02636670331-02636670329

الکترونیک به زبان ساده

الکترونیک به زبان ساده7 اسفند 1396

بين الکترونها و پروتونها نيروي جاذبه و بين خودشان باهم نيروي دافعه وجود دارد که ماهيت اين نيروها هنوز شناخته نشده است اما براي تحليل ساده تر بارالکتريکي را مطرح کرده که براي الکترون با علامت منفي و براي پروتون با علامت مثبت مشخص شده است

الکترون چيست؟
الکترون معناي يوناني کهربا است کهربا ماده اي است که در مالش به پارچه پشمي باردار شده و خرده هاي کوچک کاه را جذب مي کنداين ربايش بعلت نيرويي مرموز اتفاق مي افتد که يونانيان آن را الکتريسيته ناميده اند
? اجزاي ماده
همه مواد از ملکولهاي شکل ميگيرند که آنها نيز خود از اتمها ساخته مي شوند . اتمها از دو جز’ اصلي الکترون و هسته ساخته مي شوند که الکترونها در مدارهاي مشخص بدور هسته در گردش مي باشند
چه عاملي سبب ماندن الکترون در مدار مشخص خود مي شود ؟
بين الکترون و هسته نيروي جاذبه الکتريکي وجود دارد که اندازه آن برابر نيروي دافعه گريز از مرکز ناشي از چرخش سريع الکترون بدور هسته مي باشد
درون هسته چيست ؟
هسته شامل ذرات بسياري است که مهمتريت آنها از نظر جرم پروتون و نوترون است
بار الکتريکي چيست ؟
بين الکترونها و پروتونها نيروي جاذبه و بين خودشان باهم نيروي دافعه وجود دارد که ماهيت اين نيروها هنوز شناخته نشده است اما براي تحليل ساده تر بارالکتريکي را مطرح کرده که براي الکترون با علامت منفي و براي پروتون با علامت مثبت مشخص شده است
چگونه مي توان مواد را باردار کرد ؟
روشهاي باردار کردن ماده همان روشهاي توليد الکتريسيته است .بعبارت ديگر مي توان با استفاده از اين روشها الکتريسيته توليد کرد . ساده ترين اين روشها مالش دو ماده بهم است که باعث مي شود الکترونها از يک ماده به ماده ديگري بروند و در نتيجه اختلاف بار بين دو ماده ايجاد شود . مثلا مالش يک ميله شيشه اي به يک پارچه پشمي سبب باردار شدن هر دو ماده مي شود که يکي بار مثبت ( کمبود الکترون ) و ديگري بار منفي ( ازدياد الکترون) مي يابد
نيروي الکتريکي چيست ؟
بين بارهاي الکتريکي اعم از مثبت يا منفي نيروي الکتريکي وجود دارد اين نيرو به مقدار بار الکتريکي و فاصله آنها از هم بستگي دارد . مطابق قانون کولن مقدار نيرو از حاصل ضرب بارها در ضريب ثابتي که به جنس محيط بستگي دارد تقسيم بر مجذور فاصله بين دو بار بدست مي آيد . اما در تحليل ساده تر هرچه مقدار بارها بيشتر باشد مقدار نيرو نيز بيشتر و هرچه فاصله آنها بيشتر شود مقدار نيرو نيز کمتر مي شود
مواد در حالت عادي از نظر بار الکتريکي چگونه اند ؟
همه مواد در حالت عادي داراي مقدار الکترون و پروتون مساويند به همين دليل از نظر برايند بارهاي الکتريکي خنثي مي باشند
چگونه مي توان يک ماده خنثي را باردار کرد ؟


هرگاه تعادل بين بارهاي مثبت و منفي در يک جسم خنثي بهم بخورد ماده بار دار شده است . بهمين منظور کليه روشهاي توليد الکتريسيته کاري نمي کنند جز برهم زدن تعادل بين بارهاي الکتريکي مثبت و منفي . مي دانيم که الکترون نسبت به پروتون قابليت جابجايي و حرکت بيشتري دارد . بنابراين مي توان با دادن يا گرفتن الکترون ماده را باردار نمود . اگر تعداد الکترونها بيشتر از تعداد پروتونها شود جسم بار منفي و در صورتي که عکس اين حالت روي دهد جسم بار مثبت پيدا مي کند
باردار کردن مواد چه ربطي به توليد الکتريسيته دارد ؟
اجازه دهيد براي جواب به اين سوال نخست مواد را دسته بندي کنيم
مواد از نظر هدايت الکتريکي به چند دسته تقسيم مي شوند ؟
همه مواد از نظر هدايت الکتريکي جز يک از سه دسته زير مي باشند
الف) هادي ها
موادي که براحتي برق را از خود عبور مي دهند
ب) عايقها
موادي که برق را از خود عبور نمي دهند
ج) نيمه هادي ها
اين مواد در شرايط خاصي مانند هادي ها يا نيمه هادي ها عمل مي کنند . اما در حالت عادي برق را به مقدار ناچيز از خود عبور مي دهند
جريان الکتريکي چيست ؟
هرگاه حاملهاي الکتريسيته ( الکترونها ) در يک هادي بحرکت درآيند جريان الکتريکي ايجاد مي شوند . اما هر حرکت الکتروني جريان برق نيست . بلکه اين حرکت بايد در يک مسير مشخص باشد .هر چقدر الکترونهاي بيشتري در زمان کمتري در مسير مشخص حرکت کنند مقدار جريان نيز بيشتر مي شود
آمپر چيست ؟
براي دانستن ميزان جريان بايد بتوان آن را با عدد بيان کرد که به همين منظور از واحد سنجش جريان که همان آمپر است استفاده مي شود
مقدار يک آمپر جريان چقدر است ؟
هرگاه از يک هادي تعداد 28/6 ضربدر 10 بتوان 18 الکترون در يک ثانيه بگذرد اين ميزان الکترون در زمان يک ثانيه معرف يک آمپر جريان الکتريکي است
ولتاژ چيست ؟
دانستيم هرگاه الکترونها در يک هادي در مسير مشخصي بحرکت در آيند جريان الکتريکي ايجاد مي شود . اما الکترونها بدون دريافت نيرو و انرژي از مدار گردش بدور هسته خارج نمي شوند . بنا براين براي توليد جريان نياز به يک نيرو داريم که آن را از منابع توليد نيرو مانند باتري مي گيريم . بعبارت ساده تر نيروي لازم جهت ايجاد جريان ولتاژ نام دارد که واحد اندازه گيري آن ولت است
چگونه مي توان ولتاژ توليد کرد ؟
اين سوال پاسخ سوال ديگري نيز مي تواند باشد که همان روشهاي توليد الکتريسيته است . مي دانيم که انرژي توليد نمي شود بلکه از صورتي به صورت ديگر تبديل مي گردد . از آنجاييکه الکتريسيته هم انرژي است پس بايد تبديل شده انرژي هاي ديگر باشد . انرژيهايي که بصورت متعارف براي توليد برق بکار مي رود عبارتند از : انرژي شيميايي در باتريها - انرژي مغناطيسي در ژنراتورها - انرژي نوراني در باتريهاي خورشيدي - انرژي حرارتي در ترموکوپلها - انرژي ضربه اي در پيزو الکتريک و غيره
مقاومت چيست ؟
الکترونها در هادي براحتي نمي توانند حرکت کنند زيرا در مسير حرکت آنها موانعي وجود دارد که بطور ساده آنها را مقاومت هادي در برابر عبور جريان مي گوييم .هرچه قدر اين موانع کمتر باشد عبور جريان بهتر صورت ميگيرد و مي گوييم جسم هادي بهتري است . اين موضوع نخستين بار توسط سيمون اهم يک فيزيکدان آلماني مطرح شد . به همين دليل واحد اندازه گيري مقاومت اهم است
منظور از مدار الکتريکي چيست ؟
حال با دانستن سه فاکتور اساسي در برق ( جريان ولتاژ مقاومت ) مدار الکتريکي را تعريف مي کنيم : هر مدار الکتريکي يک مجموعه از توليد کننده برق - مصرف کننده آن و سيمهاي ارتباطي بين ايندو است
چند نوع مدار الکتريکي داريم ؟
دو نوع مدار الکتريکي وجود دارد
1) مدار الکتريکي باز که در آن ارتباط بين توليد کننده در نقطه يا نقاطي قطع است و در نتيجه جريان در مدار وجود ندارد
2) مدار الکتريکي بسته که مسير عبور جريان کامل است و مصرف کننده از توليد کننده انرژي دريافت کرده و آنرا به صورتهاي ديگر تبديل ميکند مانند يک لامپ که برق را به نور تبديل مي کند
منظور از اتصالي در يک مدار يا اتصال کوتاه چيست ؟
هرگاه در يک مدار بسته جريان از مسيري بجز از مصرف کننده بگذرد و مقدار آن زياد تر از حد مجاز باشد اين وضعيت را اتصال کوتاه مي گوئيم . در حالت اتصال کوتاه سيم کشي مدار و توليد کننده برق در معرض آسيب جدي قرار مي گيرند زيرا جريان مدار بسيار زياد شده و باعث داغ شدن سيم کشي و اضافه بار شدن منبع توليد کننده برق مي گردند در نتيجه اتصال کوتاه بايد سريعا و بصورت خودکار قطع شود که اين وظيفه بعهده فيوز است.
اساس کار فيوز چيست ؟
فيوز يک عنصر حفاظتي در مدار است که هرگونه اضافه جرياني را که بيشتر از مقدار نوشته شده روي فيوز باشد تشخيص داده و آنرا سريع قطع ميکند . بدين صورت که جريان اضافه سبب توليد گرما در فيوز شده و يک سيم حساس به حرارت را که در مسير عبور جريان و در داخل فيوز قرار دارد ذوب ميکند و در نتيجه مسير عبور جريان قطع شده و اتصال کوتاه بطور موقت برطرف مي شود اما تا زماني که عامل ايجاد کننده اتصال کوتاه مرتفع نگردد عوض کردن فيوز فايده اي ندارد
خطرات ناشي از برق کدامند ؟
خطراتي که از برق ناشي مي شوند عموما به دو دسته خطرات آتش سوزي و خطرات برق گرفتگي تفسيم ميشوند . در صورتيکه در يک مدار الکتريکي اتصال کوتاه پيش آيد و برطرف نشود جريان مدار بشدت افزايش يافته و حرارت زيادي تولد مي کند . اين حرارت سبب آتش گرفتن عايق سيم ها و گسترش آن به مواد آتش گير ديگر است . خطر ناشي از برق گرفتگي مستقيما شخص را تهديد مي کند
جريان خطا چيست و چند نوع است ؟
در صورتيکه در مدار الکتريکي جريان از مسير درست خود جاري نشود آنرا جريان خطا مي گويند . اين جريان ممکن است از طريق اتصال بدنه به زمين جاري شود يا از مدار اصلي بگذرد که ميزان آن بيشتر از حد مشخص مدار است که آنرا اتصال کوتاه يا اضافه بار گويند . در حالت اتصال کوتاه دو نقطه اي از مدار که نسبت به هم داراي ولتاژ هستند بهم اتصال مي يابند ( توسط يک مقتومت بسيار کوچک ) و در حالت اضافه بار تعداد مصرف کننده ها بيشتر از مقدار مجاز آنها مي شود

منظور از برق گرفتگي چيست ؟
اگر جريان برق از بدن انسان يا حيوان بگذرد برگ گرفتگي ايجاد مي شود . ممکن است اندازه جريان عبوري از بدن محسوس نباشد که در اين صورت برق گرفتگي قابل تشخيص نيست . اما در صورتيکه ميزان جريان عبوري زياد شود ابتدا شوک به بدن وارد مي شود و در صورت زيادتر شدن جريان سبب قطع ضربان قلب - ايست تنفس و در نهايت مرگ مغزي مي شود
اندازه جريان و ولتاژ مجاز چقدر است ؟
براي جريان متناوب ?? ميلي آمپر و براي جريان مستقيم ?? ميلي آمپر - ولتاژ متناوب ?? ولت و ولتاژ مستقيم ?? ولت است
? چگونه مي توان شخص را از خطر برق گرفتگي محافظت کرد؟
به اين منظور بايد تمامي گزينه هايي را که سبب برق گرفتگي مي شود يافت و آنها را بي اثر کرد . مهترين عاملي که سبب برق گرفتگي مي شود اتصال بدنه است . در اين حالت بکمک کليد FI يا سيم ارت يا کليد FU يا سيستم نول اتصال بدنه را حذف مي کنيم . مي توان از دستگاههايي استفاده کرد که بدنه عايقي دارند و امکان اتصال بدنه در آنها وجود ندارد . مي توان ولتاژ کار دستگاهها را کمتر از ولتاژ خطرناک براي بدن - کمتر از ?? ولت - بکار برد و در نهايت مي توان از ترانسهاي ايزوله استفاده کرد که باعث جدا سازي فاز برق شهر از تغذيه دستگاه مي شود و در نتيجه در صورت اتصال بدنه خطر برق گرفتگي از بين مي رود
توان الکتريکي چيست ؟
اصولا توان به معني سرعت تبديل انرژي است . در دستگاههايي که براي تبديل انرژي بکار مي روند هر چقدر اين سرعت بيشتر باشد قدرت دستگاه نيز بيشتر است . مثلا در ژنراتور توان بيشتر نشاندهنده توليد انرژي برقي ! بيشتري است . در مصرف کننده ها نيز همين موضوع صدق مي کند . لامپي که توان بيشتري دارد نور زيادتري هم توليد مي کند
توان را چگونه محاسبه کنيم ؟
سرعت تبديل انرژي از تقسيم مقدار آن بر زماني که آن انرژي تبديل شده بدست مي آيد.( انرژي الکتريکي از حاصل ضرب ولتاژ در جريان در زمان بدست مي آيد ) . اگر ميزان انرژي را بر زمان تقسيم کنيم مي ماند حاصل ضرب ولتاژ مدار در جريان آن که اين همان رابطه توان است (توان = ولتاژ × جريان ) . البته اين رابطه فقط براي مدارهاي دي سي صدق مي کند و در مدارات آسي رابطه ديگري دارد که بعدا به آن مي پردازيم
واحد و دستگاه اندازه گيري توان چيست ؟
توان با واحد وات و در مقادير بالاتر با کيلو وات و مگاوات سنجيده مي شوند که توسط واتمتر اندازه گيري مي شود
 
 
الکترونیک به زبان ساده