• بازدید : 54 views
  • بدون نظر
این فایل در ۷۰صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

جریان الکتریکی در برق ، 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
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 برق و الكتريسيته
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 ‘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:
  • بازدید : 53 views
  • بدون نظر
این فایل در ۲۲۸صفحه درقالبpdfتهیه شده وشامل موارد زیر است:

 الکتريسيته، برگرفته شده از کلمه يوناني: ήλεκτρον ، اثري است که به دليل موجوديت بار الکتريکي پديد مي‌آيد و همراه با مغناطيس يکي از نيروهاي پايه در فيزيک به نام الکترومغناطيس را تشکيل مي‌دهد.  الکترومغناطيس شاخه‌اي از علم فيزيک است که به مطالعه‌ي پديده‌هاي الکتريکي و مغناطيسي و ارتباط اين دو با هم مي‌پردازد. توصيف‌گر پديده‌هاي الکترومغناطيسي در فيزيک کلاسيک قوانين ماکسول است. در سال ۱۱۹۹-۱۸۲۰ هانس کريستان اورستد (۱۷۷۷ – ۱۸۵۱) مشاهده کرد که جريان الکتريکي در يک سيستم مي‌تواند عقربه قطب نماي مغناطيسي را تحت تأثير قرار دهد. بدين ترتيب الکترومغناطيس به عنوان يک علم مطرح شد. اين علم جديد توسط بسياري از پژوهشگران که مهمترين آنان مايکل فاراده بود تکامل بيشتري يافت. جيمز کلرک ماکسول قوانين الکترومغناطيس را به شکلي که امروزه مي‌شناسيم ، در آورد. اين قوانين که معادلات ماکسول ناميده مي‌شوند.
الکترومغناطیس شاخه‌ای از علم فیزیک است که به مطالعهٔ پدیده‌های الکتریکی و مغناطیسی و ارتباط این دو با هم می‌پردازد. از طرفی یکی از ۴ نیرو بنیادی طبیعت است .الکترومغناطیس توصیف‌گر بیشتر پدیده‌هایی است(به جز گرانش) که که در زندگی روزمره اتفاق می‌افتد.الکترومغناطیس همچنین نیرویی است که الکترون‌ها و پروتون‌ها را در داخل اتم‌ها پیش هم نگه می‌دارد. نیروی الکترومغناطیس است که در هر دو تجلی میدانهای الکتریکی و میدانهای مغناطیسی می‌باشد هر دو جنبه‌های ساده اما مختلف از الکترومغناطیس هستند و از این رو ذاتا یه یکدیگر مربوط اند. بنابراین ، تغییر میدان الکتریکی تولید میدان مغناطیسی و برعکس تغییر میدان مغناطیسی تولید میدان الکتریکی می‌کند این اثر به نام القای الکترومغناطیسی است ، و اساس عمل برای ژنراتورهای الکتریکی ، موتورهای القایی و ترانسفورماتورها می‌باشد . میدانهای الکتریکی معلول چند پدیده‌های الکتریکی معمول هستند مانند:پتانسیل الکتریکی (مانند ولتاژ باتری) و جریان الکتریکی (مانند جریان برق). میدانهای مغناطیسی معلول نیروی مربوط با مغناطیس هستند. نیروی الکترومغناطیسی از طریق تبادل ذراتی به نام فوتون‌ها و فوتون‌های مجازی عمل می‌کند. مفاهیم نظری الکترومغناطیس منجر به توسعه نسبیت خاص توسط آلبرت اینشتین در سال ۱۹۰۵ شده‌است.
تاریخچه الکترومغناطیس
در ایتدا تصور بر این بود که الکتریسیته و مغناطیس به عنوان دو نیروی جدا از هم عمل می‌کنند. با این حال این تغییر دیدگاه ، با انتشار رساله الکتریسیته و مغناطیس جیمز کلارک ماکسول در تاریخ ‘۱۸۷۳ است که در آن نشان داده می‌شود تعامل بارهای مثبت و منفی توسط یک نیروی تنظیم می‌شد. چهار اثر عمده ناشی از این تداخلات ، به وضوح توسط آزمایش‌ها نشان داده شده‌اند ، وجود دارد: ۱-نیروی الکتریکی جذب و یا دفع کننده بارها توسط یک دیگرمتناسب با معکوس مربع فاصله بین آن‌ها است. ۲-قطب مغناطیسی همیشه به صورت جفت توسط خطوط میدان مغناطیسی به هم متصل می‌شوند : قطب شمال مغناطیسی به قطب جنوب مغناطیسی متصل است. ۳-جریان الکتریکی در سیم حامل جریان ، میدان مغناطیسی دایره‌ای اطراف سیم ایجاد می‌کند، که جهت آن بسته به جهت جریان است. ۴-هنگامی که حلقه سیم به سمت میدان مغناطیسی یا دور از میدان مغناطیسی حرکت کند و یا میدان مغناطیسی به سمت نزدیک شدن ویا دور شدن از آن نقل مکان کند ، جهت آن بسته به جهت جریان در آن جنبش است

زمانی که هانس کریستین Ørsted در حال آماده شدن برای سخنرانی شب در ۱۸۲۰ آوریل ۲۱ بود ، مشاهدات شگفت آوری کسب کرد .او متوجه شد که سوزن قطب نما زمانی که جریان الکتریکی حاصل از باتری روشن و خاموش می‌شد، از قطب مثیت منحرف می‌گردید. این انحراف او را متقاعد کرد که، میدانهای مغناطیسی از طرف یک سیم حامل جریان الکتریکی تاثیر می‌پذیرد ورابطه مستقیم بین الکتریسیته و مغناطیس وجود دارد. به زودی او به یافته‌های خود را به چاپ رسانید که به نشان می‌داد جریان الکتریکی تولید میدان مغناطیسی حول یک سیم حامل جریان می‌کند. CGS واحد القاء مغناطیسی (oersted) است به نام و به افتخار او نامگذاری شده‌است. این اتحاد که توسط مایکل فارادی مشاهده، توسط جیمز کلارک ماکسول گسترش، و تا حدی توسط reformulated الیور Heaviside و هاینریش هرتز تکمیل شد.
تاریخچه پیدایش الکترومغناطیس
مبدا علم الکتریسیته به مشاهده معروف تالس ملطی (Thales of Miletus) در ۶۰۰ سال قبل از میلاد بر می‌گردد. در آن زمان تالس متوجه شد که یک تکه کهربای مالش داده شده خرده‌های کاغذ را می‌رباید. از طرف دیگر مبدأ علم مغناطیس به مشاهده این واقعیت برمی‌گردد که بعضی از سنگها (یعنی سنگهای ماگنتیت) بطور طبیعی آهن را جذب می‌کند. این دو علم تا سال ۱۱۹۹ – ۱۸۲۰ به موازات هم تکامل می‌یافتند.
در سال ۱۱۹۹-۱۸۲۰ هانس کریستان اورستد (۱۷۷۷ – ۱۸۵۱) مشاهده کرد که جریان الکتریکی در یک سیستم می‌تواند عقربه قطب نمای مغناطیسی را تحت تأثیر قرار دهد. بدین ترتیب الکترومغناطیس به عنوان یک علم مطرح شد. این علم جدید توسط بسیاری از پژوهشگران که مهمترین آنان مایکل فاراده بود تکامل بیشتری یافت.
جیمز کلرک ماکسول قوانین الکترومغناطیس را به شکلی که امروزه می‌شناسیم ، در آورد. این قوانین که معادلات ماکسول نامیده می‌شوند، همان نقشی را در الکترومغناطیس دارند که قوانین حرکت و گرانش در مکانیک دارا هستند. 
پیشگامان علم الکترومغناطیس
اگر چه تنفیق الکتریسیته و مغناطیس توسط ماکسول بیشتر مبتنی بر کار پیشینیانش بود. اما خود او نیز سهم عمده ای در آن داشت. ماکسول نتیجه گرفت که ماهیت نور ، الکترومغناطیسی است و سرعت آن را میتوان با اندازه گیریهای صرفا الکتریکی و مغناطیس تایین کرد. از اینرو اپتیک و الکترومغناطیس رابطه نزدیکی پیدا کردند. تکامل الکترومغناطیس کلاسیک به ماکسول ختم نشد.
فیزیکدان انگلیسی الیور هوی ساید (Oliver Heaviside) و بویژه فیزیکدان هلندی اچ . آ . لورنتس (H.A.Lorentz) در پالایش نظریه ماکسول مشارکت اساسی داشتند. هاینریش هرتز (Heinrich Hertz) بیست سال و اندی پس از آنکه ماکسول نظریه خود را مطرح کرد، گام موثری به جلو برداشت. وی امواج ماکسولی الکترومغناطیسی را ، از نوعی که اکنون امواج کوتاه رادیویی می‌نامیم، در آزمایشگاه تولید کرد. مارکونی و دیگران کاربرد عملی امواج الکترومغناطیسی ماکسول و هرتز را مورد استفاده قرار دادند. 

  • بازدید : 61 views
  • بدون نظر
این فایل در قالبpdfتهیه شده وشامل موارد زیر است:

مدارهای الکتریکی، از بهم پیوستن افزاره‌های الکتریکی یا نافعّال (مقاومت، خازن، القاگر، لامپ، و …) یا افزاره‌های الکترونیکی یا فعّال (دیود، ترانزیستور، IC، و …) یا ترکیبی از آن دو پدید می‌آید؛ چنانکه دست کم یک مسیر بسته را ایجاد کنند و جریان الکتریکی بتواند در این مسیر بسته جاری شود.
اگر عنصرها مشکّل مدار الکتریکی باشند، «مدار الکتریکی» نامیده می‌شود، و اگر عنصرها الکتریکی و الکترونیکی باشند، مدار الکترونیکی است.
هرمدار الکتریکی از مؤلّفه‌های اصلی زیر تشکیل شده است:
یک منبع تغذیه‌ی الکتریکی مانند باتری یا مولّد؛
سیم‌های رابط: سیم‌ها یا نوارهای ارتباط‌دهنده‌ی مدار، از یک مادّه‌ی خوب رسانای الکتریسیته مانند مس تشکیل می‌شوند.
«مصرفگر» یا بار[۱]: وقتی می‌گوییم یک مدار الکتریکیْ تشکیل شده است که اتصال‌دهنده‌ها و سایر افزاره‌ها، یک حلقه‌ی بسته را پدید آورده باشند. تنها در این صورتست که جریان برق برقرار می‌شود.
افزاره‌های مداری: همچون خازن، مقاومت، القاگر، تَرادیسَنده و دیود.
مدارهای الکترونیکی به همراه مدارهای الکتریکی دو دستهء کلی از مدارات به‌شمار می‌روند. در مدارهای الکتریکی محیط حرکت الکترون و به طور کلی جنس تشکیل دهنده اجزا مدار به هیچ عنوان اهمیت ندارند، بلکه، رابطه ریاضی بین ولتاژ و جریان این اجزای الکترونیکی مهم هستند. در حقیقت، در تحلیل این مدارها کمتر به ساختمان این قطعات توجه می‌شود.
برعکس مدارهای الکتریکی، مدارهای الکترونیکی علاوه بر رابطه ریاضی ولتاژ و جریان قطعه، به محیط عبور الکترون توجه کرده و در کل این جنس و نحوه ساخت اجزا است که خیلی اهمیت دارد.
IC 
حروف اختصاری IC  از دو کلمه انگلیسی  Integrated Circuit به معنی مدار مجتمع گرفته شده است. پیش از اختراع IC ، مدارهای الکترونیکی ازتعداد زیادی قطعه یا المان الکتریکی تشکیل می‌شدند. این مدارات فضای زیادی را اشغال می‌کردند و توان الکتریکی بالایی نیز مصرف می‌کردند. و این، امکان به وجود آمدن نقص و عیب در مدار را افزایش می‌داد. همچنین سرعت پایینی هم داشتند. IC،  تعداد زیادی عناصر الکتریکی را که بیشتر آن ها ترانزیستور هستند، در یک فضای کوچک درون خود جای داده است و همین پدیده است که باعث شده امروزه دستگاه‌های الکترونیکی کاربرد چشمگیری در همه جا و در همه زمینه‌ها داشته باشند. 
جریان الکتریکی
جریان الکتریکی در الکتریسیته، جریان سرعت عبور الکترون ها در یک سیم مسی یا جسم رسانا است. جریان قراردادی در تاریخ علم الکتریسیته ابتدا به صورت عبور بارهای مثبت تعریف شد. هرچند امروزه می دانیم که در صورت داشتن رسانای فلزی ، جریان الکتریسیته 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 می کند) در مدار به کار می رود، I است.
 

عتیقه زیرخاکی گنج