مفهوم الکتریسیته در تجهیزات الکتریکی – قسمت دوم

در قسمت اول از مقاله بررسی مفهوم الکتریسیته در تجهیزات الکتریکی، مفاهیم پایه ای و مهم مربوط به الکترونیک را بررسی کردیم و همچنین با مفهوم و اهمیت الکتریسیته ساکن آشنا شدیم. حال در این بخش قصد داریم به مفاهیم مربوط به الکتریسیته جاری بپردازیم.

در مقابل الکتریسیته ساکن، الکتریسیته جاری وجود دارد که ما در الکترونیک با الکتریسیته جاری سر و کار داریم. البته در اتفاقاتی مانند رعد و برق، در واقع الکتریسیته ساکن به الکتریسیته جاری تبدیل می شود.

نکته مهمی که در مورد الکترون های آزاد وجود دارد، این است که الکترون های آزاد علاقه دارند که در همه نقاط به صورت یکنواخت قرار بگیرند.

مفهوم جریان الکتریکی:

اگر دو جسم رسانا با بار مخالف در تماس با یکدیگر قرار بگیرند، الکترون های آزاد، از جسم با بار منفی به سمت جسم با بار مثبت حرکت می کنند تا غلظت الکترون ها در دو جسم یکسان شود.  همین موضوع پایه و اساس الکتریسیته و برق می باشد.

هنگامی که الکترون های آزاد از نقطه ای به نقطه ی دیگر جسم حرکت می کنند تا بار الکتریکی به صورت یکنواخت در جسم قرار گیرد، به همین حرکت الکترون های آزاد، جریان الکتریکی گفته می شود.

جریان الکتریکی به شرایط بارداری بین دو نقطه و شرایط مسیری که بار در آن جریان دارد، بستگی دارد.  منظور از شرایط بارداری ولتاژ یا اختلاف پتانسیل و منظور از شرایط مسیر، مقدار مقاومت آن است که در ادامه بررسی می کنیم.

جریان الکتریکی را با نماد “I” نمایش می دهند و واحد اندازه گیری آمپر A است.

ما برای تولید جریان الکتریکی در یک مدار نیاز به یک منبع داریم که این منبع از میدان الکتریکی حاصل می شود.

در واقع بین بارهای مثبت و منفی میدان الکترواستاتیکی به وجود می آید و این میدان می تواند بار را به حرکت در آورد. هر چه تعداد بارهای مثبت و منفی بیشتر باشد و همچنین بار مثبت و منفی به یکدیگر نزدیک تر باشند، قدرت میدان نیز بیشتر خواهد بود. که جهت میدان الکتریکی از بار مثبت خارج شده و به بار منفی وارد می شود.

مفهوم ولتاژ الکتریکی:

اگر بار منفی تحث تاثیر یک میدان الکتریکی قرار بگیرد، در خلاف جهت میدان حرکت می کند(یعنی به سمت مثبت) و اگر یک بار مثبت در یک میدان الکتریکی قرار بگیرد، در جهت میدان حرکت می کند.

انرژی که در یک میدان و یا مدار الکتریکی ناشی از بارهای مثبت و منفی ذخیره شده، را انرژی پتانسیل الکتریکی می گویند. که این انرژی می تواند باعث حرکت الکترون های آزاد شود.

ولتاژ در واقع توصیف کمی از اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه از یک میدان الکتریکی است.

در توضیح دیگر از ولتاژ، نیروی محرکه و منبع انرژی است که می تواند الکترون های آزاد را به حرکت درآورد و باعث ایجاد جریان الکتریکی شود.

همان طور که بیان شده، در یک ماده رسانا الکترون های آزاد می توانند به راحتی از اتم ها جدا شوند. همان طور که در این تصویر میبینید، الکترون های آزاد در همه بخش های ماده رسانا وجود دارند، ولی چون هیچ انرژِی به آنها داده نمی شود، مسیر حرکتی مشخصی ندارند.

حال در صورتی که این ماده رسانا در یک میدان الکتریکی و تحت تاثیر اختلاف پتانسیل الکتریکی که ناشی از وجود این میدان در بخش های مختلف ماده رسانا ایجاد شده، قرار بگیرد، همه الکترون های آزاد موجود در آن، در یک جهت مشخص، یعنی خلاف جهت میدان الکتریکی شروع به حرکت می کنند.

حال اگر اختلاف پتانسیل الکتریکی را توسط یک باتری که منبع اصلی ذخیره انرژی الکتریکی می باشد، به جسم رسانا مانند یک سیم مسی اعمال کنیم، همان طور که گفته شد، الکترون های آزاد از سر منفی باتری به سمت سر مثبت باتری که خلاف جهت میدان است، حرکت می کنند.

در مدارات الکترونیکی ما جهت حرکت جریان را هم جهت با میدان الکتریکی و خلاف جهت حرکت الکترون ها در نظر میگیرند.

حال در این مدار اگر ما یک لامپ را در مسیر حرکت جریان الکتریکی قرار دهیم، عبور جریان از لامپ باعث روشن شدن آن می شود. در واقع ما ساده ترین مدار الکتریکی را درست کرده ایم.

یکی از اصطلاحاتی که همیشه و در همه جا در الکترونیک می شنویم، مدار الکتریکی است.

در واقع هر مسیر بسته ای از جریان الکتریکی که به دلیل اختلاف پتانسیل الکتریکی به وجود می آید، مدار الکتریکی گفته می شود.

جریان الکتریکی از وسایل و قطعات موجود در این مدار بسته عبور میکند و به همین علت هر مولفه برقی باید در مسیر مدار قرار بگیرد تا عملکرد خود را نشان دهد.

یک مدار الکتریکی از بخش های مختلفی ساخته شده که عبارتند از:

منبع تغذیه: منبع تغذیه که قطعه محرک یا تغذیه کننده کل مدار می باشد که اختلاف پتانسیل مورد نیاز مدار را فراهم می کند، برای مثال می توان به باتری اشاره کرد.

سیم های رابط: سیم های ارتباط دهنده مدار که در واقع شامل یک ماده رسانای الکتریسیته مانند مس می باشد.

مصرف کننده و بار: مصرف کننده ها المان های مختلفی هستند که در مسیر جریان و مدار قرار میگیرند مانند: لامپ، بلندگو، گرما و…

سایر المان های مداری: مانند دیود، مقاومت، خازن و سایر موارد از این دست.

خب ما در این دو مقاله، به صورت کامل مطالب مربوط به مفهوم الکتریسیته در تجهیزات الکتریکی را بیان کردیم. امیدواریم که این مطالب برای شما مفید واقع شوند.

لطفا نکات، انتقادات و پیشنهادات خود را در جهت بهبود مطالب سایت با ما در میان بگذارید.