عنوان : پاورپوینت الکتریسیته I
قالب بندی : پاورپوینت
تعداد اسلاید:81
همراه با شکل
محتویات
فهرست موضوعات
1- ماده و ساختار آن
2- مقاومت
3- خازنها
4- دیودها
5- ترانزیستور
6- قانون اهم
7- رله
8- مغناطیس
9- منابع الکتریکی
10- مولتی متر
11- مدارهای الکتریکی
12- توان الکتریکی
13- اصول نقشه خوانی
و . . .
مشخصات فایل
عنوان:الکتریسیته و مغناطیس
قالب بندی: word
تعداد صفحات: 25
محتویات
الکتریسیته و مغناطیس
تئوری الکترونی اتم
اثر بارهای الکتریکی بر یکدیگر و قانون کولن
میدان الکتریکی و شدت میدان
میدان الکتریکی یکنواخت
اختلاف پتانسیل و تغییرات انرژی پتانسیل
خازن
شدت جریان و مقاومت الکترکی
نیرو محرکه و محاسبه اختلاف پتانسیل و شدت جریان در مدار
توان وراندمان
مقاومت
مدارهای خازن و مقاومت
اتصال مدارها
مغناطیس
مواد
آهن ربا
نیروی وارد بر بار در میدان مغناطیسی
نیروی وارد برسیم حامل جریان در میدان مغناطیسی
نیروی حاصل از دویا چند سیم بار دار
شدت میدان در یک سیم پیچ
جریان القائی و قانون لنز
قانون القای الکترومغناطیس
محاسبه جریان خود القائی
محاسبه ضریب خود القائی
جریان متناوب
مدار جریان متناوب
توان تلف شده در مقاومت
تئوری الکترونی اتم
اتم از ذرات کوچکتری به نامهای الکترون-پروتون ونوترون تشکیل شده است که الکترونها دارای بارمنفی،پروتونها دارای بار مثبت ونوترونها بدون بارند تعداد الکترونها و پروتونهای یک اتم در حالت عادی برابرند پس بار اتم در حالت عادی برابر صفر است
تولید الکتریسته بروش مالش
اگر یک میله شیشه ای را به پارچه ابریشمی مالش دهیم هردوجسم الکتریسیته دار می شود زیرا شیشه تعدادی الکترون از دست می دهد و پارچه الکترون می گیرد پس شیشه دارای بار مثبت و پارچه به همان مقدار دارای بار منفی می گردد بار ایجاد شده در شیشه و پارچه در محل تماس باقی می ماند
اجسام رسانا و نارسانا
بعضی از اجسام مانند فلزات که الکتریسته را به خوبی از خود عبور می دهند رسانا نامیده می شود در این اجسام الکترونهای آزاد اتم براحتی در شبکه بلوری جسم حرکت می کنند و عمل رسانایی را انجام می دهند اجسامی که الکترونهای آزاد برای هدایت الکترونی ندارند و نمی توانند الکتریسیته را ازخود عبور دهند نارسانا یا عایق نامیده میشود
پخش بار الکتریکی در اجسام رسانا
اگر جسم رسانایی بر روی پایه عایقی قرار گیرد و در اثر مالش باردار شود بار تولید شده در آن در سطح خارجی پخش می شود طوریکه در لبه ها و قسمتهای نوک تیز چگالی سطحی بار بیشتر از سایر قسمتها می باشد
چگالی سطحی
مقدار بار الکتریکی موجود در واحد سطح را چگالی سطحی می نامند
مساحت خارجی جسم/مقدار بار = چگالی سطحی
اثر بارهای الکتریکی بر یکدیگر و قانون کولن
دو بار همنام یکدیگر را دفع و دو بار غیر همنام یکدیگر را جذب می کنند مقدار نیروی دافعه و جاذبه طبق قانون کولن با حاصلضرب اندازه بارها نسبت مستقیم وبا مجذور فاصله دو بار نسبت عکس دارد و به جنس محیط نیز بستگی دارد
میدان الکتریکی
قسمتی از فضای اطراف یک بار الکتریکی را که در آن آثارجاذبه و دافعه الکتریکی وجود دارد میدان الکتریکی می نامند
شدت میدان الکتریکی
شدت میدان الکتریکی در هر نقطه برابر است با نیروی وارد بر واحد مثبت الکتریکی واقع در آن نقطه
شدت میدان حاصل از یک بار نقطه ای
بار نقطه ای q
در نقاطی به فاصله r
تعیین جهت میدان الکتریکی در هر نقطه
در هر نقطه از میدان الکتریکی برای تعیین جهت میدان می توان بار مثبت آزمون را در آن نقطه فرض کرده جهت نیروی وارد بر آن را تعیین کرد که همان جهت میدان است
خطوط میدان
خطوطی فرضی هستند که در هر نقطه مماس بر بردار شدت میدان آن نقطه می باشد و جهت آن جهت میدان را در هر نقطه نشان می دهد
میدان حاصل از چند بار نقطه ای
میدان حاصل از دو یا چند بار نقطه ای عبارتست از بر آیند میدانهای حاصل از بارها در هر نقطه
شدت میدان در یک جسم هادی باردار
در یک جسم هادی باردار شدت میدان در تمام نقاط داخلی و سطح خارجی هادی برابر صفر است ولی در نقاط خارج از جسم میدان وجود دارد
میدان الکتریکی یکنواخت
میدانی است که در آن شدت میدان چه از لحاظ مقدار وچه از لحاظ امتداد و جهت ثابت باشد مانند میدان الکتریکی دو صفحه موازی نزدیک بهم
اختلاف پتانسیل بین دو صفحه v
d فاصله بین آنها
اختلاف پتانسیل
اختلاف پتانسیل الکتریکی عامل برقراری جریان از نقطه ای به نقطه دیگر است که همواره جریان از پتانسیل زیاد به پتانسیل کم برقرار است
پتانسیل صفر
در هر میدان الکتریکی نقطه ای بعنوان پتانسیل صفر یا زمین الکتریکی تعریف می شود که پتانسیل نقاط دیگر نسبت به آن نقطه سنجیده می شود
تعریف پتانسیل یک جسم بار دار
پتانسیل هر نقطه عبارتست از مقدار انرژی لازم برای ابتقال واحد بار مثبت از زمین (پتانسیل صفر)به آن نقطه
q انتقال بار از زمین
w انرژی لازم
v اختلاف پتانسل
پتانسیل مثبت ومنفی
با وصل نقطه بارداری به زمین بار مثبت از نقطه به زمین منتقل شود پتانسیل آن مثبت است و اگر از زمین به جسم منتقل شود پتانسیل آن منفی است بعبارت دیگر اگر برای انتقال واحد بار مثبت از زمین به جسمی کار مثبت انجام شود(انرژی بدهیم)پتانسیل آن جسم مثبت است و اگر کار منفی انجام شود (انرژی بگیریم) پتانسیل جسم منفی است
تغییرات انرژی پتانسیل
اگر در یک میدان پتانسیل تغییری در جهت خواسته میدان انجام شود انرژی توسط میدان آزرد می شود یعنی انرژی داخلی آن کاهش می یابد ولی اگر در خلاف جهت خواسته میدان تغییری صورت گیرد انرژی داخلی آن افزایش می یابد
پتانسیل نقاط اطراف بار نقطه ای
بر حسب تعریف، پتانسیل نقاط واقع در بی نهایت دور از بار نقطه ای را صفر فرض می کنیم و پتانسیل هر نقطه از فرمول زیر بدست می آید
توجه :پتانسیل بر خلا ف شدت میدان الکتریکی کمیتی اسکالر و دارای مقدار مثبت، منفی و یا صفر است
پتانسیل یک جسم هادی باردار
در تمام نقاط داخلی و سطح خارجی یک جسم هادی باردار پتانسیل یکسان است
R شعاع کره بار دار
و در نقاط خارج کره باردار پتانسیل از رابطه زیر به دست میآید
خازن
وسیله ای است برا ذخیره بار الکتریکی که تشکیل شده است از دو صفحه رسانا که به موازات هم قرار گرفته ودر فضای بین دو صفحه عایق و یا دی الکتریک مناسب قرار می دهند تا دو صفحه با هم تماس نداشته باشند خازن در دو وضعیت می تواند وجود داشته باشد
الف- خازن خالی یا دشارژ، یعنی دو صفحه خازن خنثی بوده و بدون بار باشد
ب - خازن پر بوده یعنی در صفحات آن دو نوع بار مساوی ولی مخالف وجود دارد در این وضعیت گفته می شود که خازن شارژ است
برای پر کردن خازن کافی است دو خوشن آن مستقیما و یا به صور غیر مستقیم به دو قطب پیلی متصل شود جوشنی که به قطب مثبت وصل است دارای بار مثبت و جوشنی که به قطب منفی وصل است دارای بار منفی می گردد
یک روش برای شارژ کردن خازن به طور غیر مستقیم است
در این حالت خازن را در مداری به یک مولد وصل می کنیم به محض آن که کلید وصل می شوددر یک لحظه مشاهده می شود که شدت جریان به حداکثر می رسد که آمپر سنج آن را نشان می دهد سپس ملاحظه می شود که با گذشت زمان هر چند کید وصل است ولی شدت جریان شروع به کم شدن می کند تا جایی که به صفر می رسد(خیلی خیلی کم می شود)
شدت جریان
مقدار الکتریسیته ای که در واحد زمان از مداری می گذرد شدت جریان نامیده می شود و واحد آن آمپر است
تعریف آمپر
یک آمپر بزرگی جریان الکتریکی در مداری است که در یک ثانیه یک کولن بار الکتریکی از مقطع مدار شارش می کند
مقدار الکتریسیته
در زمان t
شدت جریان I
مقاومت الکتریکی
در دمای ثابت نسبت اختلاف پتانسیل دو سر سیم به جریانی که از آن عبور می کند مقاومت الکتریکی سیم می نامند ( قانون اهم)
یک اهم
یک اهم مقاومت سیمی است که اگر اختلاف پتانسیل 1 ولت در دو سر آن بر قرار شود جریان 1 آمپر از آن عبور می کند
اثر دما بر مقاومت الکتریکی
افزایش دما مقاومت الکتریکی هادی های فلزی را افزایش و مقاومت هادی های غیر فلزی ونیمه هادی ها را کاهش می دهد
ضریب ازدیاد گرمایی مقاومت
مقاومت در صفر درجه سلسیوس R0
مقاومت در دمای R
برای فلزات مثبت وبرای غیر فلزات منفی است
به هر مادهای که جریان الکتریسیته را به خوبی از خود عبور دهد، رسانا یا هادی میگویند.
رساناهای متداول از سیم مسی تقریباً خالص و دارای انعطاف قابل قبول یا از آلومینیوم یا آلیاژهای مخصوص ساخته میشوند. سطح مقطع رساناها با توجه به مقدار جریان عبوری و نوع کاربرد در اندازهای گوناگون و شکلهای متفاوت درست میشود. اگر اتمی در لایهٔ آخر خود ۱ یا ۲ الکترون داشته باشد آن رسانا خواهد بود.
بهترین رساناهای الکتریکی به ترتیب گرافن، نقره ، مس، طلا و آلومینیوم هستند.
عناصر از اجزاء کوچکی بنام اتم تشکیل شده اند.اتم کوچکترین جزءیک عنصر است که خواص آن عنصر را داراست.اتم ها از دو قسمت کلی هسته ومدارات(لایه ها ) تشکیل شده اند.هسته که از پروتون ونوترون تشکیل شده است دارای بار مثبت والکترون ها بار منفی دارند بنابراین اتم ها درحالت عادی خنثی می باشند.روش توزیع الکترون ها در مدارهای خارجی میزان ثبات الکتریکی اتم را تعیین می کند آخرین لایه یا مدار الکتریکی لایه ظرفیت (لایه والانس) نامیده می شود. برای ثبات الکتریکی اتم آخرین مدار نیازمند هشت الکترون است.(به استثنای اتمی که فقط یک مدار داردوحد اکثر دارای دو الکترون است ).هر چه لایه ولانس عنصری دارای تعداد کمتری الکترون باشد از ثبات کمتری بر خور دار است والکترون ها می توانند آزادانه حرکت کنند .وقتی مثلا در یک سیم مسی تعداد زیادی اتم بطور فشرده در کنار هم قرار دارند الکترون آخرین مدار می تواند از اتمی به اتم دیگر برود اگر سیم را به دو انتهای یک باطری وصل نماییم الکترون های انباشته شده در قطب منفی باطری از طریق حرکت وجابجایی با پروتون های انباشته در قطب مثبت موازنه می گردد.بنابراین چنین می توان گفت که جریان الکتریسته همان جریان الکترون ها در مسیر مشخص است
هادی ها_
وقتی در جسمی الکترون ها بتوانند به آسانی از یک اتم به اتم دیگری منتقل شوند این جسم را هادی می نامند.هادی ها در آخرین لایه خود کمتر از ۴ الکترون دارند وبه خوبی می توانند جریان الکتریکی را از خود عبور دهند .تمامی فلزات هادی می باشند نقره،مس ،طلا، آلومینیم وآهن جزء هادی های خوب محسوب می شوند که به ترتیب نقره در درجه اول وآهن در مرتبه آخر از نظر هدایت الکریکی قرار دارند
عایق ها_
در لایه والانس اتم این اجسام بیشتر از ۴ الکترون وجود دارد والکترون ها تمایل زیادی به ماندن در مدار خود را دارند.بنابراین برق را از خود عبور نمی دهند .شیشه ،پلاستیک ،لاستیک،هوا،میکاوکاغذ جزء اجسام عایقند که به دی الکتریک معروفند
نیمه هادی ها_
کربن ،سیلیکون و ژرمانیوم از عناصر نیمه هادی محسوب می شوند ودر لایه والانس خود ۴ الکترون دارند.قابلیت هدایت آن ها از هادی ها کمتر واز عایق ها بیشتر است ودر ساخت نیمه هادی ها وترانزیستور ها مورد استفاده قرار می گیرند
روش های تولید الکتریسته_
روش شیمیایی- هر گاه دو صفحه فلزی غیره هم جنس (یا یک صفحه فلز ویک صفحه زغال)در یک محیط الکترولیتی قرار گیرد در اثر واکنش شیمیایی بارهای مخالف روی دو صفحه غیره هم جنس تولید شده وقطب های مثبت ومنفی رابوجود می آورد.پیل خشک (باتری) ، پیل تر و همچنین انباره اتو مبیل از جمله مولد های شیمیایی الکتریسته می باشند
روش حرارت(ترموکوپل) _هرگاه دو فلز غیره هم جنس را از یک طرف به هم متصل کنیم ومحل اتصال دو فلز را حرارت دهیم دردو سر طرف دیگر فلزات مذکور الکتریسته بوجود می آید. به این وسیله ترموکوپل گفته می شودکه برای اندازه گیری درجه حرارت کوره هابکار می رود. همچنین برای جلوگیری از تجمع گاز وخطر انفجار وسایل گازسوز به هنگام قطع وبرگشت مجدد گاز مورد استفاده قرار می گیرد
روش نوری (باتری های خورشیدی ) _فلزاتی مثل سلنیوم در اثر جذب نور الکترون آزاد می کنند که منبع خوبی برای انرژی الکتریکی ماهواره ها می باشد
روش مغناطیسی_ هر گاه یک سیم هادی در میدان مغناطیسی چنان حرکت کند که خطوط نیروی مغناطیسی را قطع کند درسیم یک نیروی محرکه القایی بوجود می آید. وهمینطور اگر میدان حرکت کند و سیم ثابت باشد نیز نیروی القایی بوجود می آید.این پدیده اساس کار ژنراتور های مولد جریان متناوب است.از روش های تولید الکتریسته که ذکر شد تنها روش مغناطیسی (ژنراتور ) جریان متناوب تولید می کند و بقیه روش ها مولد جریان دایم یا مستقیم هستند. دینامو نیز مولدی است که جریان مستقیم تولید می کند واساس کار آن با کمی تغییر در قسمت کولکتور شبیه ژنراتور است
انواع جریان الکتریکی _
جریان مستقیم(دایم-DC )-شدت جریان درDC نسبت به زمان ثابت است. به عبارت ساده تر جای مثبت ومنفی عوض نمی شود مثل جریانی که از انواع باتری ها بدست می آید.
جریان متناوب سینوسی- تغییرات شدت جریان AC تابع سینوسی از زمان است،علاوه بر تغییر شدت سوی جریان نیز در هر پریود تغییر می کند.واین بدلیل ساختمان مولد های جریان مربوطه می باشد.همانطور که قبلا نیز اشاره شد. ژنراتورها جریان متناوب تولید می کنند.برق شهر یک جریان متناوب است که در هر ثانیه ۵۰ تا۶۰ مرتبه جای مثبت ومنفی آن عوض میشود.درهمین جا یاد آور می شویم یکی از علایمی که بر روی وسایل برقی حک می شود همین عدد (۵۰-۶۰ HZ) است که نشان دهنده فرکانس برق یا جابجایی قطب مثبت و منفی در ثانیه است.
فرق(فازونول ) با (مثبت ومنفی )-
تجمع الکترون ها با بار منفی در یک سر باتری را قطب منفی می نامیم .همچنین سر دیگر باتری که کمبود الکترون دارد قطب مثبت بحساب می آید.ومی دانیم که جای آن ها همیشه ثابت است.درجریان متناوب چیزی به اسم سیم مثبت ومنفی نداریم چون در هر لحظه جای آن ها عوض می شود.ولی یکی از سیم ها را فاز ودیگری را نول می نامیم چرا؟ به زبانی خیلی ساده باید گفت مسیر جریان وسیمی که از طریق هوا وتیر های چراغ برق منتقل می شود فاز و مسیری که از طریق زمین عبور می کند نول نامیده می شود و به همین دلیل است که فاز متر سیم فاز را مشخص می کند چون لامپ فاز متر مصرف کننده ای است که برای روشن شدن به دو سیم فاز ونول احتیاج دارد.حال اگر سر فاز متر به سیم نول گذاشته شود سیم دیگر که از طریق زمین وبدن انسان به ته فاز متر می رسد نیز نول می باشد ودر حقیقت هر دویک سیم به حساب می آید.بنابراین نمی تواند لامپ را روشن کند ولی اگر سر فاز متر به سیم فاز متصل شود چون بدن نول محسوب می شود لذا لامپ فازمتر روشن می شود.
مدار ها-
به مجموعه ی منبع تغذیه ، سیم های رابط، کلیدها ومصرف کننده ها مدار می گویند. مدار ممکن است ساده ویا مرکب از چند مدار ساده باشد.
انواع مدار- شامل = سری – موازی و سری موازی می باشد.
مدار سری – وقتی اجزاء یک مدار به طریقی به هم وصل شوند که یک سر یکی به انتهای دیگری وبه همین ترتیب تا آخر مدار ادامه داشته باشد، مدار را سری می گویند .
مدار موازی – هر گاه در مداری مصرف کننده ها طوری متصل شده باشند که گویی هر یک جداگانه به دو سر منبع تغذیه وصل شده اند مدار موازی می باشد . سیم کشی برق منازل و قرار گرفتن مصرف کننده های گوناگون در مدار آن ازنوع موازی می باشد.
مدار سری موازی- این مدار ترکیبی از مدار سری و موازی است.مثل مدار اکثر سشوار ها.
الکتریسیته و مغناطیس
تئوری الکترونی اتم
اثر بارهای الکتریکی بر یکدیگر و قانون کولن
میدان الکتریکی و شدت میدان
میدان الکتریکی یکنواخت
اختلاف پتانسیل و تغییرات انرژی پتانسیل
خازن
شدت جریان و مقاومت الکترکی
نیرو محرکه و محاسبه اختلاف پتانسیل و شدت جریان در مدار
توان وراندمان
مقاومت
مدارهای خازن و مقاومت
اتصال مدارها
مغناطیس
مواد
آهن ربا
نیروی وارد بر بار در میدان مغناطیسی
نیروی وارد برسیم حامل جریان در میدان مغناطیسی
نیروی حاصل از دویا چند سیم بار دار
شدت میدان در یک سیم پیچ
جریان القائی و قانون لنز
قانون القای الکترومغناطیس
محاسبه جریان خود القائی
محاسبه ضریب خود القائی
جریان متناوب
مدار جریان متناوب
توان تلف شده در مقاومت
تئوری الکترونی اتم
اتم از ذرات کوچکتری به نامهای الکترون-پروتون ونوترون تشکیل شده است که الکترونها دارای بارمنفی،پروتونها دارای بار مثبت ونوترونها بدون بارند تعداد الکترونها و پروتونهای یک اتم در حالت عادی برابرند پس بار اتم در حالت عادی برابر صفر است
تولید الکتریسته بروش مالش
اگر یک میله شیشه ای را به پارچه ابریشمی مالش دهیم هردوجسم الکتریسیته دار می شود زیرا شیشه تعدادی الکترون از دست می دهد و پارچه الکترون می گیرد پس شیشه دارای بار مثبت و پارچه به همان مقدار دارای بار منفی می گردد بار ایجاد شده در شیشه و پارچه در محل تماس باقی می ماند
اجسام رسانا و نارسانا
بعضی از اجسام مانند فلزات که الکتریسته را به خوبی از خود عبور می دهند رسانا نامیده می شود در این اجسام الکترونهای آزاد اتم براحتی در شبکه بلوری جسم حرکت می کنند و عمل رسانایی را انجام می دهند اجسامی که الکترونهای آزاد برای هدایت الکترونی ندارند و نمی توانند الکتریسیته را ازخود عبور دهند نارسانا یا عایق نامیده میشود
پخش بار الکتریکی در اجسام رسانا
اگر جسم رسانایی بر روی پایه عایقی قرار گیرد و در اثر مالش باردار شود بار تولید شده در آن در سطح خارجی پخش می شود طوریکه در لبه ها و قسمتهای نوک تیز چگالی سطحی بار بیشتر از سایر قسمتها می باشد
چگالی سطحی
مقدار بار الکتریکی موجود در واحد سطح را چگالی سطحی می نامند
مساحت خارجی جسم/مقدار بار = چگالی سطحی
اثر بارهای الکتریکی بر یکدیگر و قانون کولن
دو بار همنام یکدیگر را دفع و دو بار غیر همنام یکدیگر را جذب می کنند مقدار نیروی دافعه و جاذبه طبق قانون کولن با حاصلضرب اندازه بارها نسبت مستقیم وبا مجذور فاصله دو بار نسبت عکس دارد و به جنس محیط نیز بستگی دارد
میدان الکتریکی
قسمتی از فضای اطراف یک بار الکتریکی را که در آن آثارجاذبه و دافعه الکتریکی وجود دارد میدان الکتریکی می نامند
شدت میدان الکتریکی
شدت میدان الکتریکی در هر نقطه برابر است با نیروی وارد بر واحد مثبت الکتریکی واقع در آن نقطه
شدت میدان حاصل از یک بار نقطه ای
بار نقطه ای q
در نقاطی به فاصله r
تعیین جهت میدان الکتریکی در هر نقطه
در هر نقطه از میدان الکتریکی برای تعیین جهت میدان می توان بار مثبت آزمون را در آن نقطه فرض کرده جهت نیروی وارد بر آن را تعیین کرد که همان جهت میدان است
خطوط میدان
خطوطی فرضی هستند که در هر نقطه مماس بر بردار شدت میدان آن نقطه می باشد و جهت آن جهت میدان را در هر نقطه نشان می دهد
میدان حاصل از چند بار نقطه ای
میدان حاصل از دو یا چند بار نقطه ای عبارتست از بر آیند میدانهای حاصل از بارها در هر نقطه
شدت میدان در یک جسم هادی باردار
در یک جسم هادی باردار شدت میدان در تمام نقاط داخلی و سطح خارجی هادی برابر صفر است ولی در نقاط خارج از جسم میدان وجود دارد
میدان الکتریکی یکنواخت
میدانی است که در آن شدت میدان چه از لحاظ مقدار وچه از لحاظ امتداد و جهت ثابت باشد مانند میدان الکتریکی دو صفحه موازی نزدیک بهم
اختلاف پتانسیل بین دو صفحه v
d فاصله بین آنها
اختلاف پتانسیل
اختلاف پتانسیل الکتریکی عامل برقراری جریان از نقطه ای به نقطه دیگر است که همواره جریان از پتانسیل زیاد به پتانسیل کم برقرار است
پتانسیل صفر
در هر میدان الکتریکی نقطه ای بعنوان پتانسیل صفر یا زمین الکتریکی تعریف می شود که پتانسیل نقاط دیگر نسبت به آن نقطه سنجیده می شود
تعریف پتانسیل یک جسم بار دار
پتانسیل هر نقطه عبارتست از مقدار انرژی لازم برای ابتقال واحد بار مثبت از زمین (پتانسیل صفر)به آن نقطه
q انتقال بار از زمین
w انرژی لازم
v اختلاف پتانسل
پتانسیل مثبت ومنفی
با وصل نقطه بارداری به زمین بار مثبت از نقطه به زمین منتقل شود پتانسیل آن مثبت است و اگر از زمین به جسم منتقل شود پتانسیل آن منفی است بعبارت دیگر اگر برای انتقال واحد بار مثبت از زمین به جسمی کار مثبت انجام شود(انرژی بدهیم)پتانسیل آن جسم مثبت است و اگر کار منفی انجام شود (انرژی بگیریم) پتانسیل جسم منفی است
تغییرات انرژی پتانسیل
اگر در یک میدان پتانسیل تغییری در جهت خواسته میدان انجام شود انرژی توسط میدان آزرد می شود یعنی انرژی داخلی آن کاهش می یابد ولی اگر در خلاف جهت خواسته میدان تغییری صورت گیرد انرژی داخلی آن افزایش می یابد
پتانسیل نقاط اطراف بار نقطه ای
بر حسب تعریف، پتانسیل نقاط واقع در بی نهایت دور از بار نقطه ای را صفر فرض می کنیم و پتانسیل هر نقطه از فرمول زیر بدست می آید
توجه :پتانسیل بر خلا ف شدت میدان الکتریکی کمیتی اسکالر و دارای مقدار مثبت، منفی و یا صفر است
پتانسیل یک جسم هادی باردار
در تمام نقاط داخلی و سطح خارجی یک جسم هادی باردار پتانسیل یکسان است
R شعاع کره بار دار
و در نقاط خارج کره باردار پتانسیل از رابطه زیر به دست میآید
خازن
وسیله ای است برا ذخیره بار الکتریکی که تشکیل شده است از دو صفحه رسانا که به موازات هم قرار گرفته ودر فضای بین دو صفحه عایق و یا دی الکتریک مناسب قرار می دهند تا دو صفحه با هم تماس نداشته باشند خازن در دو وضعیت می تواند وجود داشته باشد
الف- خازن خالی یا دشارژ، یعنی دو صفحه خازن خنثی بوده و بدون بار باشد
ب - خازن پر بوده یعنی در صفحات آن دو نوع بار مساوی ولی مخالف وجود دارد در این وضعیت گفته می شود که خازن شارژ است
برای پر کردن خازن کافی است دو خوشن آن مستقیما و یا به صور غیر مستقیم به دو قطب پیلی متصل شود جوشنی که به قطب مثبت وصل است دارای بار مثبت و جوشنی که به قطب منفی وصل است دارای بار منفی می گردد
یک روش برای شارژ کردن خازن به طور غیر مستقیم است
در این حالت خازن را در مداری به یک مولد وصل می کنیم به محض آن که کلید وصل می شوددر یک لحظه مشاهده می شود که شدت جریان به حداکثر می رسد که آمپر سنج آن را نشان می دهد سپس ملاحظه می شود که با گذشت زمان هر چند کید وصل است ولی شدت جریان شروع به کم شدن می کند تا جایی که به صفر می رسد(خیلی خیلی کم می شود)
شدت جریان
مقدار الکتریسیته ای که در واحد زمان از مداری می گذرد شدت جریان نامیده می شود و واحد آن آمپر است
تعریف آمپر
یک آمپر بزرگی جریان الکتریکی در مداری است که در یک ثانیه یک کولن بار الکتریکی از مقطع مدار شارش می کند
مقدار الکتریسیته
در زمان t
شدت جریان I
مقاومت الکتریکی
در دمای ثابت نسبت اختلاف پتانسیل دو سر سیم به جریانی که از آن عبور می کند مقاومت الکتریکی سیم می نامند ( قانون اهم)
یک اهم
یک اهم مقاومت سیمی است که اگر اختلاف پتانسیل 1 ولت در دو سر آن بر قرار شود جریان 1 آمپر از آن عبور می کند
اثر دما بر مقاومت الکتریکی
افزایش دما مقاومت الکتریکی هادی های فلزی را افزایش و مقاومت هادی های غیر فلزی ونیمه هادی ها را کاهش می دهد
ضریب ازدیاد گرمایی مقاومت
مقاومت در صفر درجه سلسیوس R0
مقاومت در دمای R
برای فلزات مثبت وبرای غیر فلزات منفی است
نیروی محرکه
نیروی محرکه ی مولد مقدار انرژی است که مولد به یکای بار الکتریکی می دهد تا بتواند در مدار شارش پیدا کند
=u/q
u انرژی مولد که به بار داده می شود
q مقدار بار الکتریکی
نیروی محرکه مولد بر حسب ولت
مولد انرژی را به بار می دهد تا از پایانه منفی به پایانه مثبت منتقل می شود مولد مانند یک پمپ آب است که آب را در مدار از پایین دست به بالا دست جا بجا می نماید عمل می کند
هر مولد دارای مقاومت درونی است که در واقع مقاومت مولد در مقابل جریان است و آن را با
r نشان می دهند
قانون اهم در مدار جریان پیوسته
اختلاف پتانسیل دو سر یک مقاومت از رابطه v=RI بدست می آید
اختلاف پتانسیل دو سر یک مولد از رابطه v=E-rI بدست می آید که rI را افت پتانسیل داخلی مولد می نامند
محاسبه اختلاف پتانسیل بین دو قطعه از مدار
در یک مدار الکتریکی اختلاف پتانسیل بین دو نقطه از مدار بر اساس اجزای تشکیل دهنده ی مدار محاسبه می گردد برای محاسبه از یک نقطه از مدار در یک جهت روی مدار حرکت می کنیم به ازای هر جزء از مدار تغییر پتانسیل را محاسبه می کنیم تا نقطه دوم سپس اختلاف پتانسیل بین دو نقطه را به دست می آوریم
VB+-Ir1-IR1=VA
VAB=-I(r1-R1)
محاسبه شدت جریان در مدار تک حلقه
برای محاسبه ی شدت جریان در یک مدار تک حلقه از یک نقطه ی دلخواه شروع می کنیم و در جهت جریان به ازای اجزاء مدار تغییرات پتانسیل را محاسبه می کنیم تا دو باره به نقطه شروع برسیم با به دست آوردن معادله تغییرات پتانسیل در مدار جریان الکتریکی مدار را محاسبه می کنیم
VA-IR +1-Ir1-2-Ir2=VA
I(R+r1 + r2 )= 1-2
I=1-2/ R+r1 + r2
توان مولد
اگر اختلاف پتانسیل دو سر مولد v و نیروی محرکه ی آن e باشد توان مفید مولد از رابطه زیر به دست می آید
U=It
P=U/t=I
با توجه به توان مصرفی می توان چنین نوشت
P=VI
V=-Ir P=(-Ir)I
P=I-Ir
راندمان مولد
نسبت توان مصدفی مدار به کل توان مولد را راندمان یا بازده مولد می نامند
Ra=P/P0 Ra=V/
Ra=(-Ir)/ I
به هم بستن مقاومت ها
الف ) به هم بستن مقاومت ها به صورت متوالی یا سری
هر گاه چند مقاومت را به صورت سری به هم ببندیم و مجموعه را به اختلاف پتانسیل v وصل کنیم اتصال مقاومت ها به صورت متوالی است مقاومت معادل به صورت زیر است
به هم بستن مقاومت ها به صورت موازی
هرگاه دو یا چند مقاومت را به طوری به هم اتصال دهیم یک سر همه مقاومت ها به نقطه a و سر دیگر آن ها به نقطه b وصل شود اتصال مقاومت ها به صورت موازی است اگر مجموعه به اختلتف پتانسیل v وصل شود مقاومت معادل به صورت زیر محاسبه می شود
مدارهای خازن ومقاومت
الف ) اگر یک خازن همراه یک مقاومت در مداری به صورت متوالی به دنبال هم بسته شوند و مجموعه را به اختلاف پتانسیل v وصل کنیم پس از شارر خازن جریان الکتریکی در مدار صفر و اختلاف پتانسیل دو سر مقاومت صفر و اختلاف پتانسیل دو سر خازن برابر اختلاف پتانسیل دو سر پیل خواهد بود
الکتریسیته و مغناطیس
تئوری الکترونی اتم
اثر بارهای الکتریکی بر یکدیگر و قانون کولن
میدان الکتریکی و شدت میدان
میدان الکتریکی یکنواخت
اختلاف پتانسیل و تغییرات انرژی پتانسیل
خازن
شدت جریان و مقاومت الکترکی
نیرو محرکه و محاسبه اختلاف پتانسیل و شدت جریان در مدار
توان وراندمان
مقاومت
مدارهای خازن و مقاومت
اتصال مدارها
مغناطیس
مواد
آهن ربا
نیروی وارد بر بار در میدان مغناطیسی
نیروی وارد برسیم حامل جریان در میدان مغناطیسی
نیروی حاصل از دویا چند سیم بار دار
شدت میدان در یک سیم پیچ
جریان القائی و قانون لنز
قانون القای الکترومغناطیس
محاسبه جریان خود القائی
محاسبه ضریب خود القائی
جریان متناوب
مدار جریان متناوب
توان تلف شده در مقاومت
تئوری الکترونی اتم
اتم از ذرات کوچکتری به نامهای الکترون-پروتون ونوترون تشکیل شده است که الکترونها دارای بارمنفی،پروتونها دارای بار مثبت ونوترونها بدون بارند تعداد الکترونها و پروتونهای یک اتم در حالت عادی برابرند پس بار اتم در حالت عادی برابر صفر است
تولید الکتریسته بروش مالش
اگر یک میله شیشه ای را به پارچه ابریشمی مالش دهیم هردوجسم الکتریسیته دار می شود زیرا شیشه تعدادی الکترون از دست می دهد و پارچه الکترون می گیرد پس شیشه دارای بار مثبت و پارچه به همان مقدار دارای بار منفی می گردد بار ایجاد شده در شیشه و پارچه در محل تماس باقی می ماند
اجسام رسانا و نارسانا
بعضی از اجسام مانند فلزات که الکتریسته را به خوبی از خود عبور می دهند رسانا نامیده می شود در این اجسام الکترونهای آزاد اتم براحتی در شبکه بلوری جسم حرکت می کنند و عمل رسانایی را انجام می دهند اجسامی که الکترونهای آزاد برای هدایت الکترونی ندارند و نمی توانند الکتریسیته را ازخود عبور دهند نارسانا یا عایق نامیده میشود
پخش بار الکتریکی در اجسام رسانا
اگر جسم رسانایی بر روی پایه عایقی قرار گیرد و در اثر مالش باردار شود بار تولید شده در آن در سطح خارجی پخش می شود طوریکه در لبه ها و قسمتهای نوک تیز چگالی سطحی بار بیشتر از سایر قسمتها می باشد
چگالی سطحی
مقدار بار الکتریکی موجود در واحد سطح را چگالی سطحی می نامند
مساحت خارجی جسم/مقدار بار = چگالی سطحی
اثر بارهای الکتریکی بر یکدیگر و قانون کولن
دو بار همنام یکدیگر را دفع و دو بار غیر همنام یکدیگر را جذب می کنند مقدار نیروی دافعه و جاذبه طبق قانون کولن با حاصلضرب اندازه بارها نسبت مستقیم وبا مجذور فاصله دو بار نسبت عکس دارد و به جنس محیط نیز بستگی دارد
میدان الکتریکی
قسمتی از فضای اطراف یک بار الکتریکی را که در آن آثارجاذبه و دافعه الکتریکی وجود دارد میدان الکتریکی می نامند
شدت میدان الکتریکی
شدت میدان الکتریکی در هر نقطه برابر است با نیروی وارد بر واحد مثبت الکتریکی واقع در آن نقطه
شدت میدان حاصل از یک بار نقطه ای
بار نقطه ای q
در نقاطی به فاصله r
تعیین جهت میدان الکتریکی در هر نقطه
در هر نقطه از میدان الکتریکی برای تعیین جهت میدان می توان بار مثبت آزمون را در آن نقطه فرض کرده جهت نیروی وارد بر آن را تعیین کرد که همان جهت میدان است
خطوط میدان
خطوطی فرضی هستند که در هر نقطه مماس بر بردار شدت میدان آن نقطه می باشد و جهت آن جهت میدان را در هر نقطه نشان می دهد
میدان حاصل از چند بار نقطه ای
میدان حاصل از دو یا چند بار نقطه ای عبارتست از بر آیند میدانهای حاصل از بارها در هر نقطه
شدت میدان در یک جسم هادی باردار
در یک جسم هادی باردار شدت میدان در تمام نقاط داخلی و سطح خارجی هادی برابر صفر است ولی در نقاط خارج از جسم میدان وجود دارد
میدان الکتریکی یکنواخت
میدانی است که در آن شدت میدان چه از لحاظ مقدار وچه از لحاظ امتداد و جهت ثابت باشد مانند میدان الکتریکی دو صفحه موازی نزدیک بهم
اختلاف پتانسیل بین دو صفحه v
d فاصله بین آنها
اختلاف پتانسیل
اختلاف پتانسیل الکتریکی عامل برقراری جریان از نقطه ای به نقطه دیگر است که همواره جریان از پتانسیل زیاد به پتانسیل کم برقرار است
پتانسیل صفر
در هر میدان الکتریکی نقطه ای بعنوان پتانسیل صفر یا زمین الکتریکی تعریف می شود که پتانسیل نقاط دیگر نسبت به آن نقطه سنجیده می شود
تعریف پتانسیل یک جسم بار دار
پتانسیل هر نقطه عبارتست از مقدار انرژی لازم برای ابتقال واحد بار مثبت از زمین (پتانسیل صفر)به آن نقطه
q انتقال بار از زمین
w انرژی لازم
v اختلاف پتانسل
پتانسیل مثبت ومنفی
با وصل نقطه بارداری به زمین بار مثبت از نقطه به زمین منتقل شود پتانسیل آن مثبت است و اگر از زمین به جسم منتقل شود پتانسیل آن منفی است بعبارت دیگر اگر برای انتقال واحد بار مثبت از زمین به جسمی کار مثبت انجام شود(انرژی بدهیم)پتانسیل آن جسم مثبت است و اگر کار منفی انجام شود (انرژی بگیریم) پتانسیل جسم منفی است
تغییرات انرژی پتانسیل
اگر در یک میدان پتانسیل تغییری در جهت خواسته میدان انجام شود انرژی توسط میدان آزرد می شود یعنی انرژی داخلی آن کاهش می یابد ولی اگر در خلاف جهت خواسته میدان تغییری صورت گیرد انرژی داخلی آن افزایش می یابد
پتانسیل نقاط اطراف بار نقطه ای
بر حسب تعریف، پتانسیل نقاط واقع در بی نهایت دور از بار نقطه ای را صفر فرض می کنیم و پتانسیل هر نقطه از فرمول زیر بدست می آید
توجه :پتانسیل بر خلا ف شدت میدان الکتریکی کمیتی اسکالر و دارای مقدار مثبت، منفی و یا صفر است
پتانسیل یک جسم هادی باردار
در تمام نقاط داخلی و سطح خارجی یک جسم هادی باردار پتانسیل یکسان است
R شعاع کره بار دار
و در نقاط خارج کره باردار پتانسیل از رابطه زیر به دست میآید
خازن
وسیله ای است برا ذخیره بار الکتریکی که تشکیل شده است از دو صفحه رسانا که به موازات هم قرار گرفته ودر فضای بین دو صفحه عایق و یا دی الکتریک مناسب قرار می دهند تا دو صفحه با هم تماس نداشته باشند خازن در دو وضعیت می تواند وجود داشته باشد
الف- خازن خالی یا دشارژ، یعنی دو صفحه خازن خنثی بوده و بدون بار باشد
ب - خازن پر بوده یعنی در صفحات آن دو نوع بار مساوی ولی مخالف وجود دارد در این وضعیت گفته می شود که خازن شارژ است
برای پر کردن خازن کافی است دو خوشن آن مستقیما و یا به صور غیر مستقیم به دو قطب پیلی متصل شود جوشنی که به قطب مثبت وصل است دارای بار مثبت و جوشنی که به قطب منفی وصل است دارای بار منفی می گردد
یک روش برای شارژ کردن خازن به طور غیر مستقیم است
در این حالت خازن را در مداری به یک مولد وصل می کنیم به محض آن که کلید وصل می شوددر یک لحظه مشاهده می شود که شدت جریان به حداکثر می رسد که آمپر سنج آن را نشان می دهد سپس ملاحظه می شود که با گذشت زمان هر چند کید وصل است ولی شدت جریان شروع به کم شدن می کند تا جایی که به صفر می رسد(خیلی خیلی کم می شود)
شدت جریان
مقدار الکتریسیته ای که در واحد زمان از مداری می گذرد شدت جریان نامیده می شود و واحد آن آمپر است
تعریف آمپر
یک آمپر بزرگی جریان الکتریکی در مداری است که در یک ثانیه یک کولن بار الکتریکی از مقطع مدار شارش می کند
مقدار الکتریسیته
در زمان t
شدت جریان I
مقاومت الکتریکی
در دمای ثابت نسبت اختلاف پتانسیل دو سر سیم به جریانی که از آن عبور می کند مقاومت الکتریکی سیم می نامند ( قانون اهم)
یک اهم
یک اهم مقاومت سیمی است که اگر اختلاف پتانسیل 1 ولت در دو سر آن بر قرار شود جریان 1 آمپر از آن عبور می کند
اثر دما بر مقاومت الکتریکی
افزایش دما مقاومت الکتریکی هادی های فلزی را افزایش و مقاومت هادی های غیر فلزی ونیمه هادی ها را کاهش می دهد
ضریب ازدیاد گرمایی مقاومت
مقاومت در صفر درجه سلسیوس R0
مقاومت در دمای R
برای فلزات مثبت وبرای غیر فلزات منفی است
نیروی محرکه
نیروی محرکه ی مولد مقدار انرژی است که مولد به یکای بار الکتریکی می دهد تا بتواند در مدار شارش پیدا کند
=u/q
u انرژی مولد که به بار داده می شود
q مقدار بار الکتریکی
نیروی محرکه مولد بر حسب ولت
مولد انرژی را به بار می دهد تا از پایانه منفی به پایانه مثبت منتقل می شود مولد مانند یک پمپ آب است که آب را در مدار از پایین دست به بالا دست جا بجا می نماید عمل می کند
هر مولد دارای مقاومت درونی است که در واقع مقاومت مولد در مقابل جریان است و آن را با
r نشان می دهند
قانون اهم در مدار جریان پیوسته
اختلاف پتانسیل دو سر یک مقاومت از رابطه v=RI بدست می آید
اختلاف پتانسیل دو سر یک مولد از رابطه v=E-rI بدست می آید که rI را افت پتانسیل داخلی مولد می نامند
محاسبه اختلاف پتانسیل بین دو قطعه از مدار
در یک مدار الکتریکی اختلاف پتانسیل بین دو نقطه از مدار بر اساس اجزای تشکیل دهنده ی مدار محاسبه می گردد برای محاسبه از یک نقطه از مدار در یک جهت روی مدار حرکت می کنیم به ازای هر جزء از مدار تغییر پتانسیل را محاسبه می کنیم تا نقطه دوم سپس اختلاف پتانسیل بین دو نقطه را به دست می آوریم
VB+-Ir1-IR1=VA
VAB=-I(r1-R1)
محاسبه شدت جریان در مدار تک حلقه
برای محاسبه ی شدت جریان در یک مدار تک حلقه از یک نقطه ی دلخواه شروع می کنیم و در جهت جریان به ازای اجزاء مدار تغییرات پتانسیل را محاسبه می کنیم تا دو باره به نقطه شروع برسیم با به دست آوردن معادله تغییرات پتانسیل در مدار جریان الکتریکی مدار را محاسبه می کنیم
VA-IR +1-Ir1-2-Ir2=VA
I(R+r1 + r2 )= 1-2
I=1-2/ R+r1 + r2
توان مولد
اگر اختلاف پتانسیل دو سر مولد v و نیروی محرکه ی آن e باشد توان مفید مولد از رابطه زیر به دست می آید
U=It
P=U/t=I
با توجه به توان مصرفی می توان چنین نوشت
P=VI
V=-Ir P=(-Ir)I
P=I-Ir
راندمان مولد
نسبت توان مصدفی مدار به کل توان مولد را راندمان یا بازده مولد می نامند
Ra=P/P0 Ra=V/
Ra=(-Ir)/ I
به هم بستن مقاومت ها
الف ) به هم بستن مقاومت ها به صورت متوالی یا سری
هر گاه چند مقاومت را به صورت سری به هم ببندیم و مجموعه را به اختلاف پتانسیل v وصل کنیم اتصال مقاومت ها به صورت متوالی است مقاومت معادل به صورت زیر است
به هم بستن مقاومت ها به صورت موازی
هرگاه دو یا چند مقاومت را به طوری به هم اتصال دهیم یک سر همه مقاومت ها به نقطه a و سر دیگر آن ها به نقطه b وصل شود اتصال مقاومت ها به صورت موازی است اگر مجموعه به اختلتف پتانسیل v وصل شود مقاومت معادل به صورت زیر محاسبه می شود
مدارهای خازن ومقاومت
الف ) اگر یک خازن همراه یک مقاومت در مداری به صورت متوالی به دنبال هم بسته شوند و مجموعه را به اختلاف پتانسیل v وصل کنیم پس از شارر خازن جریان الکتریکی در مدار صفر و اختلاف پتانسیل دو سر مقاومت صفر و اختلاف پتانسیل دو سر خازن برابر اختلاف پتانسیل دو سر پیل خواهد بود