تبلیغات
دانشنامه المپیاد فیزیک - آموزش علوم سوم راهنمایی (درس نهم، جریان الکتریکی) بخش اول
دانشنامه المپیاد فیزیک
فیزیک راهی برای کشف، شناخت و بکارگیری آفرینش
صفحه نخست       پست الکترونیک          تماس با ما              ATOM            طراح قالب
گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من
درباره وبلاگ


به نام خدا؛
خدایی که می داند بنده اویم حال آنکه من فراموش کرده ام او خدای من است.
با عرض سلام
من امید ظریفی دانش آموز دبیرستان تیزهوشان شهید صدوقی یزد هستم و به شـما خوش آمد می گویـــم . این وبـلاگ جــهت یادگیری آسان و آمادگی علاقه مندان برای شرکت در المپیاد فیزیک می باشد و شامل مطالب علمی و خلاصه درسها و نمونه سوالات مختلف می باشد. امیدوارم این مطالب برای شما فیزیک دوستان مفید واقع شود. منتظر انتقادات و پیشنهادات سازنده تان هستیم.

.:قال رسول الله صلی الله علیه و آله : ما العِلْمُ اِلّا مَا حَوَاهُ الصَّدْرُ:.

.:علمی واقعی و مفید است كه در درون انسان لمس شود و فقط ذهنی نباشد:.
(بحارالانوارج 74ص 168)

مدیر وبلاگ : امید ظریفی
آیه قرآن
نویسندگان
نظرسنجی
آیا قصد شرکت در المپیاد فیزیک را دارید؟




جریان الكتریكی

 

جریان الكتریكی در واقع همان حركت بارهای الكتریكی است.

 

انرژی الكتریكی نسبت به سایر انرژی های دیگر مزایای دارد:

1- این انرژی به آسانی به انرژی های دیگر مانند گرما، انرژی مكانیكی، صوت و نور تبدیل می شود.

2- انرژی الكتریكی را به سهولت می توان قطع یا برقرار كرد.

 

انواع جریان الكتریسیته:

در وسایل برقی دو نوع جریان الكتریسیته مورد استفاده قرار می گیرد.

1- جریان مستقیم (D.C):

جریان مستقیم همیشه در یك جهت حركت می كند.

 

2-جریان متناوب(A.C):

جهت جریان متناوب در هر ثانیه بارها تغییر می كند.

برای آنكه جریان الكتریكی برقرار بماند، باربه یك مسیر بسته نیاز دارد، تا در آن شارش كند. مسیری كه بارها در آن حركت می كنند. «مدار الكتریكی» نامیده می شود.

 

توجه: برای نمایش قطعه های متداولی كه در مدارهای الكتریكی به كار می روند، از نمادهای ویژه ای استفاده می شود.

 

 

هر مدار الكتریكی ساده، شامل یك مولد،لامپ، كلید و سیم های رابط است. هرگاه در مدار كلید بسته شود جریان الكتریكی برقرار می شود و لامپ روشن می شود.

 

سیم های مخصوص سیم پیچی از دو قسمت درست شده اند. یك قسمت، رشته های باریكی هستند كه در داخل قرار دارند و قسمت دیگر روكش آن است قسمت مركزی از یك نوع فلز(معمولا مس) تشكیل شده است و قسمت خارجی آن پلاستیكی است.

 

به موادی كه جریان برق را از خود عبور می دهند رسانا می گویند. تمام فلزات از جمله مس رسانا هستند.

در مواد رسانا تعداد بی شماری الكترون آزاد وجود دارد. این الكترونها با جابه جا شدن در داخل رسانا، باعث جابه جایی بارالكتریكی از داخل رسانا می شوند.

 

به موادی كه جریان برق را از خود عبور نمی دهند، نارسانا می گویند. روكش پلاستیكی سیم وبیش تر غیر فلزات نارسانا هستند، در اجسام نارسانا به تعدادی كافی الكترون آزاد برای جابه جایی وجود ندارد، در نتیجه وقتی به یك جسم نارسانا الكترون اضافه یا كاسته می شود جسم دارای بارالكتریكی می شود و بارالكتریكی در همان محل، ساكن باقی می ماند و جابه جا نمی شود.

 

اختلاف پتانسیل الكتریكی:

در یك مدار الكتریكی، در صورتی كه مدار به درستی بسته شده باشد؛ جریان الكتریكی به وجود می آید و لامپ روشن می شود. برای به وجود آمدن جریان الكتریكی وجود قوه یا باتری ضروری است.

 

به قوه و باتری مولد جریان الكتریكی گفته می شود. در یك مولد صورتی از انرژی به انرژی الكتریكی تبدیل می شود. مولدها انواع متفاوتی دارند:

1- پیل شیمیایی:

در پیل های شیمیایی، انرژی حاصل از یك واكنش شیمیایی به انرژی الكتریكی تبدیل می شود. هر پیل ساده از دو میله غیر هم جنس رسانا تشكیل یافته كه در محدوده ای از اسید یا باز یا نمك كه به آن الكترولیت می گویند فرو برده شده است.

یك پیل ساده از دو تیغه رسانا (الكترودهای) متفاوت مس و روی ساخته شده است كه در درون آن محلول رقیق سولفوریك اسید قرار دارد. وقتی دو تیغه بایك رشته سیم به هم متصل شوند روی در اسید حل می شود و جریان الكترون ها در سیم از روی به طرف سیم برقرار می شود.

تیغه ی روی را كه دارای بار منفی است قطب منفی یا الكترود منفی و تیغه مس را كه بارالكتریكی مثبت است قطب مثبت یا الكترود مثبت می نامند.

 

2- پیل خشك:

پیل هایی كه در چراغ قوه مورد استفاده قرار می گیرند، پیل خشك می نامند.

ظرف محتوی الكترولیت از روی ساخته شده است كه خود قطب منفی پیل را تشكیل می دهد. قطب مثبت آن میله ای از جنس كربن است. الكترولیت آن خمیری از آمونیوم كلرید (نشادر) و یك ماده ژلاتینی است. برای جلوگیری از خشك شدن خمیر قسمت بالای پیل را با یك ورقه فیبر توسط قیر كاملا مسدود می كنند.

هر مولد جریان الكتریكی دارای یك مشخصه به نام ولتاژ یا اختلاف پتانسیل الكتریی است.

اختلاف پتانسیل الكتریكی، عامل ایجاد جریان الكتریكی در مدار است. یعنی برای ایجاد جریان در یك مدار، باید توسط یك مولد، بین دو سر مدار، اختلاف پتانسیل برقرار كنیم، جریان الكتریكی همواره از جسمی كه پتانسیل الكتریكی بیش تری دارد به جسمی كه پتانسیل كمتری دارد می باشد.

 

اختلاف پتانسیل الكتریكی را با علامت V نشان می دهند و واحد آن ولت (V) است.

اختلاف پتانسیل الكتریكی بین دو نقطه را با وسیله ای به نام "ولت سنج" اندازه می گیریم.

ولت سنج همواره در مدار به شكل موازی با بقیه اجزای مدار قرار می گیرد.

 

نكته: اختلاف پتانسیل بین پایانه های قوه ی معمولی برابر 5/1 ولت, باتری ماشین های معمولی 12 ولت و كامیون ها 24 ولت یا بیش تر است.

شدت جریان الكتریكی:

در شكل مقابل سیم رسانایی نشان داده شده است. در قسمت "الف" وقتی در دو سر رسانا اختلاف پتانسیل وجود ندارد الكترونهای آزادی كه در مدت زمان مشخصی از مقطع AA' از راست  به چپ در حركت اند با الكترونهای آزادی كه در همان زمان از همان مقطع از چپ به راست در حركت اند برابرند یعنی به طور متوسط بار خالصی كه از مقطع AA' یا هر مقطع عرضی دیگر رسانا می گذرد، در یك مدت زمان مشخص برابر صفر است.

هنگامی كه دوسر رسانا را به باتری وصل می كنیم، بین دو سر آن اختلاف پتانسیل الكتریكی اعمال می شود، مولد با صرف انرژی الكترونهای آزاد را وادار به حركت می كند و می گوییم جریان الكتریكی برقرار است. (شكل ب)

   (الف)

     (ب)

 

توجه: در مایعات و گازها یونهای مثبت و منفی و الكترونها اما در رساناهای فلزی تنها الكترونهای آزاد    می توانند شارش كنند.

 

نكته: نسبت بار الكتریكی شارش شده از هر مقطع مدار به زمان شارش بار، یعنی آهنگ شارش بارالكتریكی را شدت جریان الكتریكی می گویند.

 

شدت جریان الكتریكی را با نماد I نشان می دهند و یكای آن آمپر است.

 q= مقدار بار الكتریكی عبوری از مدار بر حسب كولن (C)

t = مدت زمان شارش بار الكتریكی برحسب ثانیه (S)

= I شدت جریان برحسب آمپر

 

توجه: تجربه نشان می دهد كه اگر ولتاژ مولد جریان الكتریكی در یك مدار افزایش یابد، مقدار جریان الكتریكی در مدار به همان نسبت افزایش می یابد.

 

نكته1: شدت جریان هر مدار با وسیله ای به نام آمپرسنج بر حسب یكای آمپر اندازه گیری می شود.

نكته2: آمپر سنج همیشه در مدار به شكل سری (متوالی) با بقیه اجزای مدار قرار می گیرد.

 

مقاومت الكتریكی:

وقتی جریان الكتریكی از یك رسانا – مانند رشته ی درون لامپ – می گذرد، مقداری از انرژی الكتریكی به انرژی گرمایی تبدیل شده و باعث گرم شدن لامپ می شود.

وقتی در یك رسانا را به مولد وصل می كنیم، اختلاف پتانسیل الكتریكی مولد، باعث می شود كه الكترونهای آزاد، در مدار حركت می كنند. در واقع مولد به الكترونهای آزاد موجود در رسانا انرژی می دهد. با تبدیل انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی (حركتی) الكترونها در رسانا به حركت در می آیند الكترونها ضمن حركت در رسانا با ذره های سازنده ی آن برخورد كرده و در نتیجه رسانا گرم می شود. این عمل مرتبا تكرار می شود یعنی مولد به الكترونها انرژی می دهد و انرژی الكترونها در برخورد با ذره های مرتعش رسانا به گرما تبدیل می شود.

به همین دلیل بعد از مدتی كه از مولد استفاده می شود، انرژی آن تمام خواهد شد.

مقاومت رسانا در مقابل حركت الكترونها را "مقاومت الكتریكی" رسانا می گویند.

 

عوامل موثر در مقاومت الكتریكی رساناهای فلزی:

مقاومت یك رسانای فلزی در دمای ثابت به عوامل زیر بستگی دارد:

1- طول رسانا:

هر چه طول سیم بلند تر باشد مقاومت الكتریكی آن بیش تر است. به عبارت دیگر مقاومت الكتریكی باطول سیم رابطه مستقیم دارد. طول سیم را با L نمایش می دهند و یكای اندازه گیری آن متر است.

 

2- سطح مقطع رسانا:

مقاومت الكتریكی سیم های نازك بیش تر از سیم های كلفت است. به عبارت دیگر مقاومت الكتریكی با سطح مقطع سیم رابطه عكس دارد. سطح مقطع سیم را با A نمایش می دهند و یكای اندازه گیری آن مترمربع (m2) است.

 

3- جنس رسانا (مقاومت ویژه):

مقاومت ویژه ی پاره ای از رساناها مانند نقره و مس كم و پاره ای دیگر مانند تنگستن و آهن نسبتا زیاد است.

مقاومت ویژه را با ρ نمایش می دهند و یكای اندازه گیری آن اهم متر (W.m)است.

با توجه به مطالب گفته شده، مقاومت یك رسانا از رابطه ی زیر به دست می آید.

 

R مقاومت الكتریكی است و برحسب "اهم" اندازه گیری می شود.

واحد مقاومت به افتخار خدمات علمی (گئورك زیمون اهم) نامگذاری شده است و نماد آن W (امگا) می باشد.

مقاومت الكتریكی رسانا را با وسیله ای به نام "اهم متر" اندازه می گیرند.

اگر این وسیله، همراه با ولت سنج و آمپر سنج یك دستگاه را تشكیل دهند آوومتر "AVO metre" نامیده می شود. (A برای اندازه گیری آمپر، V برای ولت و o برای اهم است)

 





نوع مطلب : آموزش علوم سوم راهنمایی، 
برچسب ها :
          
پنجشنبه 8 فروردین 1392





آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
امکانات جانبی