مفاهیم اولیه برق

[امیرعلی بلورچیان]

سلام دوستان
در این تاپیک قصد دارم تا مفاهیم بسیار اولیه برق رو شروع به گفتن کنم تا یک جایی پیش میرم و کم کم سطح رو بالا میبرم ولی دیگه تا جااییکه وقت و حوصلش باشه.
نکته : این نکات و نوشته هارو اکثرا از سایت ها و وبلاگ ها و کتب مربوطه جمع آوری خواهم کرد پس اگه جایی کپی این حرف هارو دیدین اصلا تعجب نکنید !آهدف فقط ایجاد یک مرجع برای تازه کار هاست.



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 ....

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 .

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 dc صدق می کند و در مدارات ac رابطه دیگری دارد که بعدا به آن می پردازیم .

واحد و دستگاه اندازه گیری توان چیست ؟
توان با واحد وات waat 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 .

در سیم کشی می توان سیمها را به سه گروه تقسیم کرد .

1 – سیمهای درون لوله ( توکار ) تا سه سیم در یک لوله برق

2 – سیمهای روکار ( کابلها )

3 – سیمهای هوایی که بصورت معلق در هوا یا روی مقره ها کشیده می شوند .

با توجه به تقسیم بندی فوق می توان بکمک جدول زیر نمره سیم را با داشتن جریان عبورِی از آن بدست آورد . اما توجه داشته باشید که برای استفاده صحیح از این جدول باید رابطه فوق را نیز در فواصل طولانی لحاظ کنید تا مبادا نمره سیم بدست آمده کمتر از حد مجاز باشد که در این صورت افت ولتاژ زیاد شده و سیم داغ خواهد شد .


توان الکتریکی در یک مقاومت چگونه است ؟

توان در مقاومت همواره بصورت مصرفی است . به این معنی که مقاومت در یک مدار همیشه توان را مصرف می کند . این توان بصورت حرارت خود را نشان می دهد که مقدار آن تابع مستقیم مجذور جریان عبوری از ان است .



منحنی تغییرات توان در مقاومت در جریان AC چگونه است ؟

در جریان AC که شکل موج بصورت سینوسی است ولتاپ و جریان همفا ز می باشند در نتیجه حاصل ضرب ایندو همواره دارای یک علامت است ( توان همیشه در مقاومت مثبت می باشد )

در یک سلف خالص توان چگونه است ؟

در جریان dc سلف فقط در حین قطع و صل جریان از خود عکس العمل نشان می دهد اما ÷س از جاری شدن جریان همانند یک مقاومت سیمی عمل می کند . اما در جریان ac سلف مطابق قانون لنز در برابر تغییرات جریان یک نیروی ضد محرکه ایجاد می کند که خود را بصورت عکسالعملی در برابر تغییر جریان نشان می دهد . بنابراین در سلف جریان و ولتاپ همفاز نبوده بلکه جریان 90 درجه نسبت به ولتاژ ÷س فاز است . این موضوع در توان یک سلف خود را بصورت توانهای مثبت و منفی نشان می دهد .بعبارت دیگر سلف در یک سیکل از جریان یا ولتاژ دارای دو سیکل بوده که در این دو سیکل هنگام توان مثبت از شبکه بار می شود و در توان منفی به شبکه انرژی پس می دهد .

با این اوصاف سلف در مدار توان مصرفی ندارد این موضوع را چگونه توضیح می دهید ؟

در حالت تئوری محض این قضیه کاملا درست است و وفقط در زمان اتصال مدار سلف از شبکه جریان می کشد . اما در عمل اتفاقی که روی می دهد اتلاف انرپی در مسیر عبور جریان به سلف است . به این معنی که سلف بخشی از توانی را که می خواهد به شبکه پس بدهد بصورت حرارت در مسیر عبور آن هدر می دهد .

چرا از سلف در مدارات استفاده می شود ؟

هیچگاه در برق تفکیک الکتریسیته از مغناطیس امکان پذیر نیست . هر جا الکتریسته وجود دارد ردی از مغناطسی هم وجود دارد . همچنین در تمامی وسایلی که در آنها از سیم پیچ استفاده می شود ( مانند الکتروموتورها – مولدها و ترانسها ) اثر سلفی مدار وجود دارد . نمی توان کار دستگاههای ذکر شده را بدون تصور خاصیت سلفی ممکن دانست . پس سلف و خاصیت آن را نمی توان از بین برد .

توان اکتیو و راکتیو به چه معنا است ؟

توانی که از شبکه کشیده می شود توان راکتیو نام دارد . این توان در مقاومت بیشترین مقدار خود را دارد . توانی که در یک مدار سلفی خالص بین سلف و شبکه تبادل می شود توان راکتیو است . این توان برای انجام کار سلف ضروری است اما با زگشت آن به شبکه بار ان را زیاد می کند .

منظور از توان راکتیو چیست ؟

در مصرف کننده هایی که بین ولتاپ و جریان آنها اختلاف فاز وجود دارد توان دارای دو مقدار مثبت و ومنفی است . به این معنی که مصرف کننده گاهی از شبکه توان می کشد و گاهی به آن توان می دهد . این موضوع سبب ایجاد توان راکتیو می شود . ار آنجایی که در این مصرف کننده ها امکان صفر کردن اختلاف فاز ممکن نیست نتیجه این می شود که توان راکتیو را نیم توان از بین برد .

آیا توان راکتیو لازم است ؟

آری زیرا ماهیت کار این وسایل داشتن توان راکتیو است . مثلا در یک الکتروموتور نمی توان بدون توان راکتیو نیروی الکتروموتوری ایجاد نمود .

توان راکتیو برای شبکه مفید است یا مضر ؟

این توان سبب اضافه شدن جریان شبکه و در نتیجه افزایش تلفات توان در مسیر سیم کشی بصورت حرارت می شود .

انواع توان راکتیو کدامند ؟

در الکتریسته دو عنصر خازن و سلف توان راکتیو ایجاد می کنند پس در نتیجه توان راکتیو دارای دو نوع سلف و خازنی است .

آیا می توان مقدار توان راکتیو یک شبکه را کاهش داد بدون اینکه مصرف کننده دوچار اخلال شود ؟

آری برای این منظور کافی است توان راکتیو مورد نیاز مصرف کننده را از راهی غیر از شبکه تامین نمود . به این منظور با توجه به ماهیت سلف و خازن که عکس هم عمل میکنند کافی است برای کاهش توان راکتیو خازنی از توان راکتیو سلفی استفاده کرد و برعکس . از انجائیکه بیشتر مصرف کننده های یک شبکه از نوع سلفی می باشند می توان با استفاده از بانک خازنی به این مهم دست پیدا کرد .

ولت آمپر یا VA به چه معنا است ؟

ولت امپر واحد اندازه گیری توان ظاهری کل مدار است که این توان از حاصل ضرب جریان مصرف کننده در ولتاژ آن بدست می آید . راه دیگر محاسبه توان ظاهری جمع برداری توانهای اکتیو و راکتیو است . که بصورت زیر باهم جمع می شوند :
جمع برداری توانها


مطالب فوق چکیده ای از وبلاگ http://nakissa.persianblog.com/ می باشد.

[امیرعلی بلورچیان]

پاسخ : مفاهیم اولیه برق

مقاومت صفر

مقاومت الکتریکی تمام فلزات و آلیاژ ها ، هنگام سرد شدن کاهش می یابد.حمل جریان الکتریکی در رسانا توسط الکترونهای رسانش که آزادانه در داخل ماده حرکت می کنند صورت می گیرد.البته الکترونها دارای طبیعت موج مانندی هستند و می توان الکترونی را که در فلز حرکت می کند توسط موج تختی که در همان جهت حرکت الکترون پیش میرود نمایاند. هر فلز دارای ساختار بلوری است به این معنا که اتمهای آن بر روی شبکه ای منظم قرار دارند و یک خصوصیت موج تخت آن است که می تواند از ساختاری کاملا تناوبی عبور کند بی آنکه در جهت های دیگر پراکنده گردد.بنابراین الکترون قادر است

از بلوری کامل عبور کند بی آنکه هیچ تکانه ای را در جهت اولیه اش از دست بدهد.به عبارت دیگر ، اگر جریانی را در بلوری کامل برقرار کنیم؛ یعنی به الکترون های رسانش تکانه ای را در جهت جریان بدهیم ؛ هیچ مقاومتی در برابر عبور جریان وجود نخواهد داشت.اما وجود هرگونه نقصی در تناوبی بودن بلور موجب پراکنده شدن موج الکترونی می شود که نتیجه آن بروز مقاومت در مقابل جریان است.بالای صفر مطلق اتم ها در حال ارتعاش هستند و از موقعیت تعادل خود به مقدارهای مختلفی تغییر مکان می یابند ؛ به علاوه اتم های خارجی و نقصهای دیگر که به طور آماری توزیع شده اند نیز می توانند تناوبی بودن بلور را کاملا مختل کنند. نوسانات حرارتی و هرگونه ناخالصی یا ناکاملی هر دوموجب پراکنده شدن الکترون های رسانش می شود که نتیجه آن بروزمقاومت الکتریکی است.

نقص در تناوبی بودن بلور ------- پراکنده شدن موج الکترونی --------- مقاومت

اکنون برای ما روشن است که چرا مقاومت الکتریکی وقتی فلزی یا آلیاژی سرد می شود کاهش می یابد . وقتی که دما کاهش یابد ارتعاشات حرارتی الکترون ها کم شده و الکترونها ی رسانش کمتر پراکنده می شوند. کاهش مقاومت تا دمایی که برابر یک سوم دمای دبی جسم است به صورت خطی است. اما هر چه از این دما پایین تر برویم تغییرات مقاومت با دما به تدریج کندتر می شود. برای فلزی کاملا خالص که در آن فقط ارتعاشات حرارتی شبکه مانع حرکت الکترون ها می شود، با نزدیک شدن دما به صفر مطلق مقاومت بایستی به صفر نزدیک شود.

لکن این مقاومت صفر که نمونه ای فرضی و کاملا بی عیب ، به هنگام رسیدن دمای آن به صفر مطلق از خود نشان می دهد پدیده ابررسانایی نیست . واقعیت این است که نمونه فلزی واقعی نمی تواند کاملا خالص باشد و همیشه دارای مقداری ناخالصی است. بنا بر این نه تنها ارتعاشات اتم های شبکه الکترون ها را پراکنده می کنند بلکه ناخالصی ها نیز موجب پراکنده شدن الکترون ها می شوند که این پراکندگی دوم کم وبیش مستقل از دما است. در نتیجه مقاومت باقی مانده معینی وجود دارد که حتی در پایینترین ئما نیز باقی خواهد ماند. هر اندازه که ناخالصی فلز بیشتر باشد این مقاومت باقی مانده نیز بزرگتر خواهد بود.

به هر حال بعضی از فلزات رفتار جالبی را از خود نشان می دهند به این معنی که وقتی آنها را سرد کنیم مقاومت الکتریکی آنها طبق معمول کاهش می یابد اما دما با رسیدن به مقدار معینی که چند درجه ای بالای صفر مطلق خواهد بود ناگهان مقاومت الکتریکی خود را کاملا از دست می دهند. در چنین حالتی گفته می شود که فلز به حالت ابررسانش گذار کرده است . گذار به حالت ابر رسانش حتی در مواردی کهناخالصی آنقدر زیاد است که مقاومت باقیمانده ی خیلی بزرگی را در حالت غیر ابررسانش ایجاد می کند امکان پذیر است.


کتاب مقدمه ای بر ابررسانایی ترجمه ذکتر ضیایی
این کتاب یکم کم یاب شده ولی من خوندمش واقعا کتاب جالبی هست در سطح متوس به بالا.

[امیرعلی بلورچیان]

پاسخ : مفاهیم اولیه برق

انواع دیودهای قدرت

بسته به مشخصه های بازیابی و روشهای ساخت دیودهای قدرت را به سه گروه می توان تقسیم کرد.

۱-دیودهای استاندارد یا همه منظوره

۲-دیودهای بازیابی معکوس

۳-دیودهای شاتکی

دیودهای همه منظوره

دیودهای یکسوکننده همه منظوره زمان بازیابی معکوس نسبتا زیادی دارند که در حدود ۱μs است و در کاربردهای سرعت پایین بکار می روند که زمان بازیابی چندان اهمیت ندارد محدوده جریان این دیودها از کمتر از ۱ آمپر تا چند هزار آمپر و محدوده ولتاژ ۵۰ ولت تا حدود ۵۰ کیلو ولت می باشد . این دیودها معمولا به روس دیفیوژن ساخته می شوند . با این وجود یکسو کننده های آلیاژی که در منابع تغذیه دستگاههای جوشکاری بکار می روند از لحاظ هزینه به صرفه ترند و محدوده کاری آنها تا ۳۰۰ آمپر و ۱۰۰۰ ولت می رسد.

دیودهای بازیابی معکوس

دیودهای بازیابی سریع زمان بازیابی کوچک در حدود ۵μs دارند. این دیودها در مدارهای مبدل های dc به dc و dc به ac که سرعت بازیابی اغلب اهمیت بحرانی دارد بکار میروند. محدوده جریانی کارکرد این دیودها از کمتر از یک آمپر تا چند صد آمپر و محدوده ولتاژشان از ۵۰ ولت تا حدود ۳ کیلو ولت است.

برای محدوده بالای ۴۰۰ ولت دیودهای بازیابی سریع معمولا به روش دیفیوژن ساخته می شوند و زمان بازیابی بوسیله دیفیوژن طلا یا پلاتین کنترل می شود.برای مخدوده ولتاژ کمتر از ۴۰۰ ولت دیود های اپی تکسیال سرعت کلید زنی بیشتری نسبت به دیود های دیفیوژنی دارند. دیود های اپی تکسیال ژهنای بیس کمی دارند که باعث می شود زمان بازیابی کوچکی در حدود ۵۰ns داشته باشند .

دیودهای شاتکی

مشکل ذخیره بار در پیوند p-n در دیودهای شاتکی حذف با به حداقل رسیده است.این کار از طریق یک سد پتانسیل که میان یک فلز ویک نیمه هادی وصل می شودانجام می پذیرد. یک لایه فلزی روی یک لایه اپی تکسیال باریک از سیلیکون نوع n قرار داده می شود.سد پتانسیل رفتار یک پیوند p-n شبیه سازی می کند. عمل یکسو سازی فقط به حامل های اکثریت بستگی دارد و در نتیجه حامل های اقلیت اضافی برای ترکیب شدن وجود ندارند. اثر بازیابی منحصرا به خاطر ظرفیت خازنی خود پیوند نیمه هادی است.

این مباحث با الکترونیک صنعتی هم مربوط میشن مدیر بخش اگه تمایل داشتن یک کپی از این پست رو در اون قسمت در بحث مربوطش قرار بدند.

[hafezroom]

پاسخ : مفاهیم اولیه برق

سلام... .. من دانشجوی سال سوم برق قدرتم. البته عاشق نویسندگی و ادبیات هستم و بیشتر وقتم رو در زمینه نوشتن صرف می کنم، اما تقریبا یکی دو هفته پیش به صورت اتفاقی به رشته ی خودم علاقه مند شدم ( به خاطر صحبت با یکی از فارغ التحصیل های شاغل تو زمینه قدرت)..... برای اطلاع باید بگم که قصد ادامه تحصیل در کارشناسی ارشد رو ندارم و می خواهم وارد بازار کار بشم. اما هنوز چیزهای پایه ای و اساسی برق رو نمی دونم... البته توضیحات شما رو در بسیاری سایت های دیگه که قصد ارایه برق به زبان ساده دارند خونده بودم (حالا نمی دونم چه کسی اول اونها را نوشته؟).... به هر حال می خواستم شما لطف کنید، من رو راهنمایی کنید... ( برای پیدا کردن مقالات فارسی در زمینه برق و همیچنین کتابهای کاربردی برق)....(مثلا همه ما دیود، سلف، ترانزیستور و ... رو می شناسیم اما به جز فرمول های حفظی چیزه خاصی در مورد کاربرد و نحوه عملکرد و استفاده از اونها نمی دونیم)...... قبلا از لطف شما متشکرم......

[فرشاد اکرمی]

پاسخ : مفاهیم اولیه برق

سلام دوست عزیز....
فکر نمی کنی یه نمه زود به فکرش افتادی؟؟؟؟ (شوخی )
هر موقع ماهی رو از آب بگیری تازس!! شما اگر می خو ای بری وارد بازار کار بشی یه مسئله و اگر می خوای ادامه تحصیل بدی یه مسئه!!!
به نظر من همین کتابا که تو دانشگاه درس می دن خوبن ... البته اینم بگم که که این کتابا حکم استارت رو دارن !!!
مثلا یه درس در مورد حفاظت هست... بیشتر استادا جزوه می گن ... ولی دیگه ادم میدونه منظور از حفاظت توی برق چیه و می تونه بره دنبالش!!

بهتر از همه اینه که بری یه کتابخونه عضو بشی(چون کتابهای برق خیلی گرونن)
اگر هم می خوای وارد بازار کار بشی حتما باید بری یه جا کار کنی ... این درسی که الان تو دانشگاه به ما میدن، از همه چی هست ولی کم!!
چون بازار کار برای برق یه عالمه شاخه داره.. یعنی هر کسی تویه بخشی فعالیت داره ... بیشتر بخشهای خصوصی و تجاری توی کارهای مدار فرمان و تابلو برق و plc و سیم کشی هستن .... سیم پیچی هم خودش واسه خودش عالمیه!!! باید ببینی واقعا می خوای وارد بازار کار بشی ، به کدوم سمت می خوای بری ؟؟؟؟؟ اگر می تونی و جائی رو سراغ داری به نظر من الان تابلو فرمان از هر کار دیگه ای هم زحمتش کمتره هم واسه خودش ابهتی داره. حتی با خوب یاد گرفتن تابلو فرمانها قدم تو راه plc هم می تونی بزاری!!!

اگر هم انگلیسیت خوبه... بهترین مرجع همین اینترنته!!!
ببین به چه مبحثی علاقه داری تا برات چند تا کتاب معرفی کنم ....

[hafezroom]

پاسخ : مفاهیم اولیه برق

آستان ما و سر ارادت دوست............... که هر چه بر سر ما می رود، ارادت اوست
دوست عزیز از توجه شما خیلی متشکرم. حتما خواست خدا بوده که بعد از این همه دوری از جو درس و تحصیل دوباره وارد این دنیا بشم. و استارتم رو با بزرگورانی مثل شما بزنم.
احتمالا خیلی از درست دور شدم و به خاطر همین الان نمی دونم به کدوم یک از شاخه های برق-قدرت علاقه دارم. اما می دونم که خیلی مشتاق یاد گرفتن هستم.... الان می خواهم از اول شروع کنم؛ یعنی چیزهای پایه ای برق را به صورت مفهومی بفهمم.... یه نگاه گذرایی به نوشته ها و مقالات شما داشتم، اما تقریبا به صورت تخصصی و در مورد یک مبحث خاص نوشته شده اند. که فکر می کنم الان برای من زود باشه.... دوست دارم اگه وبلاگی می شناسید که بیسیک برق (مثل فرق سه فاز و تکفاز، مفهوم و تاثیر اختلاف فاز و از این قبیل نکات) را در خودش داره، به من معرفی کنید، تا بعد از خوندن اونها و با توجه به فرمایش شما (خوندن کتاب های درسی خودمون) بتوانم قدم به قدم به سطح بقیه دوستان و مباحث مطرح شده نزدیک بشم.......... راستی ابوی ما مترجم هستن اما ما از زبان اجنبی! بی بهره ایم، پس اگه مطالب فارسی باشند خیلی ما رو اذیت نکردید...... در آخر باید بگم که خیلی از آشنایی با شما خوشحال شدم و دیگه اینکه ریش و قیچی دست شماست، شما هر مطلبی برای ما در نظر بگیری، مطمئنا با جون و دل می خونیمش.......

[فرشاد اکرمی]

پاسخ : مفاهیم اولیه برق

سلام به شما دوست عزیز 380 ولتی 
مثل اینکه شما تمایل زیادی برای رفتن به بازار کار رو دارید ولی برای انتخاب تخصص دو دل موندید....
اگر شما بیشتر به فکر رفتن به بازار کار هستید... بهتره که بیشتر رو دروس کارگاهی زوم کنید...

برای سیم پیچی دو کتاب توی بازار هست با نام سیم لاکی پارس... هم در مورد سیم پیچی موتور و هم در مورد سیم پیچی ترانس....

برای سیم کشی و مدار فرمان کتابی به اسم ( مدارهای الکتریکی و طرز کار آنها --- نوشته او.کراسه --- ها.نگل --و ترجمه سام کیان) وجود داره که توش همه چیز در مورد سیم کشی ساختمان و مدارفرمانهای مختلف و حتی الکترونیک صنعتی وجود داره)*من به شخصه این کتاب رو تحسین می کنم*

برای درک بهتر مکانیزم انواع ماشینهای الکتریکی 2 کتاب از همه بهترن (بیشتر تئوری هستند)
ماشینهای الکتریکی (نوشته پی.سی.سن)
ماشینهای الکتریکی مخصوص (دکتر محمد رضا فیضی- مهندس کامران خفافی)
* کتاب ماشینهای الکتریکی چاپمن به علت یکسری ایرادها دیگه توی دانشگاهها به عنوان کتاب مرجع معرفی نمیشه....
* کتاب ماشینهای الکتریکی مخصوص ، تنها کتاب به زبان فارسی در مورد ماشینهای مخصوصه و یه یارانه حسابی هم دانشگاه بهش داده و ارزون هم هست ... چون تازه چاپ شده به همه کسانی که برق قدرت می خونن این کتاب رو پیشنهاد می کنم که بخونن

چون بیشتر منابع انگلیسی هستند و ترجمه های تخصصی با معمولی کلی فرق می کنه یه کتاب هم هست که دیکشنری تخصصیه...
فرهنگ نوین الکترونیک، ارتباطات برق (ترجمه مهندس شکری هراتی)

اگر می تونی و یا آشنائی داری یه سری هم به هنرستانهای برق بزن .... واقعا محشرند!!! کتاب کارگاههای سیم پیچی
کارگاههای سیم کشی
کارگاههای برق صنعتی
این کتابهای کارگاهی هنرستانها واقعا محشرند .. من مثل اینارو تا به حال جائی ندیدم!!




متاسفانه بیشتر این کتابها توی کتابخونه ها نیستن و به نظر من بهترین کتابهای برق هستند .. من به شخصه تمام مشکلاتم رو با اینها می تونم رفع کنم... البته اینا بهترین کتابها هستند .. کلی کتاب دیگه هم دارم ولی اینا گلچینشونن!! اگر در مورد سیستمهای قدرت هم چیزی بخوای می تونم کتاب معرف یکنم .. اونارو معرفی نکردم چون بیشتر حالت تئوری دارن و کسی به صورت شخصی برای این کارها وارد بازار کار نمیشه(به غیر از فروش قطعات) و تقریبا مراکز کاری اینجور تخصصها دولتی هستند و وقتی وارد سیستمشون میشی خودشون از اول یه دوره آموزشی می زارن....

دوستی با افراد مجرب و اشخاصی که واقعا مهارت دارند رو هیچ موقع فراموش نکن... چون از اونها تجربه هائی رو یاد میگیری که تو هیچ کتابی وجود نداره!!!!
سعی هم بکن که تو اوقات بیکاری یه جائی بری کار کنی … بهترین دانشگاه محل کاره!! چون هرچه بیشتر به صورت عملی کار کنی مباحث بیشتر برات قابل درک می شن…

اگر باز هم کمکی خاستی بروبچ انجمن خوشحال می شن اگر بتونن بهت کمک کنن…..

[امیرعلی بلورچیان]

پاسخ : مفاهیم اولیه برق

سیگنالهای DC , AC



AC به معنی جریان متناوب و DC به معنی جریان مستقیم می باشد . این دو مولفه گاهی به سیگنالهای الکتریکی ( مثلاً ولتاژ ) هم که جریان نیستند اطلاق می شود . بنابراین سیگنالهای الکتریکی جریان یا ولتاژی هستند که منتقل کننده اطلاعات ( که معمولا ولتاژ میباشد ) هستن

سیگنالهای متناوب در یک مسیر منتشر میشوند و سپس تغییر مسیر می دهند و این عمل دائماً تکرار می شود . یعنی ابتدا یک سیکل مثبت و بعد یک سیکل منفی و به همین ترتیب تکرار می شوند .

یک ولتاژ متناوب دائماً بین مثبت و منفی تغییر میکند و بصورت موجی تکرار میشود .

به هر تغییرات بین مثبت و منفی ، یک سیکل گفته می شود و واحد آن هرتز می باشد . در ایران وسائل الکتریکی با فرکانس 50 هرتز کار می کنند .

شکل بالا شکل موج یک منبع تغذیه متناوب است که به آن موج سینوسی اطلاق می شود و به شکل پائین از آنجا که مستقیماً بین مثبت و منفی تغییر می کند ، شکل موج مثلثی اطلاق می شود .

سیگنالهای متناوب برای راه اندازی وسائلی از قبیل لامپ ها و گرم کننده ها بکار می روند ولی اکثر مدارهای الکتریکی برای کار نیاز به یک ولتاژ مستقیم دارند که در زیر به آن اشاره شده است .


جریان مستقیم همیشه در یک مسیر جاری می شود ( همیشه مثبت و یا همیشه منفی است ) ولی ممکن است میزان آن کاهش یا افزایش پیدا کند .

باتری ها و رگولاتورها ولتاژ مستقیم می دهند و این ولتاژ برای مدارهای الکترونیکی مناسب است . اکثر منابع تغذیه شامل یک تبدیل کننده ترانسفورماتوری هستند که جریان اصلی غیر مستقیم را به یک جریان غیر مستقیم کم و بی خطر تبدیل می کنند .

سپس این جریان کم و بی خطر توسط مدارات یکسو کننده جریان از غیر مستقیم به مستقیم تبدیل می شود . البته این ولتاژ مستقیم یک ولتاژ متغییر می باشد و برای مدارهای الکترونیکی مناسب نیست و لذا برای صاف کردن سطح ولتاژ مستقیم از یک خازن استفاده می شود تا ولتاژ مستقیم برای مدارات الکترونیکی حساس قابل استفاده شود .

در شکل مقابل بالا شکل موج یک ولتاژ مستقیم ثابت و یکنواخت که از طریق باتری تامین میشود نشانداده شده است .

شکل وسط یک ولتاژ مستقیم با صاف کننده سطح ولتاژ ( خازن ) است که مناسب بعضی از مدارهای الکترونیکی می باشد .و شکل پائین یک ولتاژ مستقیم بدون استفاده از خازن را نشان می دهد

مشخصات سیگنال های الکتریکی

همانطور که بیان شد ، سیگنالهای الکتریکی ولتاژ یا جریانی هستند که انتقال دهنده اطلاعات که معمولا ولتاژ است ، هستند .

در نمودار مقابل مشخصات مختلفی از سیگنال الکتریکی نشان داده شده است . یکی از این مشخصات فرکانس است که به تعداد سیکل ها در ثانیه اطلاق می شود .

Amplitude ماکزیمم ولتاژی است که سیگنال دارد و Peak voltage نام دیگری برای Amplitude است .

پیک تو پیک ( Peak-peak voltage ) دو برابر مقدار پیک ولتاژ می باشد .

دوره تناوب ( Time period ) زمانی است که برای طی شدن یک سیکل کامل نیاز است . این زمان بر حسب ثانیه اندازهگیری می شود و در زمانهای خیلی کوتاه از واحد های میکروثانیه هم استفاده می شود .

فرکانس ( Frequency ) به تعداد سیکل ها در هر ثانیه اطلاق می شود و واحد آن هرتز است . در اندازه گیری فرکانس های بالا از واحد های کیلوهرتز و مگاهرتز نیز استفاده می شود .



در ایران فرکانس شبکه برق 50 هرتز است بنابراین دوره تناوب برابر است با 20 میکروثانیه .

1/50 = 0.02s = 20ms.

هر کیلو هرتز برابر با هزار هرتز و هر مگاهرتز برابر را یک میلیون هرتز است .

1kHz = 1000Hz و 1MHz = 1000000Hz.



در ولتاژ غیر مستقیم ، ولتاژ از صفر شروع و به پیک مثبت می رسد و دوباره به صفر رسیده و سپس به پیک منفی می رسد و لذا در بیشتر اوقات ، ولتاژ از مقدار پیک ولتاژ کمتر است . لذا از یک مقدار موثر استفاده می کنیم که همان RMS است . مقدار ولتاژ RMS برابر است با 0.7 ولتاژ پیک

VRMS = 0.7 × Vpeak and Vpeak = 1.4 × VRMS

ارزش یا معیار RMS یک ارزش موثر ولتاژ یا جریان متغییر می باشد ، بدین معنی که این ولتاژ تاثیر اصلیش در مدار معادل آن مقدار است . بعنوان مثال یک لامپ که به ولتاژ 6 ولت RMS متصل شده ، همان مقدار روشنائی را دارد که اگر به یک ولتاژ 6 ولت مستقیم متصل می شد .به هر حال نور لامپی که با ولتاژ 6 ولت RMS روشن شود ، کمتر است از نور لامپی که با 6 ولت مستقیم روشن شود . چون ولتاژ موثر 6 ولت غیر مستقیم برابر است با 2/4 ولت یعنی برابر با 2/4 ولت مستقیم نور می دهد .

بحث ولتاژ موثر این فکر را بوجود می اورد که مقدار RMS نوع دیگری از میانگین است ولی بخاطر داشته باشید که این مقدار قطعاً میانگین نیست . در واقع ولتاژ یا جریان میانگین غیر مستقیم ، صفر خواهد بود . چون بخش های مثبت و منفی سیگنال هم را خنثی می کنند و وقتی میانگین می گیریم ، میانگین براببر با صفر خواهد بود . بنابراین ولتاژ RMS قطعاً یک ولتاژ میانگین نیست .
اینک این سوال پیش می اید که یک ولتمتر AC چه مقداری را نشان می دهد ، مقدار موثر یا مقدار پیک ولتاژ ؟

پاسخ این است که ولتمترهای AC مقدار موثر ولتاژ یا جریان را نشان می دهند در ولتاژهای مستقیم هم مقدار موثر DC نشانداده می شود .

سوال دیگری که مطرح است این است که بطور مثال 6 ولت مستقیم دقیقاً چه معنائی دارد ، مقدار موثر یا مقدار پیک ولتاژ معنی دارد ؟

در این موارد اگر منظور پیک ولتاژ باشد معمولاً قید می شود و در غیر اینصورت منظور مقدار موثر خواهد بود . برای مثال وقتی می گوئیم 6 ولت AC به معنی 6 ولت موثر است که پیک ولتاژ آن 8/6 ولت است .

در ایران ولتاژ 220 ولت برای مصارف عمده الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد ، این به معنی 220 ولت موثر بوده و پیک آن حدود 320 ولت است .

منبع :www.mashhadkit.com

[امیرعلی بلورچیان]

پاسخ : مفاهیم اولیه برق

فیوز چیست ؟
مقاومت الکتریکی و جریان در مدار

جریان الکتریکی در رسانای متصل به مدار بنابر قانون اهم از روی مقاومت رسانا و ولتاژ دو سر آن معین می شود. برای یک ولتاژ معین ، هر چه مقاومت رسانای داده شده بیشتر باشد جریان کمتر است. مثلاً مقاومت لامپ های التهابی معمولی نسبتاًزیاد است ( صدها اهم ). و از این رو جریانی که از آنها می گذرد کم است (چند دهم آمپر) .

کوتاه شدگی مدار

اگر سیم ها را با اتصال فرعی به لامپ متصل کنیم. مدار فرعی با مقاومت بسیار کم بدست می آید. و جریان خیلی شدید می شود. در این مورد گفته می شود که مدار کوتاه بوجود آمده است. مدار کوتاه بطور عام هر اتصال کم مقاومتی در دو سر منبع جریان الکتریکی است. جریان های شدیدی که در مدار کوتاه ظاهر می شود فوق العاده خطرناک هستند و به علت آنکه سیم ها شدیداً گرم می شوند برای منبع جریان بسیار زیان آورند.

محافظت سیم ها از کوتاه شدگی مدار

برای محافظت سیم ها از کوتاه شدگی مدار ، فیوز استفاده می شود فیوز ها سیم های نازک مسی اند یا سیم هایی که از فلزات زود گداخت مثل سرب ساخته شده اند. که به طور سری به مدار حامل جریان متصل می شوند. و طوری در نظرگرفته می شوند که اگر جریان از مقدار مشخص شده بیشتر شود ذوب می شود. نمودار طرح وار زیر طرز کار فیوز را شرح می دهد وقتی که سیم ها توسط تکه سیم مسی متصل شوند مدار کوتاه فیوز بطور سریع ذوب شده و مدار قطع می شود.

ساختمان فیوز فشنگی با توپی پیچی

این فیوز رایجترین نوع از فیوزهاست که به کار برده می شود. منشا اصلاح فیوزی به توپی چینی که در سطح بیرونی فیوز قراردارد، مربوط است، که سیم با نقطه ذوب پایین در آن قراردارد. توپی مانند سرپیچ لامپ در سر پیچ پیچانده می شود و پس در هر کوتاه شدن مدار تعویض می شود.

معمولا ، یک فیوز یا دسته فیوزهایی به اتصال های تامین کننده جریان در یک ساختمان یا هر پارتمانی متصل می شود. گاهی فیوزها را در جعبه مستقلی قرارمی دهند. فیوزپریزی در ساختمان جعبه فیوز وجود دارد که باید با عبور جریان 3تا 5A ذوب می شود، فیوز پارتمان با عبور جریان 15تا 20A ذوب می شود. در حالیکه فیوز یک ساختمان برای جریانهای خیلی شدیدتر چند صد آمپر تنظیم می شود.

ساختمان فیوز با توپی پیچی

1. توپی چینی

2. سیم با نقطه ذوب پائین

3. جای فیوز

[امیرعلی بلورچیان]

پاسخ : مفاهیم اولیه برق

LCD چیست ؟
آموخته ایم که ماده سه حالت جامد ، مایع و گاز دارد که به تازگی هم دو حالت دیگر به آن اضافه شده است. جامدات شکل خاصی دارند، یعنی مولکولهای آنها موقعیت خاصی نسبت به یکدیگر داشته و نمی توانند آزادانه به هر سو حرکت کنند . ولی مولکول های مایعات چنین قیدی نسبت به هم ندارندو در کل حجم آن در حرکت اند . کریستالهای مایع موادی هستند که ظاهر مایع دارند، اما مولکولهای آنها آرایش خاصی نسبت به یکدیگر دارند ، درست مانند جامدات که در شکل هم به راحتی دیده می شود. به همین دلیل کریستال مایع خصوصیاتی شبیه به مایع و جامد داشته و به همین دلیل با چنین اسم متناقضی خوانده می شوند . این مواد به شدت به دما حساس اند و اندکی حرارت لازم است تا آنها را به مایع واقعی درآورد و یا اندکی سرما تا به معمولی تبدیل شود. به همین دلیل است که LCD ها در مقابل تغییرات دما عکس العمل نشان داده و به عنوان دماسنج طبی استفاده می شوند . جالب این است که به دلیل همین حساسیت نمی توان از کامپیوترهای کیفی یا نظایر آن در هوای بسیار سر و یا مثلاً در آفتاب داغ ساحل دریا استفاده کرد . در این وضعیت معمولاً LCD ها عکس العمل های عجیب و غریبی از خود نشان می دهند .

انواع مختلفی از مواد شناخته شده اند که در دمای معمولی چنین خصوصیاتی دارند. اما دسته ای از آنهاهستند که به جریان الکتریسیته هم حساس هستند و مولکولهای آن متناسب با جریان برق ورودی می چرخند و تغییر زاویه می دهند . این خصوصیت عجیب اثر جالبی هم دارد. وقتی نور از درون یک کریستال مایع این چنین عبور کند، پلاریزاسیون یا قطبش آن هم جهت با مولکولهای کریستال می شود . از همین خاصیت برای LCD ها استفاده شد. با این توضیح که چون کریستالهای مایع شفاف و هادی الکتریسیته هستند ، به راحتی می توان آنها را در جریان الکتریسیته قرار داد و نور را از آن عبور داد. برای این کار به جز کریستال مایع به 2 تکه از این شیشه پلاروید یا قطبشگر هم نیاز است. احتمالاً این شیشه ها را دیده اید. اگر دو تکه از این شیشه ها را روی هم قرار دهید. نور به راحتی از آن عبور می کند . اما وقتی یکی از آنها را 90 درجه نسبت به دیگری بچرخانید ، دیگر نور رد نمی شود . این اتفاق به این دلیل روی می دهد که هر شیشه نو را فقط در جهت خاص محور خود عبور می دهد . اگر دو شیشه هم محور باشند نور به راحتی عبور می کند اما اگر محورها با هم زاویه 90 درجه داشته باشند نور رد نخواهد شد

برای ساخت LCD دو شیشه پلاروید را با 90 درجه اختلاف نسبت به یکدیگر قرار می دهند و یک کریستال مایع بین آنها می گذارند . وقتی کریستال به جریان برق وصل نباشد؛ نور از قطبشگر اول می گذرد و وارد کریستال مایع می شود جهتش 90 درجه تغییر کرده و به همین دلیل از قطبشگر دوم هم عبور کرده و به چشم می رسد. اما وقتی که جریان به کریستال وصل باشد ،نور دیگر چرخشی نخواهد داشت و نمی تواند از کریستال دوم عبور کند . ساختن یک LCD همان طور که در بالا توضیح داده شد، بسیار ساده تر از آن است که به نظر می آید . فقط به یک ساندویچ شیشه و کریستال نیاز داریم. اما همین ساندویچ ساده 80 سال پس از کشف کریستالهای مایع ساخته شد. کریستال مایع را یک گیاه شناس اتریشی در سال 1888 برای اولین بار در حین ذوب جامدی از مشتقات آلی کشف کرد . اما اولین LCD را یک کارخانه آمریکایی در سال 1968 ساخت . تکنولوژی ساخت LCD هر روز متکامل تر شده و جای بیشتری در صنایع امروز به خود اختصاص می دهد . البته هنوز هم تحقیقات برای ساخت نمونه های بهتر و کاراتر این وسیله ادامه دارد.

منبع :جام جم و ملاصدرا

[امیرعلی بلورچیان]

پاسخ : مفاهیم اولیه برق

آشنایی با الکترونیک - تقسیم جریان
سوال :

اگر جریان تابعی از ولتاژ و مقاومت است پس چرا مثلا یک باطری ولتاژش 12 ولت است و جریانش 1 آمپر و برای یک باطری دیگر ولتاژ 12 ولت ولی جریان 2 آمپر است؟ در واقع تا وقتی مقاومتی به باطری وصل نشده چطوری جریان آن را تعیین میکنند؟

جواب :

وقتی برای یک باطری یا یک آدابتور یا هر منبع ولتاژ دیگر جریانی تعیین میکنند منظور حداکثر جریانی است که ما میتوانیم از منبع دریافت کنیم.

چرا نمیتوانیم از یک منبع هر چقدر که دوست داریم جریان بگیریم ؟

( در ادامه مثال لیوان) ضعف جریان دهی بر میگردد به پمپی که بالای لیوانها بود. فرض کنید میخواهیم بیشتر از ظرفیت لیوانها از آنها جریان بگیریم.

شیر آب پایین لیوانها را تا جایی که میتوانیم باز میکنیم در ضمن لوله ها را هم تا جایی که میتوانیم گشاد انتخاب میکنیم .( یعنی مقاومت را تا جایی که توانستیم کاهش دادیم ) ، گفتیم هر چه مقاومت سر راه جریان را کمتر کنیم جریان عبوری بیشتر میشود. در این صورت میشود آنقدر مقاومت رواکم کرد که جریان به بینهایت نزدیک بشود.

ولی این اتفاق نمیافتد چون ما فقط میتوانیم لوله پایین لیوانها را گشاد کنیم اما شیلنگ بالای لیوانها را نمیتوانیم. قدرت و سرعت آن پمپ را هم نمیتوانیم تغییر دهیم پس چه اتفاقی میافتد ؟

با این کاری که ما انجام دادیم به سرعت آب از لیوان پر به سمت لیوان نصفه سرازیر میشود و سطح آبشان به یک اندازه میشود. در این زمان کوتاه پمپ بالایی قادر نیست که سطح آبها را مثل همان وضعیت اول نگه دارد . چرا ؟ ( چون خودش هم دارای یک مقاومت است . همان مقاومت شیلنگ و پمپ )(گفتیم تمام رساناها یه مقدار مقاومت دارند) پس چه اتفاقی میافتد ؟

اختلاف سطح آبها کم میشود که اگر مقاومت لوله پایینی را تا حد صفر برسانیم اختلاف سطح آبها نیز به صفر میرسد. در مدار الکتریکی هم همینطور میشود یعنی اگر بیشتر از حد مجاز از یک منبع جریان بکشیم ولتاژش افت میکند و اگر مقاومت را تا حد صفر برسانیم ولتاژ دو سر منبع هم صفر میشود.
منبع ایده آل چیست؟


این منبع وجود خارجی ندارد.

منبع ایده آل به منبعی میگویند که هر چقدر جریان بخواهیم بتوانیم از آن بگیریم بدون اینکه ولتاژ خروجیش کم شود.

پس یک منبع معمولی (غیر ایده آل ) را میتوان مانند یک منبع ایده آل درنظر گرفت که یک مقاومت با آن سری شده و باعث محدود شدن جریان دهی منبع میشود.(گفتیم که مقاومت باعث محدود کردن جریان میشود ) که به این مقاومت مقاومت داخلی منبع گویند در واقع این مقاومت داخلی درون هر منبعی وجود دارد اما نه به شکلی که ما فرض میکنیم (سری) بلکه در ذات هر مولد وجود دارد .

نتیجه گیری : هر گاه از یک منبع جریان بگیریم ولتاژ آن منبع مقداری افت میکند (کم میشود) و این افت ولتاژ به علت وجود مقاومت داخلی آن است .

پس بین دو منبع که ولتاژ آنها با هم برابر است آن منبعی که مقاومت داخلیش کمتر است میتواند انرژی بیشتری به ما بدهد.

چگونه مقاومت باعث افت ولتاژ میشود ؟


گفتیم که که هر گاه مقاومتی بر سر راه یک مدار قرار بگیرد باعث محدود کردن (کاهش دادن ) جریان عبوری از آن مدار میشود .

و این را هم قبول داریم که قانون اهم یک قانون اثبات شده است و هیچگاه عوض نمیشود .

در مدار شکل جریان عبوری از مقاومت 6 آمپر است . بعد یک مقاومت 2 اهم دیگر نیز به مدار اضافه میکنیم .

طبق قانون اهم چون مقاومت دوبرابر شد جریان نصف میشود (مقاومت/ولتاژ=جریان)

سوال :

به هر کدام از مقاومتها چند ولت رسیده ؟


آیا دو سر مقاومت R1 همون ولتاژ قبلی یعنی 12 ولت وجود دارد که باعث شده جریان 3 آمپر از آن عبور کند؟

اگر بگوییم که همان ولتاژ اولی یعنی 12 ولت که قانون اهم را به هم زدیم چون اگر دوسر مقاومت 2 اهمی ولتاژ 12 ولت قرار بدیم جریان 6 آمپر از آن عبور میکند ولی در اینجا جریان 3 آمپر است پس نتیجه میگیریم که در مدار دوم ولتاژ کمتری دوسر مقاومت R1 قرار گرفته که طبق فرمول (جریان * مقاومت = ولتاژ) 3 * 2 = 6 یعنی در مدار دوم فقط 6 ولت دو سر مقاومت R1 قرار گرفته (از افت ولتاژ منبع صرفنظر کردیم )

سوال:

برای بقیه ولتاژ چه اتفاقی افتاد؟

بقیه ولتاژ هم به مقاومت R2 رسیده چون مقدار این مقاومتها با هم برابر است در نتیجه ولتاژی که به آنها میرسد هم با هم برابر است.

این یک قانون است که هر چه مقاومت بیشتر باشد ولتاژی هم که به آن میرسد بیشتر است.

مثال لیوان آب:

گفتیم به ولتاژ الکتریکی فشار الکتریکی هم میگویند که منظور همان فشاریست که به الکترونها وارد میشود تا آنها را به حرکت در بیارود.

در مثال آبی-لیوانی هم این فشار آب که باعث حرکت آب میشود وقتی یک شیر سر راه یک لوله پرفشار قرار میدهیم آن شیر فشار آب را کم میکند. اصطلاحا میگوییم فشار را میشکند. این موضوع را بارها تجربه کردید .

وقتی با شیلنگ آب میپاشید شیر را تا آخر باز میکنید که جلوی فشار آب را نگیرد تا بتوانید آب را به مسافت دور تری بپاشید پس با کم و زیاد کردن شیر آب میتوانید فشار آب را به هر اندازه ای که میخواهید تنظیم کنید.

شیر هم که نقش همان مقاومت را داشت (در مثالهای قبل) پس مقاومت هم مثل شیر باعث افت فشار الکتریکی میشود.

دانستیم که مقاومت R2 باعث افت ولتاژ شده پس هر مقاومتی که در مدار وجود دارد، مقداری از ولتاژ منبع را تقلیل میدهد.

منبع :s-ta-p.persianblog.com

[امیرعلی بلورچیان]

پاسخ : مفاهیم اولیه برق

آشنایی با الکترونیک - توان چیست؟
منبع تغذیه ای که جریانش بیشتر باشد میتواند کار بیشتری انجام دهد یا منبع تغذیه ای که ولتاژش بیشتر باشد ؟

گفتیم که ولتاژ باعث حرکت الکترونها میشود که حرکت الکترونها همان جریان میباشد .

در منابع تغذیه یک مقاومت داخلی وجود دارد که باعث میشود در هنگام تغذیه نمودن یک مصرف کننده ولتاژ منبع تغذیه کاهش یابد پس قدرت یک منبع تغذیه به دو عامل بستگی دارد یکی ولتاژش و دیگری مقاومت داخلی اش .

حالا میخواهیم ببینیم که چگونه برای یک منبع تغذیه جریان تعیین میکنند ؟

وقتی میگویند مثلاً : یک باطری یا یک آدابتور 12 ولت و 2 آمپر است یعنی اینکه اگر جریان 2 آمپر از این منبع تغذیه دریافت کنیم کاهش ولتاژش در حدود 5 - 10 درصد است که این مقدار کاهش ولتاژ تاثیر چندانی بر روی مدارات ندارد حالا اگر بیشتر از این مقدار جریان از منبع تغذیه بگیریم (مصرف کننده های بیشتری به آن وصل کنیم ) این کار دو پی آمد دارد یکی اینکه ولتاژ مورد نیاز را به مانمی دهد (ولتاژش کاهش میابد) و دوم اینکه به خود منبع تغذیه آسیب وارد میشود .

معمولاً ولتاژ منابع تغذیه را کمی بیشتر انتخاب میکنند که در حالت کار معمولی که جریان متوسطی از آن گرفته میشود ولتاژش به ولتاژ اصلی برسد مثلاً یک منبع تغذیه را که ما به عنوان منبع 12 ولتی خریداری میکنیم در حالتی که هیچ مصرف کننده ای به آن وصل نیست اگر با ولتمتر ولتاژش را اندازه گیری کنیم حدوداً 14 ولت را نشان میدهد .

چرا در حالتی که منبع به هیچ مصرف کننده ای وصل نیست مقاومت داخلی ولتاژ را افت نمیدهد ؟

چون که مقدار ولتاژی را که مقاومت داخلی افت میدهد به مقدار جریان عبوری از منبع تغذیه بستگی دارد که در این حالت چون جریان صفر است افت ولتاژی هم وجود ندارد .

نتیجه گیری کلی :

هر منبع تغذیه دو کمیت دارد ، یکی ولتاژ و دیگری قابلیت جریان دهی (حداکثر جریان مجاز) که بستگی به مقاومت داخلی اش دارد پس قدرت کلی منبع تغذیه به این دو کمیت وابسته است لذا برای تعیین قدرت یک منبع کمیت سومی نیز بوجود می آید که توان نام دارد و واحد آن وات (W) است که از حاصلضرب جریان و ولتاژ بدست می آید یعنی توان یک منبع 12 ولتی 2 آمپر 24=12*2 وات است که نشان دهنده قدرت آن میباشد .

هر چه توان یک منبع بیشتر باشد حجم و وزن آن نیز بیشتر میشود . فرق باطری ماشین با 8 عدد باطری 1.5 ولتی سری(باطری قلمی) در این است که اگر با 8 عدد باطری 1.5 ولتی بتوانیم حداکثر 2 لامپ 12 ولتی را روشن کنیم با باطری ماشین دست کم 50 عدد از همان لامپ را میتوان هم زمان روشن کرد زیرا مقاومت داخلی باطری ماشین خیلی کم است و وقتی جریان زیادی از آن دریافت میکنیم کاهش ولتاژش کم است ولی در باطری قلمی وقتی بیشتر از 2 یا 3 لامپ به آن وصل میکنیم ولتاژش کاهش یافته و نور لامپها کم میشود.

برای محاسبه مقدار افت ولتاژ از همان رابطه اهم استفاده میکنیم

V=R*I

طبق این رابطه مقدار افت ولتاژ دو سر مقاومت با تغییر جریان تغییر میکند.

برای هر عنصری که در یک مدار الکتریکی وجود دارد میتوان توان را محاسبه کرد بطور کلی دو نوع توان در یک مدار وجود دارد 1- توان تولیدی که توسط منبع تغذیه تولید میشود 2- توان مصرفی که توسط مصرف کننده ها مصرف میشود ، در یک مدار همیشه توان تولیدی با توان مصرفی برابر است ((در صورت صرفنظر کردن از تلفات سیمهای رابط))

توانی که یک مقاومت مصرف میکند به جریان عبوری از آن بستگی دارد که طبق رابطه زیر محاسبه میشود :

W=R*I^2

بطور کلی سه فرمول برای توان میتوان نوشت :

W=V^2/R

W= V*I

W=R*I^2

[امیرعلی بلورچیان]

پاسخ : مفاهیم اولیه برق

روش های انتقال اطلاعات
noise یک انرژی در قالب امواج الکترومغناطیسی است و از انجایی که غیرقابل تفکیک است نمیتوانیم انرا کنترل کنیم و از ایجاد ان جلوگیری نماییم .
صدای انسان نیز مانند noise حالت انرژی دارد منتهی بدلیل قابلیت تفکیک ان ( اگر قابل تفکیک نبود صدا ها را نمیشنیدیم )میتوان انرا کنترل کرد همانطور که قبلا نیز گفته شد صدای انسان بین 300 تا 3400 هرتز میباشد .
از انجایی که Noise با پهنای باند نسبت مستقیم دارد برای کنار امدن با ان باید از پهنای باند کمتری استفاده کرد .
امواج چه در عوامل طبیعی مانند نور خورشید و چه در عوامل غیر طبیعی مانند لامپ فلورسنت دارای noise است .
درست است که Noise غیرقابل کنترل است اما میتوان با مدلی که برای noise وجود دارد در محیط ازمایشگاهی مقدار ان در یک کانال را بدست آورد .
تا اینجا با مفهوم bandwidth : BW اشنا شدیم اما مفهوم دیگری به نام baud rate وجود دارد که توسط ریاضی دان سوئدی به نام baud تعریف شد .
به تعداد تغییرات ارزشی بر حسب ولتاژ یا جریان در ثانیه baud rate گویند .
در پهنای باند 4 کیلوهرتز باید بتوانیم بیشترین اطلاعات را با بیشترین سرعت انتقال داد از انجایی که سرعت با پهنای باند ارتباط مستقیم دارد هر چه پهنای باند را بیشتر کنیم سرعت نیز افزایش میابد . baud rate ارتباط مستقیمی با سرعت دارد .
baud rate : تعداد تغییرات ارزشهای درون یک کانال در هرثانیه که این تغییر ارزش بر حسب جریان الکتریکی آمپر و یا ولتاژ ( ولت) است ر ا bound rate میگویند .
اطلاعات در قالب سیگنالهای الکتریکی منتقل میشوند ( جریان إ¾إ¾إ¾إ¾إ¾ ولتاژ)
برای مثال :آاگر یک ثانیه طول میکشد تا اطلاعات ما به مقصد برسد تعداد ولتاژها شمرده میشود مثلا ( 5v , 4.5 v 3 v , 4v ) که در نتیجه دارای 4 ارزش خواهد بود .
تغییر ارزش ها در کانال وابسته به آنالوگ یا دیجیتال بودن اطلاعات است .
این تغییرات ارزشها بدلیل حضورNoise در کانال است .
اگر n ارزش در یک کانال داشته باشیم گوییم baud rate کانال n است .
Bit Rate نرخ انتقال کانال :
فرض کنید در یک کانال baud rate معادل n داشته باشیم . روی هر یک از این n ارزش میتوانیم k بیت اطلاعات برای انتقال قرار دهیم .
bit rate توسط Niqu suit تعریف شد .
Bit rate = n * K ( bit )

k تعداد بیتها و n تعداد تغییر بر حسب ثانیه است
.
بیشترین bit rate در کانالی وجود دارد که Noise ندارد و یا سیگنال انتقال اطلاع در ان از نوع آنالوگ است .
MBR = 2*H*log v

در فرمول فوق پایه لگاریتم 2 است

MBR مخفف Maximum Bit Rate میباشد .که بیشترین نرخ انتقال نامیده میشود .
H پهنای باند کانال است که برای صدای انسان 4 کیلو هرتز است .
v سطح رمزگذاری اطلاعات کد شده است که بسته به این دارد که چه نوع اطلاعاتی به کار برده ایم .
اگر coding اطلاعات از نوع hex باشد 16 سطح داریم .
در نتیجه v میشود تعداد سطوح اطلاعات .

چون غالبا اطلاعات در واحد باینتری کد میشوند v عموما 2 است . در نتیجه :
2 * 4000 * log 2 = MBR = 8 Kbps

هشت کیلو بیت حداکثر نرخ انتقال در کانال بدون noise آنالوگ است .
خطوط تلفنی که ما از انها استفاده میکنیم انالوگ هستند .
بنابراین در یک کانال معمولی noise دار که انتقال اطلاعات در ان انالوگ است MBR از فرمول زیر بدست می اید . بنابراین انتقال اطلاعات در کانال مستقل از V کدینگ است .
MBR = H * LOG (1+S/N) bps

s قدرت سیگنال اطلاعات در کانال بر حسب وات میباشد .
n قدرت نویز داخلی کانال است .
s/n میتوان به نسبت تضعیف اطلاعات رسید .

بر اساس استاندارد ITU-T در سراسر کره زمین نسبت S/N هزار است .که واحد ندارد چرا که ان دو انرژی S , N واحد وات دارند که روی کسر با یکدیگر زده میشوند .
4*LOG(1+1000) = 30 kBPS = 28800 bps = 28.8 Kbps

حداکثر سرعت تلفن در بهترین شرایط کاری 28.8 کیلو هرتز است .
مودم 56 کیلوبایتی : این مودم قادر است در دوسمت SEND / RECEIVE با حداکثر سرعت خط تلفن کار کند .
در سیم تلفن که به صورت TWISTED PAIR میباشد اگر نام یک سیم را A بگذاریم و نام سیم دیگر را B بگذاریم :
صدا روی کانال A منتقل میشود چه من صحبت کنم چه طرف مقابل .
صداروی کانال B منتقل میشود جه من دریافت کنم چه طرف مقابل .

هر جا سرعت پایین رود NOISE بالا می اید .
هر جا سرعت بالا رود NOISE پایین می اید

بین BW و Bit Rate رابطه مستقیم وجود دارد .
bit per second = 1/s = Hz
1 Hz = 1/s = 1 bps

هر سرعت bps به مقدار پهنای باند 1 hz احتیاج دارد بنابراین اگر پهنای باند 30 کیلوهرتز باشد ان کانال میتواند 30 کیلو بیت بر ثانیه شود و
اگر مثلا 1 mhz میشود با سرعت 1mbps در کانال منتقل شود .
فرستنده سیگنال اطلاعاتی قدرتی معادل P اندیس t وات دارد که با نماد TX نمایش داده میشود .
گیرنده سیگنال اطلاعاتی همان اطلاعات را با قدرتی کمتر که با نماد P اندیس r وات است که noise باعث کاهش ان شده است دریافت میکند .
N = P(transmitter) – P(receiver)

اگر از طرفین معادله فوق لگاریتم( پایه 10 ) بگیریم طرفین دارای بعدی با واحد دسی بل dB میشوند :
10log N = 10 log Pt/Pr

پایه لگاریتم فوق 10 است . در نتیجه رابطه فوق N بر حسب دسی بل میشود .
به رابطه فوق رابطه عملکرد کانال میگویند . که بیانگر ان است که ایا کانال در مقابل noise مناسب است یا خیر .
هر گاه یک طرف کانال در اختیار نباشد ( مانند ارتباطات ماهواره ای ) ان را نسبت به قدرتی مرجع سنجش میکنند .
مرجع میتواند دارای noise باشد .
N@dB = 10 log P/P(ref)

N@dB را بخوانید N بر حسب دسیبل .
در فرمول فوق پایه لگاریتم 10 است که P میتواند قدرت فرستنده باشد یا دریافت کننده اما P(reference) مربوط به قدرت مرجع است که بر حسب وات یا میلی وات میتواند باشد .
جهت کنترل Noise باید سرعت انتقال اطلاعات را افزایش داد .
باین صورت که سیگنال اطلاعاتی را به کمک سیگنال دیگری حمل میکنند که این سیگنال دوم حامل سیگنال اول است که به آن Carrier Signal یا سیگنال حامل گویند .
Siکه Signal Information است سیگنال اطلاعات است که به انS اندیس c یا همان Signal Carrier اضافه ( ضرب) میشود این عملیات در فرستنده (modulator) رخ میدهد . به سیگنال محصول سیگنال S(m) یا Signal Modulated میگویند . این سیگنال تغییر یافته وارد محیط انتقال میشود و پس از انکه با noise ترکیب شد به دستگاه دریافت کننده میرسد . در ان دستگاه که به ان demodulator نیز گفته میشود یک صافی noise موج را به S(m) تبدیل میکند انجا S(c) از S(m) کم میشود و سیگنال تبدیل به همان سیگنال اولیه S(i) تبدیل میشود ...
S(m) میتواند آنالوگ یا دیجیتال باشد .

[hamidak1]

پاسخ : مفاهیم اولیه برق

خیلی عالیه :job:
اگه ادامه میدادین تا سطح حرفه ای یه منبع برای مبتدی ها بود که حرفه ای بشن

[امیرعلی بلورچیان]

پاسخ : مفاهیم اولیه برق

سعی می کنم تا حدی ادامه بدم منتها در تاپیک های کجزا....اینطوری فکر کنم خیلی قاطی پاتی میشه من خودم حوصلم نمیاد تاپیک به این بلندی رو بخونم....
ولی حتما ادامه خواهد داشت