دانلود مقاله صنعت برق - دانلود فایل
دانلود فایل فروشگاه مقالات دانشجویی
دانلود فایل دانلود مقاله صنعت برق دانلود مقاله صنعت برق
دانلود مقاله صنعت برق جریان الکتریکیدر برق
تاریخچه برق و الکتریسیته
تاریخ الکتریسیته به 600 سال قبل از میلاد می رسد. در داستانهایمیلتوس(Miletus) می خوانیم که یککهربا در اثر مالش کاه را جذب می کند. مغناطیس از موقعی شناخته شد که مشاهده گردید، بعضی از سنگها مثل مگنیتیت ، آهن رامی ربایند. الکتریسیته و مغناطیس ، در ابتدا جداگانه توسعه پیدا کردند، تا این کهدر سال 1825اورستد(Orested) رابطه ای بین آنها مشاهدهکرد. بدین ترتیب اگر جریانی از سیم بگذرد می تواند یک جسم مغناطیسی را تحت تأثیرقرار دهد. بعدهافارادهکشف کرد که الکتریسیته و مغناطیس جدااز هم نیستند و درمبحثالکترومغناطیس قرار می گیرد.
مشخصات جریان الکتریکی
از نظر تاریخی نماد جریانI ، از کلمه آلمانیIntensit که به معنی شدت است، گرفته شده است. واحد جریان الکتریکی دردستگاهSI ، آمپر است. به همین علت بعضیاوقات جریان الکتریکی بطور غیر رسمی و به دلیل همانندی با واژهولتاژ ، آمپراژ خوانده می شود. اما مهندسین از این گونه استفاده ناشیانه ، ناراضی هستند.
آیا شدت جریان در نقاط مختلف هادی متفاوت است؟
شدت جریان در هر سطح مقطعاز هادی مقدار ثابتی است و بستگی به مساحت مقطع ندارد. مانند این که مقدار آبی کهدر هر سطح مقطع از لوله عبور می کند، همواره در واحد زمان همه جا مساوی است، حتیاگر سطح مقطعها مختلف باشد. ثابت بودن جریان الکتریسیته از این امر ناشی می شود کهبارالکتریکی در هادی حفظ می شود. در هیچ نقطه ای بار الکتریکی نمی تواند روی هممتراکم شود و یا از هادی بیرون ریخته شود. به عبارت دیگر در هادی چشمه یا چاهی برایبار الکتریکی وجود ندارد.
سرعت رانش
میدانالکتریکیکه بر روی الکترونهای هادی اثر می کند، هیچ گونه شتاب برآیندی ایجادنمی کند. چونالکترونها پیوسته با یونهای هادی برخورد می کنند. لذا انرژی حاصل از شتاب الکترونها به انرژینوسانی شبکه تبدیل می شود و الکترونها سرعت جریان متوسط ثابتی (سرعت رانش) درراستای خلاف جهت میدان الکتریکی بدست می آورند.
چگالی جریان الکتریکی
جریانI یک مشخصه برای اجسام رسانا است و مانندجرم، حجم و ... یک کمیت کلی محسوب می شود. در حالی که کمیت ویژه دانستیه یاچگالی جریانj است که یککمیتبرداری است و همواره منسوب به یک نقطه از هادی می باشد. در صورتی که جریانالکتریسیته در سطح مقطع یک هادی بطور یکنواخت جاری باشد، چگالی جریان برای تمامنقاط این مقطع برابرj = I/Aاست. دراین رابطهA مساحت سطح مقطع است. بردارj در هر نقطه به طرفی که بار الکتریکی مثبتدر آن نقطه حرکت می کند، متوجه است و بدین ترتیب یک الکترون در آن نقطه در جهتj حرکت خواهد کرد.
اشکال مختلف جریان الکتریکی
در هادیهای فلزی ، مانند سیمها ، جریان ناشیاز عبور الکترونها است، اما این امر در مورد اکثر هادیهای غیر فلزی صادق نیست. جریان الکتریکی درالکترولیتها ، عبور اتمهای باردار شده به صورت الکتریکی (یونها) است، که در هر دو نوع مثبت ومنفی وجود دارند. برای مثال، یکپیلالکتروشیمیایی ممکن است با آب نمک (یک محلول ازکلرید سدیم) در یک طرف غشا و آب خالص در طرفدیگر ساخته شود. غشا به یونهای مثبت سدیم اجازه عبور می دهد، اما به یونهای منفیکلر این اجازه را نمی دهد. بنابراین یک جریان خالص ایجاد می شود.
اندازه گیری جریان الکتریکی
جریان الکتریکی را می توان مستقیما توسط یکگالوانومتر اندازه گیری کرد. اما این روش نیاز به قطع مدار دارد که گاهی مشکل است. جریان رامی توان بدون قطع مدار و توسط اندازه گیریمیدان مغناطیسیکه جریان تولید می کند،محاسبه کرد. ابزارهای مورد نیاز برای این کار شامل سنسورهای اثر هال ، کلمپگیره های جریان و سیم پیچهای روگووسکی است.
مقاومت الکتریکی
اگراختلاف پتانسیلمعینی را یک بار به دوانتهای سیم مسی و بار دیگر به دو انتهای میله چوبی وصل کنیم، شدت جریانهای حاصل درهر لحظه با هم اختلاف زیادی خواهند داشت. خاصیتی از هادی را که اختلاف مزبور راباعث می شود،مقاومتالکتریکی گویند، که آن را باR نشان می دهند و مقدار آن برابرR = V/Iاست که در آنV اختلاف پتانسیل بین دوسر سیم وI جریان الکتریکی است. واحد مقاومت الکتریکی اهم یا ولت بر آمپر می باشد.
توان الکتریکی
یک مدار الکتریکی را در نظر می گیریم که حامل جریانI وولتاژV بوده و یک مقاومتRدر آن قرار دارد. بار الکتریکیdq موقع عبور از مقاومتبه اندازهVdq ، ازانرژی پتانسیل الکتریکیخود را از دستمی دهد. طبققانونبقای انرژی ، این انرژی در مقاومت به صورت دیگری ، مثلا گرما ظاهر می شود. گردر مدت زمانdt ، انرژیdu حاصل شود، در این صورت داریم:
نوع فایل : docxتعداد صفحه : 74