جریان الکتریکی - آموزش تصویری - زبان ساده
موارد زیر مکمل هم هستند. برای یادگیری پایدار، از همه آنها استفاده کنید:
1- متن را بخوانید
2- در آزمون شرکت کنید
توضیح بیشتر: دکمه راهنما در نوار بالایی را کلیک کنید .
محاسبه آنلاین جریان الکتریکی، بار الکتریکی، زمان
سلامابزار زیر فوق العاده و بی نظیر است. چون بهترین شیوه یادگیری حل مسئله را ارائه می کند. در هیچ جای دیگری چنین ابزار فوق العاده ای را نمی توانید پیدا کنید. برای طراحی آن وقت زیادی صرف کردیم و کاملا رایگان در اختیار عموم قرار دادیم. لطفا از آن استفاده کنید. اعداد مختلف را وارد کنید و آنها را تغییر دهید. به این ترتیب شما می توانید بی نهایت سوال با پاسخ تشریحی ایجاد کنید. از همه مهمتر، حتی می توانید مسائل درون یا آخر فصل و نیز مثال های کتاب درسی را با آن حل کنید.
معلمان محترم می توانند برای طراحی سوال و یا بررسی درستی سوال خود، از این ابزار ارزشمند استفاده کنند( پس از آنکه نرم افزار سوال را تولید کرد می توانید ظاهر و ادبیات سوال را به دلخواه خود تغییر دهید). با احترام: ژرفنما
روش استفاده:
در قسمت پایین، سه ورودی اعداد وجود دارد. در دو ورودی، عدد دلخواه خود را وارد کنید. سپس روی دکمه محاسبه کلیک کنید. تا حل تشریحی آن، ارائه می شود.
توضیح بیشتر
- فرض کنید سه ورودی برای عدد داریم اگر در ورودی اول و دوم، عدد وارد کنید کمیت سوم حساب می شود. اما اگر در ورودی دوم و سوم، عدد وارد کنید کمیت اول حساب می شود و ...
-
برای وارد کردن اعداد توان دار، ما از ساده ترین روش ( یعنی e-notation )استفاده کردیم. برای این کار، از حرف e استفاده کنید. مثلا 105 × 3 را به صورت 3e5 وارد کنید
همچنین 5-10 × 3 را به صورت 3e-5 وارد کنید
عدد 19-10 × 1/6 را به صورت 1.6e-19 وارد کنید
عددی مانند 105 را به صورت 1e5 وارد کنید.(یعنی به صورت e5 وارد نکنید).
دقت کنید هنگام وارد کردن e صفحه کلید شما انگلیسی باشد وگرنه وارد نمی شود. - برای وارد کردن اعداد اعشاری، مثلا 6/5 به جای علامت اعشار / از علامت نقطه . استفاده کنید
1 - جریان الکتریکی
مقدار بار الکتریکی خالص که در یک مدت معین از یک مقطع مدار عبور می کند جریان الکتریکی نام دارد. این کمیت بیانگر شارش( جریان یافتن) بار الکتریکی در یک مسیر رسانا است.دقت کنید زمانی جریان ایجاد می شود که بار خالص از یک مقطع رسانا عبور کند. باید این مفهوم را بیشتر شرح دهیم. یادآوری می کنیم آنچه که باعث عبور جریان در رسانا می شود الکترون است و الکترون نیز بار منفی دارد. برای توضیح بیشتر مفهوم بار خالص، به دو حالت زیر توجه کنید
در شکل روبرو به رسانای 1 توجه کنید. فرض کنید در مدت 1 ثانیه، تعداد یک میلیون الکترون از سمت چپ به راست و همین تعداد نیز از راست به چپ، از مقطع نشان داده شده عبور کند. در این صورت بار خالص از این مقطع عبور نمی کند.
حال به رسانای 2 توجه کنید. فرض کنید در مدت 1 ثانیه، تعداد دو میلیون الکترون از سمت چپ به راست و یک میلیون از راست به چپ، از مقطع نشان داده شده عبور کند. در این صورت بار خالص از این مقطع عبور می کند.
توجه: جهت جریان واقعی جهت حرکت الکترون( با بار منفی) است. اما جهت قراردادی جهت حرکت بار مثبت است که خلاف جهت حرکت الکترون ها است. در یک باتری الکترون ها از قطب منفی خارج می شوند. اما در جهت قراردادی بار مثبت از قطب مثبت باتری خارج می شود.
2 - مدار الکتریکی چیست؟ چگونه جریان الکتریکی از مدار می گذرد؟
قبل از آنکه بحث جریان را ادامه دهیم لازم است. مدار الکتریکی را شرح دهیم.مدار الکتریکی یک مسیر بسته رسانا به همراه برخی قطعات الکتریکی یا الکترونیکی است که شامل حداقل یک منبع تغذیه( باتری) و یک مصرف کننده (مثلا لامپ ) است. به شکل روبرو دقت کنید و نماد های یک مدار ساده را به خاطر بسپارید. دقت کنید که نماد باتری و خازن(فصل قبل) را با هم اشتباه نکنید. در خازن دو پاره خط موازی که بیانگر خازن هستند با هم برابرند اما در باتری قطب مثبت بلندتر است.
در واقع مدار الکتریکی، مسیر عبور جریان را فراهم می کند. در واقع الکترون های آزاد در رسانا از طریق مدار الکتریکی منتقل می شوند.
چگونه در مدار جریان عبور می کند؟
- وقتی که باتری در مدار قرار می گیرد اختلاف پتانسیل ایجاد کند.
- اختلاف پتانسیل ایجاد شده، یک میدان الکتریکی، داخل رسانا ایجاد می کند.
- میدان ایجاد شده به الکترون های آزاد نیرو وارد می کند و سبب حرکت آنها می شود. بنابراین جریان در مدار برقرار می گردد.
3 - سرعت سوق چیست؟
سرعت سوق یعنی سرعت متوسط حرکت الکترون در یک مسیر مشخص. نکته اصلی این است که ما گفتیم سرعت و نگفتیم تندی. برای توضیح این مفاهیم باید تفاوت تندی و سرعت را بیان کنیم. سرعت بیانگر جابجایی، و تندی بیانگر مسافت طی شده در یکای زمان است.یک مثال می زنیم. یک متحرک در مسیر مستقیم، در مدت 1 ثانیه به اندازه 10 متر به جلو می رود و سپس 8 متر بر می گردد. جابجایی آن 2 متر، و مسافت طی شده 18 متر است. بنابراین سرعت متوسط آن 2 متر بر ثانیه اما تندی آن 18 متر بر ثانیه است.
در مورد الکترون باید گفت که تندی آن 1000000 متر بر ثانیه است. اما سرعت متوسط آن 0.1 و یا 0.01 میلیمتر بر ثانیه است. یعنی تندی الکترون 100 میلیارد برابر سرعت متوسط آن است!!!.
چرا چنین است؟
در واقع وقتی الکترون با تندی بسیار بالای خود در رسانا حرکت می کند به اتم ها برخورد کرده و برمی گردد. این باعث می شود که سرعت آن بسیار کمتر از تندی آن باشد. به شکل دقت کنید مشاهده می کنید که مسیر حرکت الکترون، یک مسیر خط شکسته است که بارها به جلو می رود و سپس برمی گردد. شماره گذاری کردیم تا مسیر الکترون را بتوانید راحت تر دنبال کنید.
سرعت سوق الکترون حدود 0.01 میلی متر بر ثانیه است. الکترون در چه مدت، به اندازه یک متر جابجایی می شود.
دقت کنید 0.01 میل متر بر ثانیه برابر0.00001 متر بر ثانیه است( در بخش پیشوند ها این موضوع کامل بررسی شده). یعنی در مدت 100000 ثانیه به اندازه یک متر جابجا می شود. یعنی بیش از 27 ساعت طول می کشد!!!
وقتی که کلید را می زنیم الکترونی که نزدیک لامپ است،(شماره 14) از لامپ می گذرد و با الکترونی که از کلید می گذرد(شماره 1) یکسان نیست. زمانی که الکترون شماره 1 از باتری خارج می شود الکترون شماره 14 وارد لامپ می شود.
مانند شلنگ پر از آب که به شیر متصل است. اگر شیر را باز کنیم بلافاصله آب از سمت دیگر خارج می شود. در واقع در یک لحظه خاص، آبی که از شیر وارد شلنگ می شود همان آبی نیست که از سمت دیگر شلنگ خارج می شود.
4 - فرمول و مسائل جریان الکتریکی
اگر در یک رسانا جریانی عبور کند، در واقع از آن بار الکتریکی عبور می کند. نسبت بار الکتریکی که از یک مقطع مدار می گذرد به زمان عبور بار جریان متوسط نام دارد.- q∆ = بار الکتریکی(بر حسب کولن C)
- t∆ = مدت زمان( بر حسب ثانیه s)
- I = جریان (بر حسب آمپر A)
در مدت 2 دقیقه مقدار 240 کولن بار الکتریکی از یک مقطع مدار می گذرد. جریان الکتریکی که از این مدار عبور می کند چند آمپر است؟
چون زمان برحسب دقیقه بیان شده، آن را در 60 ضرب کردیم تا به ثانیه تبدیل شود. یعنی 120 ثانیه.
جریان 3 میلی آمپر از یک مدار می گذرد. در مدت نیم ساعت، چه مقدار بار الکتریکی از مدار عبور می کند؟
چون می خواهیم بار الکتریکی را حساب کنیم، فرمول جریان را طرفین وسطین کردیم تا به شکل مناسب در بیاید. به عبارت دیگر بار عبوری برابر حاصل ضرب جریان در زمان عبور جریان است.
ابتدا بار الکتریکی را حساب کردیم. سپس به کمک فرمول q=ne ( فصل الکتریسیته ساکن ) تعداد الکترون را محاسبه کردیم.
5 - منظور از آمپر ساعت چیست؟
به رابطه q = I∆t∆ دقت کنید. دو نوع یکا برای بار الکتریکی می توانیم تعریف کنیم.
- یکای علمی: اگر جریان بر حسب آمپر و زمان بر حسب ثانیه بیان شود بار بر حسب کولن C بیان می شود.
- یکای صنعتی: اگر جریان بر حسب آمپر و زمان بر حسب ساعت بیان شود بار بر حسب آمپر ساعت Ah بیان می شود.
چون یک ساعت برابر 3600 ثانیه است پس یک آمپر ساعت برابر 3600 کولن است.
- چند کولن بار از مدار عبور می کند؟
- چند آمپر ساعت بار از مدار عبور می کند؟
- در قسمت اول، چون بار الکتریکی بر حسب کولن خواسته شده بنابراین زمان را بر حسب ثانیه بیان کردیم. یعنی دقیقه را ضرب در 60 کردیم. که می شود 5400 ثانیه.
- در قسمت دوم، چون بار الکتریکی بر حسب آمپر ساعت خواسته شده بنابراین زمان را بر حسب ساعت بیان کردیم یعنی دقیقه را تقسیم بر 60 کردیم. که می شود 1/5 ساعت.
بخش نظرات
ممنون از مطالب مفيدي که در اختيار ما گذاشتيدwww.asiavacuumpumps.com