چهارشنبه, ۱۲ اردیبهشت, ۱۴۰۳ / 1 May, 2024
مجله ویستا
جریان الکتریکی
جریان الکتریکی در الکتریسته ، جریان سرعت عبور الکترونها در یک سیم مسی یا جسم رسانا است. جریان قراردادی در تاریخ علم الکتریسته ابتدا به صورت عبور بارهای مثبت تعریف شد. هر چند امروزه میدانیم که در صورت داشتن رسانای فلزی ، جریان الکتریسته ناشی از عبور بارهای منفی ، الکترون ، در جهت مخالف است. علیرغم این درک اشتباه ، کماکان تعریف قراردادی جریان تغییری نکرده است. نمادی که عموما برای نشان دادن جریان الکتریکی (میزان باری که در ثانیه از مقطع هادی عبور میکند) در مدار بکار میرود، I است.
● مقدمه
در یک هادی عایق شده مانند قطعهای سیم مسی ، الکترونهای آزاد شبیه مولکولهای گازی که در ظرفی محبوس شدهاند، حرکات کاتورهای انجام میدهند و مجموعه حرکات آنها در طول سیم هیچ گونه جهت مشخصی ندارد. تعداد الکترونهایی که به چپ حرکت میکنند با تعداد الکترونهایی که به راست حرکت میکنند، یکی است و برآیند آنها صفر میباشد. ولی اگر دو سر سیم را به باتری وصل کنیم، این برآیند دیگر صفر نیست.
● تاریخچه
تاریخ الکتریسیته به ۶۰۰ سال قبل از میلاد میرسد. در داستانهای میلتوس (Miletus) میخوانیم که یک کهربا در اثر مالش کاه را جذب میکند. مغناطیس از موقعی شناخته شد که مشاهده گردید، بعضی از سنگها مثل مگنیتیت ، آهن را میربایند. الکتریسیته و مغناطیس ، در ابتدا جداگانه توسعه پیدا کردند، تا این که در سال ۱۸۲۵ اورستد (Orested) رابطهای بین آنها مشاهده کرد. بدین ترتیب اگر جریانی از سیم بگذرد میتواند یک جسم مغناطیسی را تحت تأثیر قرار دهد. بعدها فاراده کشف کرد که الکتریسیته و مغناطیس جدا از هم نیستند و در مبحث الکترومغناطیس قرار میگیرد.
● مشخصات جریان الکتریکی
از نظر تاریخی نماد جریان I ، از کلمه آلمانی Intensit که به معنی شدت است، گرفته شده است. واحد جریان الکتریکی در دستگاه SI ، آمپر است. به همین علت بعضی اوقات جریان الکتریکی بطور غیر رسمی و به دلیل همانندی با واژه ولتاژ ، آمپراژ خوانده میشود. اما مهندسین از این گونه استفاده ناشیانه ، ناراضی هستند.
● آیا شدت جریان در نقاط مختلف هادی متفاوت است؟
شدت جریان در هر سطح مقطع از هادی مقدار ثابتی است و بستگی به مساحت مقطع ندارد. مانند این که مقدار آبی که در هر سطح مقطع از لوله عبور میکند، همواره در واحد زمان همه جا مساوی است، حتی اگر سطح مقطعها مختلف باشد. ثابت بودن جریان الکتریسیته از این امر ناشی میشود که بار الکتریکی در هادی حفظ میشود. در هیچ نقطهای بار الکتریکی نمیتواند روی هم متراکم شود و یا از هادی بیرون ریخته شود. به عبارت دیگر در هادی چشمه یا چاهی برای بار الکتریکی وجود ندارد.
● سرعت رانش
میدان الکتریکی که بر روی الکترونهای هادی اثر میکند، هیچ گونه شتاب برآیندی ایجاد نمیکند. چون الکترونها پیوسته با یونهای هادی برخورد میکنند. لذا انرژی حاصل از شتاب الکترونها به انرژی نوسانی شبکه تبدیل میشود و الکترونها سرعت جریان متوسط ثابتی (سرعت رانش) در راستای خلاف جهت میدان الکتریکی بدست میآورند.
● چگالی جریان الکتریکی
جریان I یک مشخصه برای اجسام رسانا است و مانند جرم ، حجم و ... یک کمیت کلی محسوب میشود. در حالی که کمیت ویژه دانستیه یا چگالی جریان j است که یک کمیت برداری است و همواره منسوب به یک نقطه از هادی میباشد. در صورتی که جریان الکتریسیته در سطح مقطع یک هادی بطور یکنواخت جاری باشد، چگالی جریان برای تمام نقاط این مقطع برابر j = I/A است. در این رابطه A مساحت سطح مقطع است. بردار j در هر نقطه به طرفی که بار الکتریکی مثبت در آن نقطه حرکت میکند، متوجه است و بدین ترتیب یک الکترون در آن نقطه در جهت j حرکت خواهد کرد.
● اشکال مختلف جریان الکتریکی
در هادیهای فلزی ، مانند سیمها ، جریان ناشی از عبور الکترونها است، اما این امر در مورد اکثر هادیهای غیر فلزی صادق نیست. جریان الکتریکی در الکترولیتها ، عبور اتمهای باردار شده به صورت الکتریکی (یونها) است، که در هر دو نوع مثبت و منفی وجود دارند. برای مثال، یک پیل الکتروشیمیایی ممکن است با آب نمک (یک محلول از کلرید سدیم) در یک طرف غشا و آب خالص در طرف دیگر ساخته شود. غشا به یونهای مثبت سدیم اجازه عبور میدهد، اما به یونهای منفی کلر این اجازه را نمیدهد. بنابراین یک جریان خالص ایجاد میشود.
جریان الکتریکی در پلاسما عبور الکترونها ، مانند یونهای مثبت و منفی است. در آب یخ زده و در برخی از الکترولیتهای جامد ، عبور پروتونها ، جریان الکتریکی را ایجاد میکند. نمونههایی هم وجود دارد که علیرغم اینکه در آنها ، الکترونها بارهایی هستند که از نظر فیزیکی حرکت میکنند، اما تصور جریان مانند ۰۳۹;حفرههای (نقاطی که برای خنثی شدن از نظر الکتریکی نیاز به یک الکترون دارند) مثبت متحرک ، قابل فهم تر است. این شرایطی است که در یک نیم هادی نوع p وجود دارد.
● اندازه گیری جریان الکتریکی
جریان الکتریکی را میتوان مستقیما توسط یک گالوانومتر اندازه گیری کرد. اما این روش نیاز به قطع مدار دارد که گاهی مشکل است. جریان را میتوان بدون قطع مدار و توسط اندازه گیری میدان مغناطیسی که جریان تولید میکند، محاسبه کرد. ابزارهای مورد نیاز برای این کار شامل سنسورهای اثر هال ، کلمپ گیرههای جریان و سیم پیچهای روگووسکی است.
● مقاومت الکتریکی
اگر اختلاف پتانسیل معینی را یک بار به دو انتهای سیم مسی و بار دیگر به دو انتهای میله چوبی وصل کنیم، شدت جریانهای حاصل در هر لحظه با هم اختلاف زیادی خواهند داشت. خاصیتی از هادی را که اختلاف مزبور را باعث میشود، مقاومت الکتریکی گویند، که آن را با R نشان میدهند و مقدار آن برابر R = V/I است که در آن V اختلاف پتانسیل بین دو سر سیم و I جریان الکتریکی است. واحد مقاومت الکتریکی اهم یا ولت بر آمپر میباشد.
● توان الکتریکی
یک مدار الکتریکی را در نظر میگیریم که حامل جریان I و ولتاژ V بوده و یک مقاومت Rدر آن قرار دارد. بار الکتریکی dq موقع عبور از مقاومت به اندازه Vdq ، از انرژی پتانسیل الکتریکی خود را از دست میدهد. طبق قانون بقای انرژی ، این انرژی در مقاومت به صورت دیگری ، مثلا گرما ظاهر میشود. گر در مدت زمان dt ، انرژی du حاصل شود، در این صورت داریم:
▪ P=du/dt
▪ در این رابطه P ، توان الکتریکی است که دارای واحد وات میباشد. برای یک مقاومت میتوان توان را به صورت زیر:
▪ P = RI۲ نوشت.
منبع : شبکه اطلاع رسانی رشد
نمایندگی زیمنس ایران فروش PLC S71200/300/400/1500 | درایو …
دریافت خدمات پرستاری در منزل
pameranian.com
پیچ و مهره پارس سهند
خرید بلیط هواپیما
روز معلم معلمان ایران رهبر انقلاب بابک زنجانی دولت مجلس شورای اسلامی مجلس دولت سیزدهم حجاب شورای نگهبان رسانه
تهران شهرداری تهران هواشناسی سیل آموزش و پرورش پلیس قوه قضاییه سلامت سازمان هواشناسی دستگیری شورای شهر تهران شهرداری
قیمت دلار خودرو قیمت خودرو بانک مرکزی حقوق بازنشستگان ایران خودرو سایپا چین دلار قیمت طلا بازار خودرو تورم
مسعود اسکویی تلویزیون فضای مجازی سریال سینما دفاع مقدس سینمای ایران فیلم موسیقی تئاتر نون خ رسانه ملی
دانشگاه علوم پزشکی
رژیم صهیونیستی اسرائیل آمریکا فلسطین غزه جنگ غزه حماس نوار غزه روسیه عربستان اوکراین ترکیه
فوتبال استقلال پرسپولیس رئال مادرید بایرن مونیخ لیگ قهرمانان اروپا سپاهان تراکتور باشگاه استقلال تیم ملی فوتسال ایران فوتسال لیگ برتر
وزیر ارتباطات تبلیغات همراه اول اینستاگرام اپل ناسا نخبگان گوگل ویروس ماه
دیابت کاهش وزن داروخانه مسمومیت بیماری خواب پرستار بارداری