سرعت حرکت جهتی ذرات.

اجازه دهید یک هادی استوانه ای (شکل 15.2) دارای مقطعی با مساحت S باشد.

برای جهت مثبت جریان در یک هادی جهت را از چپ به راست می گیریم. بار هر ذره برابر q 0 در نظر گرفته می شود. حجم هادی، محدود شده توسط مقطع 1 و 2 با فاصله Δl بین آنها، حاوی ذرات nSΔl است، که در آن n غلظت ذرات (حامل جریان) است. کل شارژ آنها در حجم انتخاب شده q = q 0 nSΔl است. اگر ذرات با سرعت متوسط ​​υ از چپ به راست حرکت کنند، در طول زمان تمام ذرات موجود در حجم مورد نظر از مقطع 2 عبور خواهند کرد. بنابراین، قدرت جریان برابر است با:

واحد SI جریان آمپر (A) است.

این واحد بر اساس برهمکنش مغناطیسی جریان ها ایجاد می شود.

قدرت جریان را اندازه گیری کنید آمپر متر. اصل طراحی این دستگاه ها بر اساس عمل مغناطیسی جریان است.

سرعت حرکت منظم الکترون ها در یک رسانا.

بیایید سرعت حرکت منظم الکترون ها را در یک رسانای فلزی پیدا کنیم. طبق فرمول (15.2) که e مدول بار الکترون است.

به عنوان مثال، قدرت جریان I = 1 A و سطح مقطع هادی S = 10 -6 m 2 را در نظر بگیرید. مدول شارژ الکترون e = 1.6 10 -19 C. تعداد الکترون ها در 1 متر مکعب مس برابر با تعداد اتم های این حجم است، زیرا یکی از الکترون های ظرفیت هر اتم مس آزاد است. این عدد n ≈ 8.5 10 28 m -3 است (این عدد را می توان با حل مسئله 6 از § 54 تعیین کرد). از این رو،

همانطور که می بینید، سرعت حرکت منظم الکترون ها بسیار کم است. این سرعت چند برابر کمتر از سرعت حرکت حرارتی الکترون ها در فلز است.

شرایط لازم برای وجود جریان الکتریکی.

برای پیدایش و وجود جریان الکتریکی ثابت در یک ماده، وجود آن ضروری است رایگانذرات باردار.

با این حال، این هنوز برای ایجاد جریان کافی نیست.

برای ایجاد و حفظ حرکت منظم ذرات باردار، نیرویی لازم است که در جهت معینی بر آنها اثر بگذارد.

اگر این نیرو دیگر عمل نکند، حرکت منظم ذرات باردار به دلیل برخورد با یون‌های شبکه بلوری فلزات یا مولکول‌های خنثی الکترولیت‌ها متوقف می‌شود و الکترون‌ها به‌طور تصادفی حرکت می‌کنند.

همانطور که می دانیم ذرات باردار توسط یک میدان الکتریکی با نیروی زیر عمل می کنند:

به طور معمول، این میدان الکتریکی در داخل هادی است که باعث و حفظ حرکت منظم ذرات باردار می شود.
فقط در حالت ایستا، زمانی که بارها در حالت سکون هستند، میدان الکتریکی داخل هادی صفر است.

اگر در داخل هادی میدان الکتریکی وجود داشته باشد، طبق فرمول (14.21) بین انتهای هادی اختلاف پتانسیل وجود دارد. همانطور که آزمایش نشان داد، زمانی که اختلاف پتانسیل در طول زمان تغییر نمی کند، الف جریان الکتریکی مستقیم. در امتداد هادی، پتانسیل از حداکثر مقدار در یک انتهای هادی به حداقل در انتهای دیگر کاهش می یابد، زیرا بار مثبت، تحت تأثیر نیروهای میدان، در جهت کاهش پتانسیل حرکت می کند.

ولتاژ و جریان چیست?

امروز ما در مورد اساسی ترین مفاهیم جریان و ولتاژ صحبت خواهیم کرد، بدون درک کلی که ساخت هیچ وسیله الکتریکی غیرممکن است.

پس تنش چیست؟

به زبان ساده ولتاژ- اختلاف پتانسیل بین دو نقطه در یک مدار الکتریکی، بر حسب ولت اندازه گیری می شود. شایان ذکر است که ولتاژ همیشه بین دو نقطه اندازه گیری می شود! یعنی وقتی می گویند ولتاژ پای کنترل 3 ولت است منظور این است که اختلاف پتانسیل پایه کنترلر با زمین همان 3 ولت است.

زمین (زمین، صفر) نقطه ای در مدار الکتریکی با پتانسیل صفر ولت است. با این حال، شایان ذکر است که ولتاژ همیشه نسبت به زمین اندازه گیری نمی شود. به عنوان مثال با اندازه گیری ولتاژ بین دو ترمینال کنترلر، اختلاف پتانسیل الکتریکی این نقاط در مدار را به دست خواهیم آورد. یعنی اگر روی یک پایه 3 ولت وجود داشته باشد (یعنی این نقطه دارای پتانسیل 3 ولت نسبت به زمین باشد) و در 5 ولت دوم (باز هم پتانسیل نسبت به زمین) مقدار ولتاژ به دست می آید. برابر با 2 ولت است که برابر است با اختلاف پتانسیل بین نقاط 5 و 3 ولت.

از مفهوم ولتاژ، مفهوم بعدی - جریان الکتریکی است. از درس فیزیک عمومی به یاد داریم که جریان الکتریکی حرکت مستقیم ذرات باردار در امتداد یک هادی است،بر حسب آمپر اندازه گیری می شود. ذرات باردار به دلیل اختلاف پتانسیل بین نقاط حرکت می کنند. به طور کلی پذیرفته شده است که جریان از نقطه ای با بار زیاد به نقطه ای با بار کمتر جریان می یابد. یعنی این ولتاژ (اختلاف پتانسیل) است که شرایط را برای جریان جریان ایجاد می کند. در صورت عدم وجود ولتاژ، جریان غیرممکن است، یعنی بین نقاط با پتانسیل برابر جریانی وجود ندارد.

جریان در مسیر خود با مانعی به شکل مقاومت مواجه می شود که مانع از جریان آن می شود. مقاومت بر حسب اهم اندازه گیری می شود. در درس بعدی بیشتر در مورد آن صحبت خواهیم کرد. با این حال، مدتهاست که رابطه زیر بین جریان، ولتاژ و مقاومت برقرار شده است:

جایی که I - جریان بر حسب آمپر، U - ولتاژ بر حسب ولت، R - مقاومت بر حسب اهم.

این رابطه را قانون اهم می نامند. نتایج زیر از قانون اهم نیز درست است:

اگر هنوز سوالی دارید، در نظرات از آنها بپرسید. فقط به لطف سوالات شما ما می توانیم مطالب ارائه شده در این سایت را بهبود بخشیم!

این همه است، در درس بعدی در مورد مقاومت صحبت خواهیم کرد.

هر گونه کپی، تکثیر، نقل قول از مطالب، یا بخشی از آن، تنها با رضایت کتبی اداره MKPROG .RU مجاز است. کپی، نقل قول، تکثیر غیر قانونی مجازات قانونی دارد!

غیر ممکن مفهوم جریان مبنایی است که بر اساس آن، مانند خانه ای روی یک پایه قابل اعتماد، محاسبات بیشتر مدارهای الکتریکی ساخته شده و تعاریف جدید و جدیدی ارائه می شود. قدرت جریان یکی از مقادیر بین المللی است، بنابراین واحد اندازه گیری جهانی آمپر (A) است.

معنای فیزیکی این واحد به شرح زیر است: جریان یک آمپر زمانی ایجاد می شود که ذرات باردار در امتداد دو هادی با طول بی نهایت حرکت می کنند که بین آنها یک شکاف یک متری وجود دارد. در این حالت انرژی تولید شده بر روی هر بخش متری هادی ها عددی برابر با 2*10 به توان 7- نیوتن است. معمولاً اضافه می شود که هادی ها در خلاء قرار دارند (که باعث خنثی کردن تأثیر محیط میانی می شود) و سطح مقطع آنها به صفر می رسد (در عین حال رسانایی حداکثر است).

با این حال، همانطور که معمولاً اتفاق می افتد، تعاریف کلاسیک فقط برای متخصصانی قابل درک است که در واقع دیگر به اصول اولیه علاقه ندارند. اما فردی که با برق آشنا نیست حتی بیشتر گیج می شود. بنابراین، اجازه دهید توضیح دهیم که قدرت فعلی چیست، به معنای واقعی کلمه "روی انگشتان". بیایید یک باتری معمولی را تصور کنیم که از قطب های آن دو سیم عایق شده به لامپ می رود. یک سوئیچ به شکاف در یک سیم متصل است. همانطور که از دوره اولیه فیزیک می دانید جریان الکتریکی حرکت ذراتی است که ذرات خاص خود را دارند، آنها معمولاً الکترون در نظر گرفته می شوند (در واقع این الکترون است که یک بار منفی دارد) اگرچه در واقعیت همه چیز یک بار است. کمی پیچیده تر این ذرات مشخصه مواد رسانا (فلزات) هستند، اما در محیط‌های گازی، یون‌ها حامل بار هستند (اصطلاحات "یونیزاسیون" و "تجزیه شکاف هوا" را به خاطر بسپارید). در نیمه هادی ها، رسانایی نه تنها الکترونیکی، بلکه سوراخ (بار مثبت) است. در محلول های الکترولیتی رسانایی کاملاً یونی است (مثلاً باتری های اتومبیل). اما اجازه دهید به مثال خود بازگردیم. در آن، جریان حرکت الکترون های آزاد را تشکیل می دهد. تا زمانی که کلید روشن نشود، مدار باز است، جایی برای حرکت ذرات وجود ندارد، بنابراین، قدرت جریان صفر است. اما به محض اینکه «مدار» را جمع کنید، الکترون‌ها از قطب منفی باتری به سمت مثبت می‌روند و از لامپ عبور می‌کنند و باعث درخشش آن می‌شوند. نیرویی که باعث حرکت آنها می شود از میدان الکتریکی ایجاد شده توسط باتری (EMF - میدان - جریان) ناشی می شود.

جریان نسبت شارژ به زمان است. یعنی در واقع ما در مورد مقدار برق عبوری از یک هادی در واحد زمان معمولی صحبت می کنیم. می توان با آب قیاس کرد: هر چه شیر آب بیشتر باز شود، حجم آب بیشتری از خط لوله عبور می کند. اما اگر آب بر حسب لیتر (متر مکعب) اندازه گیری شود، جریان را بر حسب تعداد حامل های بار و یا، که درست است، بر حسب آمپر نیز می سنجند. ساده است. به راحتی می توان فهمید که می توانید جریان را از دو طریق افزایش دهید: با حذف لامپ از مدار (مقاومت، مانع حرکت) و همچنین با افزایش میدان الکتریکی ایجاد شده توسط باتری.

در واقع، ما به نحوه محاسبه قدرت فعلی در حالت کلی رسیده ایم. فرمول های زیادی وجود دارد: به عنوان مثال، برای یک مدار کامل که تأثیر ویژگی های منبع تغذیه را در نظر می گیرد. برای سیستم های متناوب و چند فازی و غیره. با این حال، همه آنها توسط یک قانون واحد متحد شده اند - قانون معروف اهم. بنابراین، شکل کلی (جهانی) آن را ارائه می دهیم:

جایی که من در حال حاضر هستم، در آمپر. U ولتاژ در پایانه های منبع تغذیه، بر حسب ولت است. R مقاومت مدار یا بخش، بر حسب اهم است. این وابستگی فقط تمام موارد فوق را تأیید می کند: افزایش جریان را می توان به دو طریق از طریق مقاومت (لامپ ما) و ولتاژ (پارامتر منبع) به دست آورد.