مدار الکتریکی چیست؟ توان الکتریکی و انواع مدار
تاریخ انتشار: ۲۸ اسفند ۱۳۹۹ | کد خبر: ۳۱۳۵۵۴۹۵
یک جنبه مهم در هر مدار الکتریکی یا الکترونیکی ، توان الکتریکی آن است. وقتی جریان از یک مقاومت عبور می کند، انرژی الکتریکی به گرما تبدیل می شود. از این قابلیت در بخاری های برقی نیز استفاده میشود زیرا آنها جریان الکتریکی را به گرما تبدیل میکنند. لامپ ها نیز از همین اصل استفاده میکنند و عنصر را گرم میکنند تا سفید شود و نور تولید کند.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
اول از همه باید بدانیم مدار الکتریکی چیست. در واقع به هر مسیر بسته ای از جریان الکتریکی، مدار الکتریکی گفته میشود. مدار ها میتوانند از نوع الکتریکی یا الکترونیکی باشند. در حقیقت اگر در یک مدار از اجزای الکتریکی استفاده شده باشد، آن مدار الکتریکی و اگر در آن از اجزای الکترونیکی نیز استفاده شده باشد، آن مدار الکترونیکی است. بنابراین اگر تمام اجزا الکتریکی باشند (غیرفعال) مدار الکتریکی است و برای اینکه مدار به صورت الکترونیکی باشد، باید حتما یک جزء فعال در مدار وجود داشته باشد. گره ها در مدار های الکتریکی با دایره های پر نمایش داده میشوند. گره ها اتصال بین سیم ها و قطعات را راحت تر به ما نشان میدهند. مدار ها از اجزای رسانا و نیمه رسانا تشکیل میشوند. در تصویر پایین جهت حرکت جریان، مقاومت ها، گره ها و ... قابل مشاهده است. یک مدار الکترونیکی از اجزای الکترونیکی مانند مقاومت، ترانزیستور، خازن، سلف و دیود تشکیل شده که توسط سیم هایی که جریان الکتریکی را منتقل میکنند، به یکدیگر متصل شده اند.
بعضی از مدار ها با جریان DC کار میکنند، یعنی جریان مستقیم است و بر طبق قرارداد از سمت مثبت باتری به سمت منفی باتری حرکت میکند. اما بعضی از مدار ها با جریان AC کار میکنند که با توجه به فرکانس جریان، جهت جریان متناوبا برعکس میشود. گفتنی است که برق خانه، دفتر و ... توسط جریان متناوب (AC) تامین میشود. برد های الکتریکی و حتی موبایل و لپتاپ ها با جریان DC کار میکنند. در حقیقت با استفاده از آداپتور و مدار های خاص، جریان AC تبدیل به جریان DC میشود تا وسایل الکترونیکی ما به درستی کار کنند.
مدار سری و موازیدر مدار ها میتوان از اتصال سری و اتصال موازی استفاده کرد که هر کدام خاصیت خود را دارند. در مدار های سری قطعات با هم یک گره مشترک دارند و در مدار های موازی قطعات و سیم ها با هم 2 گره مشترک دارند. در اتصال های متفاوت، جریان و ولتاژ الکتریکی متفاوتی عبور میکند و بنابر نیاز باید از اتصال مناسب استفاده کرد. جهت کسب اطلاعات بیشتر مقاله ولتاژ چیست را بخوانید.
تصویر بالا یک مدار سری (سمت چپ) و مدار موازی (سمت راست) را نشان میدهد. در مدار های موازی جریان تقسیم شده و از مسیر ها به یک اندازه عبور میکند و در مدار سری (متوالی) برعکس است. به تصویر زیر دقت کنید. در مدار زیر مقاومت 6 و 7 یک اتصال سری با یکدیگر برقرار کرده اند بنابراین میتوان آن ها را یک مقاومت واحد 4 اهمی در نظر گرفت. مقاومت 2 و 3 نیز با یکدیگر اتصال سری دارند و میتوان این دو مقاومت را یک مقاومت 12 اهمی در نظر گرفت. اما مقاومت 2 و3 با مقاومت 5 یک اتصال موازی را تشکیل داده اند (زیرا از دو سمت به یکدیگر متصل هستند). محاسبه مقاومت معادل در مدار های سری (متوالی) بسیار ساده است زیرا فقط کافی است مقدار مقاومت ها را با یکدیگر جمع کنیم. اما محاسبه مقاومت معادل در مدار ها موازی پیچیده تر است و نیازمند فرمول خاصی است. جهت یادگیری این موارد به قسمت آموزش الکترونیک سایت آیرنکس (irenx.ir) مراجعه کنید.
پس نتیجه میگیریم:
در یک مدار سری ، تمام اجزا با یک پایه مشترک به هم متصل می شوند و یک مسیر واحد برای جریان تشکیل می دهند. در یک مدار موازی ، تمام اجزا دو پایه مشترک بهم متصل می شوند و دقیقاً دومسیر برای عبور جریان را تشکیل می دهند. توان الکتریکیحالا میرسیم به تعریف توان الکتریکی. در حقیقت باید بدانید که توان الکتریکی سرعتی در واحد زمان است که در آن انرژی الکتریکی توسط یک مدار الکتریکی منتقل می شود. به نوعی توان الکتریکی سرعت تبدیل انرژی را بیان میکند. فرمول توان الکتریکی برابر است با P=I*V یعنی توان برابر است با جریان ضرب در ولتاژ. البته فرمول های فراوانی برای بدست آوردن توان الکتریکی وجود دارد اما فرمول اصلی همین P=V*I است. وات واحدی است که برای توان الکتریکی استفاده میشود. حتما در هنگام خرید لامپ به این موضوع دقت کرده اید که لامپ ها را با واحد وات معرفی میکنند و مثلا میگویند لامپ 60 وات. یعنی این لامپ با توان 60 وات انرژی الکتریکی را به نور تبدیل میکند. طبیعتا هرچقدر توان بیشتر باشد، نور بیشتری نیز تولید خواهد شد. البته تمام توان تبدیل به نور نمیشود و مقداری از آن تبدیل به گرما میشود و هدر میرود. در مقاومت هایی که در مدار ها استفاده میشود، اتلاف توان زیاد است و برای محدود کردن جریان از آن ها استفاده میشود.
به تصویر بالا دقت کنید. یک مقاومت (R) را مشاهده میکنید که ولتاژ (V) بر آن اعمال شده است و جریان (I) از آن در حال گذر است. حالا اگر بخواهیم مقدار دهی کنیم و جریان را برابر با I=1 و ولتاژ را برابر با V=5 در نظر بگیریم، با توجه به فرمولی که گفته شد، توان الکتریکی برابر است با 5*1=5 وات. با دانستن فرمول توان و اطلاع داشتن از ولتاژ و جریان میتوانید به راحتی توان الکتریکی را برای مولفه های دیگر محاسبه کنید.
یادگیری الکترونیک را از کجا شروع کنیم؟اغلب افرادی که میخواهند وارد حوزه الکترونیک شوند نمیدانند باید از کجا شروع کنند. حتی نحوه یادگیری موارد ساده و ابتدایی در حوزه الکترونیک و برق نیازمند داشتن ترتیب خاصی است تا به طور کامل درک و فهم حاصل شود. در سایت آیرنکس بخضی به نام آموزش الکترونیک رایگان قرار داده شده است که شما میتوانید به راحتی مطالب مربوط به الکترونیک را فرا بگیرید. همچنین دوره ای به نام آموزش الکترونیک پایه قرار داده شده است که میتوانید به راحتی مفاهیم پایه و قطعات پایه رشته الکترونیک را یاد بگیرید.
پیشنهاد میشود در ابتدا مفاهیم پایه الکترونیک مثل برق چیست، مفهوم مدار، مدار سری و موازی، توان الکتریکی و قانون اهم را یاد بگیرید و سپس به سراغ یادگیری قطعات پایه مثل ترانزیستور ها، دیود ها، مقاومت ها، LED ها و ... بروید. در نهایت میتوانید پروژه های مختلف با پلتفرم های محبوب مثل آردوینو، رزبری پای و ... را راه اندازی کنید. از برد های آردوینو میتوان برای هوشمند سازی خانه، ساخت ربات، ارتباط وسایل با تلفن همراه و ... استفاده کرد. برد های آردوینو بسیار ارزان هستند و به راحتی میتوانید آن ها را برنامه نویسی کنید تا برای شما کاری را انجام دهند. به طور مثال در هنگام تشخیص حرکت در خانه شما، آژیر را فعال کند و برای شما یک اس ام اس ارسال کند.
منبع: فردا
کلیدواژه: رپورتاژ آگهی مدار الکتریکی توان الکتریکی مدار الکتریکی استفاده میشود توان الکتریکی مدار ها مقاومت ها مدار سری یک مدار
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.fardanews.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «فردا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۱۳۵۵۴۹۵ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
دنیای فیزیک در آستانه یافتن تک‌قطبی‌های مغناطیسی؟
دو پیش‌مقاله از تیم بزرگی از دانشمندان گزارش داده است که آنها هرچند نتوانسته‌اند تک‌قطبی‌های مغناطیسی را پیدا کنند (فقط قطب مغناطیسی شمال یا جنوب، بدون وجود دیگری) اما محدوده وجود احتمالی تک‌قطبی‌های مغناطیسی را مشخص کرده‌اند.
به گزارش خبرآنلاین، این پیش‌مقاله‌ها که در سرور آرکایو منتشر شده‌اند حتی عجیب‌ترین ایده‌ها را هم موردبررسی قرار داده‌اند، مثلا اینکه ممکن است سال‌ها پیش تک‌قطبی‌های مغناطیسی را ساخته باشیم و تصادفا به آنها توجه نکرده باشیم. البته پیش‌مقاله‌ها هنوز موردبررسی همتایان قرار نگرفته است.
تک‌قطبی مغناطیسی چیست؟
یکی از اولین درس‌های فیزیک دبیرستان آن است که آهنرباها همیشه دو قطب مخالف دارند، یکی شمال و دیگری جنوب. اگر آهنربایی میله‌ای را به دو قسمت تقسیم کنید، قطب‌های جدیدی در نزدیکی شکاف ظاهر میشوند به‌طوری‌که هر آهنربای کوچک‌تر همچنان یکی از هر قطب را خواهد داشت. هرقدر که این شکاف را ریز و ریزتر کنید، باز به آهنربای ریزتری می‌رسید که یک قطب شمال و یک قطب جنوب دارد.
بااین‌حال، از قرن نوزدهم دانشمندان به این فکر می‌کردند که آیا راهی وجود دارد که یک قطب مغناطیسی منفرد (تک‌قطبی مغناطیسی) جدا و منفک از قطب مخالف دیگر وجود داشته باشد. این درحالی است که بارهای الکتریکی مثبت و منفی برای وجود خود، نیازی به وجود بار مخالف ندارند.
جیمز کلرک ماکسول، یکی از بنیان‌گذاران نظریه الکترومغناطیس فکر می‌کرد که مشکل تک‌قطبی مغناطیسی را برای همیشه حل کرده است، اما چند دهه بعد، «پل دیراک» نشان داد که وجود تک‌قطبی می‌تواند کوانتیزه بودن بار الکتریکی را توضیح دهد؛ و ازآنجایی‌که بار الکتریکی به شکل گسسته وجود دارد، پس بار (تک‌قطبی) مغناطیسی نیز باید کوانتیزه باشد و از واحدهایی به نام «بار دیراک» ساخته شده باشد که مقدار آن ۶۸٫۵ برابر بار الکترون است. از آن روزگار به بعد، نظریه‌پردازان به شکل فزاینده‌ای نسبت به این ایده اطمینان پیدا کرده‌اند اما تجربی‌گرایان نتوانسته‌اند نشانه‌ای بر وجود تک‌قطبی مغناطیسی بیابند.
درواقع، تئوری تک‌قطبی آن‌قدر توسعه یافته است که فیزیکدانان در حال حاضر کاملاً موافقند که آن ها احتمالاً وجود دارند؛ اما تأیید تک‌قطبی‌های مغناطیسی زیراتمی هنوز در هاله‌ای از ابهام است.
بیشتر تئوری‌های تک‌قطبی مغناطیسی نیازمند آن است که قوانین تقارن را نقض نکنند. درنتیجه، نمی‌توان تعداد مازادی قطب شمال یا جنوب مغناطیسی در عالم داشت؛ تعداد هر دو باید برابر باشد اما برخلاف قطب‌های مغناطیسی شناخته‌شده، نیازی نیست که تک‌قطبی‌ها به هم اتصال داشته باشند.
چگونه تک‌قطبی مغناطیسی بسازیم؟
آزمایش «آشکارساز تک‌قطبی و دیگر پدیده‌های غریب» (MoEDAL) از سال ۲۰۱۲ به‌عنوان بخشی از آزمایش عظیم «برخورددهنده بزرگ هادرون» به جست‌وجوی تک‌قطبی‌های مغناطیسی مشغول بوده است.
تک‌قطبی‌های مغناطیسی به روش‌های متعددی میتوانند ساخته شوند. مثلا دانشمندان MoEDAL به دنبال نشانه‌هایی از تولید تک‌قطبی از فوتون‌های مجازی هستند. فوتون‌های مجازی نیروی الکترومغناطیسی را بین دو حامل بار حمل میکنند، اما به‌عنوان ذرات آزاد وجود ندارند.
فوتون‌های مجازی را میتوان با کوبیدن ذرات با سرعت‌های بسیار بالا به یکدیگر ایجاد کرد. فیزیکدانان نظری دو راه را پیشنهاد کرده‌اند که از این طریق میتوانند تک‌قطبی‌های مغناطیسی تولید کنند. یکی شامل ادغام دو فوتون مجازی است و دیگری که به فرآیند Drell-Yan معروف است، قادر به تولید یک تک‌قطبی از یک فوتون مجازی است.
اگرچه ممکن است انتظار داشته باشیم بهترین راه برای یافتن یک تک‌قطبی مغناطیسی از طریق میدان مغناطیسی آن باشد، لزوماً این‌طور نیست. یکی از ویژگی‌های اساسی تک‌قطبی‌های نظری آن است که آنها بار زیادی را حمل میکنند. کشف چنین جسمی با بار الکتریکی بالا (HECO) نشان‌دهنده وجود فیزیک خارج از مدل استاندارد است و به‌طور خاص، سرنخ بزرگی برای تک‌قطبی‌های سرگردان باشد، هرچند میتوان اجرام عجیب‌وغریب دیگری را نیز مانند بقایای ریزسیاهچاله‌های میکروسکوپی مسؤول چنین پدیده‌هایی دانست.
پژوهشگران آزمایش MoEDAL محدودیت‌های پایین‌تری را برای جرم یک تک‌قطبی تعیین میکنند که می‌نویسند «به‌مراتب قوی‌ترین موارد منتشرشده تا به امروز» است. با انجام این کار، آنها ادعا میکنند که از آزمایش بسیار بزرگ‌تر ATLAS که از LHC برای همان هدف استفاده می‌کرد، فراتر رفته‌اند.
مکانیسم شوینگر
پیش‌چاپ دوم، جست‌وجوی متفاوتی را مبتنی بر مکانیسم نظری شوینگر توصیف میکند. این مکانیسم زمانی رخ میدهد که یون‌های عناصر سنگین در طول اولین اجرای LHC به هم برخورد کردند. مکانیسم شوینگر، پیشنها میکند که جریان الکتریکی یا مغناطیسی به اندازه کافی قوی می‌تواند ذراتی را از خلأ خلق کند. اگر تک‌قطبی‌ها ذراتی مرکب باشند، مکانیسم شوینگر می‌تواند نخستین و بهترین راه برای مشاهده آنها باشد.
پژوهشگران در این روش به بررسی این ایده پرداختند که آیا ممکن است تک‌قطبی‌ها در حین آزمایش سرن، ایجاد شده باشند ولی در جایی از LHC به دام افتاده و نادیده گرفته شده باشند. هرچند نشانه‌ای بر درستی این ایده یافت نشد، اما فیزیکدانان به این نتیجه رسیدند که برای ساختن یک تک‌قطبی مغناطیسی، انرژی زیادی لازم است؛ به‌طوری‌که با اطمینان ۹۵ درصد میتوان گفت که جرم آنها باید بیش از ۸۰ میلیارد الکترون‌ولت ( ۸۰GeV) باشد.
صدالبته که این یافته‌ها، بسیاری از فیزیکدانان نظری را شگفت‌زده نخواهد کرد. تک‌قطبی‌های مغناطیسی راه را برای دستیابی به نظریه‌های یکپارچه بزرگ هموار خواهند کرد، نظریاتی که به دنبال سازگار کردن مکانیک کوانتومی با گرانش هستند. بر اساس رهیافت‌های نظریه یکپارچه بزرگ، تک‌قطبی‌های مغناطیسی می‌بایست جرم‌های عظیمی از مرتبه هزاران میلیارد الکترون‌ولت داشته باشند و بار آنها دست‌کم ۲ یا ۳ برابر بار پلانک خواهد بود.
منبع:iflscience
۵۴۵۴
برای دسترسی سریع به تازه‌ترین اخبار و تحلیل رویدادهای ایران و جهان اپلیکیشن خبرآنلاین را نصب کنید. کد خبر 1902778
حقوق کدام یک از ایثارگران در سال ۱۴۰۳ افزایش داشت؟