تبلیغات
علوم سوم راهنمایی - بار و جریان الکتریکی
 
علوم سوم راهنمایی
                                                        
درباره وبلاگ

علوم سوم راهنمایی

من امین مرآتی هستم دانش آموز سال سوم راهنمایی مدرسه ی نمونه دولتی نوآوران در کنگاور که با کمک های فراوانی که آقای گرمسیری و آقای سلیمی به من کرده اند توانسته ام این وبلاگ را نوشته و تقدیم به همه ی بچه های ایران کنم .

امین مرآتی
AminMerati24@Gmail.com
مدیر وبلاگ : امین مرآتی
نویسندگان
نظرسنجی
در چه قسمتی از علوم سوم راهنمایی مشکل دارید؟







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 :
یکشنبه 7 اسفند 1390 :: نویسنده : امین مرآتی

بار الكتریكی

 انسان از زمانهای دور با پدیده هایی مشابه آنچه شما دیدید آشنا بوده است. بررسی این پدیده ها برای درك علت آنها باعث پیشرفت دانش و فناوری بسیار گسترده ای در این زمینه شده است.

به این مبحث از دانش، الكتریسیته گفته می شود. واژه الكتریسیته از نام یونانی «الكترون» به معنای «كهربا» گرفته شده است.

وقتی میله ای پلاستیكی را با پارچه پشمی مالش می دهیم، به علت مالش میله به پارچه، در میله تغییری ایجاد می شود و میله خاصیت جدیدی را پیدا می كند. از این رو تكه های كوچك كاغذ را جذب  می كند. در این صورت می گوییم میله دارای بار الكتریكی شده است. در واقع مالش سبب ایجاد بار الكتریكی در اجسام می شود.

 نیرویی كه اجسام دارای بار به یكدیگر وارد می كنند، نیروی الكتریكی می نامیم.


منبع:

http://jamshidazizi.blogfa.com/post-35.aspx

بررسی و تحلیل مشاهدات بالا دو واقعیت مهم را نشان می دهد.

الف) نیروی الكتریكی موجود بین جسم هایی كه دارای بارالكتریكی هستند، گاهی ربایشی و گاهی رانشی است.

ب) دو نوع بار الكتریكی وجود دارد.

 فرانكلین فیزیكدان آمریكایی برای تشخیص بارهای الكتریكی از یكدیگر آن ها را نامگذاری كرد:

او بار الكتریكی روی لاستیك و بادكنك (یا بارهای مشابه) را بار الكتریكی منفی و بار الكتریكی روی شیشه، پارچه پشمی و (بارهای مشابه آن) را بار الكتریكی مثبت نامید.

 دو قاعده ی اساسی الكتریسیته درباره نیروهایی كه دو جسم باردار به یكدیگر وارد می كنند.

 1- دو جسم كه بار الكتریكی همنام دارند(هر دو منفی، یا هردو مثبت) بر یكدیگر نیروی رانشی وارد     می كنند.

 2- دو جسم كه بار الكتریكی غیر همنام (یكی منفی و دیگری مثبت) دارند، بر یك دیگر نیروی ربایشی وارد می كنند.

 می دانیم كه همه مواد از اتم ساخته شده اند، هر اتم از تعدادی پروتون (p) و نوترون (n) كه هسته ی آن را می سازند و تعدادی الكترون (e) كه به دور هسته در حال چرخش هستند، ساخته شده است. بار الكتریكی مثبت به پروتون ها و بار الكتریكی منفی به الكترون ها و بار صفر به نوترون ها نسبت داده می شود.مقدار بار الكتریكی پروتون و الكترون یكسان است. بار الكتریكی الكترون و پروتون كه كوچكترین بارالكتریكی به شمار می آید بار پایه نامیده می شود و با نماد e نمایش داده می شود.

 یكای اندازه گیری بارالكتریكی كولن (c) نام دارد و مقدار آن برابر است با:      

e = ۱/۶ x ۱۰-۱۹ C              

بار الكترون با e- و بار پروتون با e+ نشان داده می شود.

 در یك اتم در حالت عادی پروتون ها همیشه با تعداد الكترون ها برابر است،در نتیجه، چون اتم در حالت عادی دارای دو نوع بار الكتریكی مثبت و منفی به مقدار مساوی است، اتم از نظر بارالكتریكی خنثی است.

 اتم چگونه دارای بار الكتریكی می شود:

الف) اگر از اتم، الكترونی جدا شود، چون تعداد پروتون های آن از تعداد الكترونهایش بیش تر می شود. دارای بار الكتریكی مثبت می شود.

ب) اگر تعدادی الكترون به یك اتم افزوده شود، چون تعداد الكترونهای آن از تعداد پروتون هایش بیش تر  می شود. دارای بارالكتریكی منفی می شود.

 نكته: اگر جسمی بر اثر دادن یا گرفتن الكترون، بار الكتریكی پیدا كند می توان نوشت: q=n.e

q = بارالكتریكی بر حسب كولن

 n= تعداد الكترونهای مبادله شده

 e= باریك الكترون

توجه: باردار شدن اتم ها فقط از طریق انتقال الكترون انجام می شود و پروتون ها در این كار نقشی ندارند، زیرا پروتون ها ذرات سنگینی هستند كه با نیروی بسیار زیادی در هسته ی اتم نگه داشته شده اند و نمی توان آن ها را به راحتی الكترون از اتم جدا كرد. 

پایستگی بار الكتریكی:

می دانیم كه برای بارداركردن یك جسم باید تعدادی الكترون به آن بدهیم و یا از آن بگیریم. در این مبادله ی الكترون ها، هیچ گاه الكترونی تولید نمی شود و یا از بین نمی رود بلكه الكترون ها تنها از جسمی به جسم دیگر منتقل می شوند.

لذا با توجه به اینكه الكترون دارای مقدار معینی بار الكتریكی است، می توان گفت:

"بار الكتریكی به وجود نمی آید و از بین نمی رود، بلكه از جسمی به جسم دیگر منتقل می شود."

 این اصل "پایستگی بار الكتریكی" نامیده می شود.

مواد جامد را بر اساس رسانای الكتریكی آن به سه گروه رسانا، نیمه رسانا و نارسانا تقسیم بندی می كنند.

1- در بعضی از مواد جامد الكترونهای آخرین لایه هر اتم (الكترونهای آزاد) می توانند به آسانی با گرفتن اندكی انرژی از اتم خود جدا شده و در داخل ماده جامد آزادانه جابه جا شوند. جابه جایی الكترون موجب رسانش الكتریكی ماده می شود. این گونه مواد را رسانای الكتریكی می نامیم. جسم هایی مانند مس و سایر فلزات كه به علت داشتن الكترون آزاد، بار الكتریكی درون آن ها شارش می كند رسانا می نامند.

2- در مواد جامد دیگر، الكترون ها برای رها شدن از اتم یا مولكول خود، انرژی زیادی لازم دارند و چون معمولا این انرژی را به دست نمی آورند نمی توانند آزادانه جابه جا شوند، این گونه مواد را نارسانای الكتریكی (عایق یا دی الكتریك) می نامند.

جسم هایی مانند میله پلاستیكی و شیشه ای كه الكترون ها نمی توانند در آن ها آزادانه حركت كند و در نتیجه بار الكتریكی را از خود عبور نمی دهند، نارسانا می نامند.

3- دسته دیگری از مواد وجود دارند كه در آن ها مقدار كمی الكترون به دلیل ارتعاش های گرمایی یا عوامل دیگر، انرژی لازم برای رها شدن را به دست می آورند و در رسانش الكتریكی شركت می كنند. این مواد را نیمه رسانا می نامیم.

سیلیسیوم وژرمانیوم از این گروه مواد هستند. از نیم رسانا در ساختمان دیود، ترانزیستور و مدارهای الكتریكی استفاده می شود. 

نكته: وقتی به یك جسم نارسانا بار التریكی داده می شود، بار در محل داده شده بـه جـسـم باقی       می ماند و در جسم جابه جا نمی شود ولی وقتی به جسم رسانا بارالكتریكی داده می شود آن بارالكتریكی در محل داده شده ساكن نمی ماند و در سطح خارجی جسم توزیع می شود. در یك جسم رسانای باردار در مكان های برجسته و تیز, تجمع بار بیش تر از سایر نقاط است.

الكتروسكوپ، آشكار ساز الكتریكی:

الكتروسكوپ وسیله ای است دارای یك ورقه ی طلا یا آلومینیوم كه روی یك تیغه فلزی قرار دارد. تیغه فلزی به یك كلاهك رسانا متصل شده است كه مجموع كلاهك، تیغه ی فلزی و ورق طلا در یك قاب عایق دارد.

الكتروسكوپ در موارد زیر مورد استفاده قرار می گیرد:

1- آیا جسم دارای بار الكتریكی است؟

2- جسم چه نوع باری دارد؟

3-جسم رساناست یا نارسانا؟

1) تشخیص وجود بار در اجسام به وسیله الكتروسكوپ

جسم را به آرامی به كلاهك الكتروسكوپ بدون باری نزدیك می كنیم و نزدیك كلاهك نگاه می داریم. اگر جسم دارای بار الكتریكی باشد،با نزدیك كردن آن الكترونهای آزاد الكتروسكوپ تحت تاثیر نیروهای رانش و ربایش آن جابه جا شده و ورقه ها بارهای همنام پیدا می كنند و از هم جدا می شوند. در صورتیكه جسم بدون بار الكتریكی باشد در ورقه ها هیچ تغییری مشاهده نمی شود.

2) تعیین نوع بارالكتریكی جسم

اگر الكتروسكوپ دارای بارالكتریكی باشد، وقتی میله ای با بارالكتریكی غیر هم نام به كلاهك الكتروسكوپ نزدیك كنیم، زاویه دو ورقه طلا كم می شود و اگر میله ای با بار الكتریكی هم نام به كلاهك الكتروسكوپ نزدیك كنیم، زاویه دو ورق طلا زیاد می شود.

3)جسم رساناست یا نارسانا

برای آنكه تعیین كنیم جسم رساناست یا نارسانا، هرگاه آن را به كلاهك الكتروسكوپ باردار تماس دهیم، اگر جسم رسانا باشد، قسمتی از بارهای الكتریكی الكتروسكوپ به جسم منتقل شده و فاصله، دو ورقه طلا از هم كم می شود و اگر جسم نارسانا باشد، بارالكتریكی به جسم منتقل نشده و فاصله ی ورقه ها از هم تغییری نمی كند.

ایجاد باردر الكتروسكوپ:

1- ایجاد بار توسط تماس:

وقتی میله ای باردار را به كلاهك الكتروسكوپ تماس می دهیم، قسمتی از بارهای الكتریكی به كلاهك دستگاه منتقل می شود.

در این صورت الكتروسكوپ دارای بارالكتریكی می گردد و بارهای الكتریكی در آن پخش می شود و ورقه های طلا دارای بارهای الكتریكی هم نام شده و یكدیگر را دفع می كنند و از هم دور می شوند. 

2- ایجاد بار توسط القاء:

اجسام رسانا در اثر مالش باردار می شوند اما بار آن ها به راحتی می تواند به دست ما انتقال یابد و در آن ها باقی نمی ماند.

معمولا در اجسام رسانا از روش القا استفاده می شود. در این روش یك جسم رسانا را بدون تماس با آن باردار می كنیم.

مراحل باردار كردن یك كره رسانا از طریق القا:

الف) با نزدیك میله پلاستیكی باردار الكترونهای آزاد كره به سمت راست حركت كرده و در سمت چپ كره بار مثبت به وجود می آید.

ب) با تماس كره به زمین، الكترونهای آزاد از كره به زمین جاری می شوند و بارهای مثبت به دلیل جاذبه بارهای منفی میله پلاستیكی جابه جا نمی شوند.

پ) تماس كره با زمین قطع می شود(در مجاورت میله باردار)

ت) با دور كردن میله پلاستیكی از كره بارهای مثبت در سطح كره پخش می شوند.

آذرخش (صاعقه)، برقگیر:

ابرها به علت مالش به هوا یا كوه های بلند و یا القای الكتریكی، دارای بارمثبت و یا منفی می شوند. در بیش تر موارد، قسمت رو به پایین ابر (نزدیك زمین) دارای بارمنفی و قسمت بالای آن دارای بار مثبت   می شود، اگر دو ابر چنان به هم نزدیك شوند كه قسمت هایی از آن ها كه دارای بارهای ناهمنام است، مجاور هم قرار گیرند، امكان دارد تخلیه الكتریكی بین دو ابر صورت گیرد، كه معمولا با جرقه های بزرگ تولید گرما و صدا همراه است.
این عمل را تخلیه الكتریكی می نامند.

به تخلیه ی الكتریكی بین ابروزمین «آذرخش یا صاعقه» گفته می شود.

برق گیر یا رسانای آذرخش

آذرخش پدیده ی بسیار خطرناكی است. زیرا در اثر شارش ناگهانی و بسیار عظیم بارالكتریكی انرژی زیادی را آزاد می كند. این پدیده می تواند به ساختمان ها و ... خسارت های جدی وارد سازد.

برای حفاظت ساختمان ها در برابر آذرخش، از وسیله ای به نام برق گیر استفاده می كنند.

برق گیر كابل ضخیمی با نوك تیز است. قسمت نوك تیز برق گیر را در بالاترین نقطه ی ساختمان نصب  می كنند و انتهای كابل آن را در اعماق مربوط به زمین قرار می دهند، تیزی نوك كابل سبب می شود كه در صورت به وجود آمدن آذرخش، خسارتی به ساختمان وارد نشود.

رسوب دهنده ی الكتریكی

دودهای سیاه غلیظ و گرد و غباری كه از دودكش كارخانه ها بالا می روند را می توان توسط رسوب    دهنده ی الكتریكی از هوا جدا كرد و مانع ورود آن ها به هوا شد.

رسوب دهنده ی الكتریكی از توری فلزی نازكی با بارالكتریكی مثبت و دو تیغه فلزی كه به زمین متصل هستند تشكیل شده است. ذرات دود و گرد و غبار به هنگام عبور از میان توری فلزی  دارای بار مثبت     می شوند. ذره های دودباردار شده، از توری رانده می شوند وروی تیغه ها رسوب می كنند.به این ترتیب از هوا جدا می گردند، تیغه ها را گاه گاه بازدن ضربه می تكانند تا دوباره آماده ی كار شوند 


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 شودهر 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.

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)

 قانون اهم:

آزمایش ها نشان می دهد كه هر چه مقدار مقاومت الكتریكی یك مدار بیش تر باشد، شدت جریان الكتریكی در آن مدار كم تر است. از این رو می توان نتیجه گرفت كه در یك مدار الكتریكی بین شدت جریان مدار، ولتاژ و مقاومت الكتریكی رابطه ی زیر وجود دارد.

 مثلث اهم:

قانون اهم را می توان در مثلث مقابل قرار دارد. بنابر این دست خود را بر روی كمیت مورد نظر قرار        می دهیم و عملیات ریاضی باقیمانده را انجام می دهیم.

 توجه: مقاومت الكتریكی یك رسانا با تغییر دما تغییر می كند. در رساناهای فلزی افزایش دما سبب افزایش مقاومت ویژه در نتیجه افزایش مقاومت رسانا می شود.

 مثال: به دو سر یك لامپ اختلاف پتانسیل 220 ولت وصل است. اگر شدت جریان در لامپ برابر 5/0 آمپر باشد مقاومت الكتریكی لامپ چند اهم است؟

 اتصال پیل ها:

1- اتصال سری همسو:

اگر قطب مثبت هر پیل به قطب منفی مجاورش متصل شود اتصال را سری همسو می نامند و جهت جریان هایی كه پیل ها به مدار می فرستند همسو است.

مجموع نیروی محركه بیل های متصل به هم=نیروی محركه پیل معادل

توجه: در صورتیكه یك یا چند پیل در خلاف جهت سایر پیل ها قرار داشته باشند، نیروی محركه آن هارا از بقیه كم می كنیم.

2-اتصال موازی همسو: در این اتصال قطب های همنام پیل ها دوبه دو به هم وصل شده اند و ولتاژ دو سر همه پیل ها مساوی است.

نیروی محركه یكی از پیل ها= نیروی محركه بیل معادل اتصال موازی همسو

 به هم بستن مقاومت ها:

1- مقاومت های متوالی:

اگر چند مقاومت مانند R1و R2و R3یكی به دنبال دیگری بسته شود به طوریكه از همه آن ها شدت جریان I بگذرد، می گوییم كه مقاومت ها به طور متوالی به هم بسته شده اند، در این صورت مقاومت معادل از مجموع این مقاومت ها به دست می آید.

R=R1+R2+R3

 

در مقاوت های سری شدت جریان در طول مسیر یكسان است. پس I1=I2=I3

اما ولتاژ معادل برابر است با: V=V1+V2+V3

 2- مقاومت های موازی:

مقاومت ها را در صورتی موازی می گویند كه هر یك از آنها بین دو نقطه از یك مدار بسته شود.اختلاف پتانسیل دو سر همه مقاومت های موازی یكی است ولی جریان كل مدار بین آنها تقسیم می شود.

اختلاف پتانسیل دو سر همه مقاومت های موازی یكسان است پس V1=V2=V3

در مقاومت های موازی جریان بین مقاومت ها تقسیم می شود پس I=I1+I2+I3 

 آهنربا:

یونانیان باستان بیش از 2500 سال پیش با پدیده ی آهن ربا آشنا بودند، تالس كه اغلب از او به عنوان پدر علم یونان یاد می شود، ماده ی كانی مگنتیت (Fe3O4) را كه آهن می رباید می شناخت، ماده ی دارای چنین ویژگی را آهن ربا می گویند. مشهور است كه این ماده برای نخستین بار در محلی به نام "مگنزیا" در آسیای صغیر (تركیه ی امروز) مشاهده است.خاصیت آهنربایی در آهن، نیكل، كبالت و پاره ای از تركیبات و آلیاژهای آن ها نیز وجود دارد.آهن ربا را با توجه به نوع كاربردی كه دارند، به شكل های مختلف (میله ای،نعلی شكل، تیغه ای و...) می سازند.

 قطب های آهنربا:

یك آهنربا به هر شكلی كه ساخته شده باشد، دارای دو قطب است.اگر یك آهنربا را درون ظرفی پر از میخ های كوچك یا براده های آهن فرو ببرید و سپس بیرون بیاورید مشاهده خواهید كرد كه ربایش و تراكم براده های آهن در دو ناحیه آهنربا بیش از جاهای دیگر است.به ناحیه هایی از آهن ربا كه براده های بیشتری را جذب می كند و خاصیت آهنربایی در آن نواحی بیش تر است، قطب های آهنربا می گویند.

 توجه: در آهنربای نعلی شكل، یكی از شاخه ها قطب N و شاخه ی دیگر قطب S است. در آهنربای حلقه ای معمولا دو سمت بالا و پایین آهنربا قطب ها را تشكیل می دهند.

 اگر آهنربا را دور از چیزهای آهنی، آزادانه بیاویزیم همیشه در راستای شمال – جنوب جغرافیایی محل آزمایش قرار می گیرد، از این رو قطب های آهن ربا را به قطب N یا شمال یاب و قطب S جنوب یاب نامگذاری كرده اند.

 یكی از ویژگی های جالب آهن ربا این است كه اگر آهن ربایی را به دو یا چند قطعه بشكنیم، هر قطعه نیز خود یك آهن ربا با دو قطب S,N است آزمایش ها نشان داده است كه هر قدر این عمل شكستن را ادامه بدهیم، بازهم قطعه های حاصل دارای دو قطب S,N خواهد بود. پس می توان نتیجه گرفت كه قطب N از قطب S حدا شدنی نیست و كوچكترین ذره های تشكیل دهنده ی آهن رباها (یعنی اتم ها یا مولكول ها) نیز آهنربا هستند و دو قطب S,N دارند.این آهنرباهای كوچك را دو قطبی مغناطیسی می نامند زیرا هر یك همواره دو قطب S,N دارند. خطی را كه دو قطب یك دو قطبی مغناطیسی را به هم وصل می كند. محور مغناطیسی آن می نامند.یك دو قطبی مغناطیسی را با یك پیكان نشان می هند.موادی را كه اتم ها یا مولكول های سازنده آن ها خاصیت مغناطیسی دارند، مواد مغناطیسی می نامند. نحوه ی سمت گیری دو قطبی های مغناطیسی كوچك در مواد مغناطیسی مختلف، متفاوت است، به همین دلیل از لحاظ ویژگی های مغناطیسی با هم تفاوت دارند. 

مواد پارامغناطیس:

دو قطبی های مغناطیسی در یك ماده ی پارامغناطیسی دارای سمت گیری مشخص و منظمی نیستند و در جهت های كاتوره ای قرار دارند. در نتیجه این مواد خاصیت مغناطیسی ندارند. اگر آن ها را درون یك میدان مغناطیسی (مثلا نزدیك آهنربا) قرار دهیم دو قطبی های كوچك مانند عقربه های مغناطیسی در نزدیكی آهنربا رفتار می كنند و در راستای خطوط میدان منظم می شوند. هر چه میدان مغناطیسی قوی تر باشد، خاصیت مغناطیسی ماده بیش تر می شود.اگر آهنربا را از این مواد دور كنیم، دو قطبی های مغناطیسی دوباره به سرعت به وضعیت كاتوره ای قبلی بر می گردند.منگنز، پلاتین، آلومینیوم، اكسیژن، اكسیدازت، فلزات قلیایی و قلیایی خاكی از جمله مواد پارامغناطیسی هستند.

 مواد فرو مغناطیس:

در بعضی از مواد دو قطبی های مغناطیسی كوچك به طور طبیعی تمایل دارند با یكدیگر هم خط شوند.این مواد را فرو مغناطیس می نامند. در برخی از مواد فرومغناطیس مانند آهن، كبالت و نیكل در صورتی كه خالص باشند، با قرار گرفتن در یك میدان مغناطیسی به سهولت آهنربا می شوند و به راحتی نیز خاصیت آهنربایی خود را از دست می دهند. به این مواد،"فرو مغناطیس نرم" گفته می شود.مواد فرومغناطیس نرم با حذف میدان مغناطیسی خارجی خاصیت آهنربایی خود را از دست می دهند و به همین دلیل برای ساختن آهنرباهای الكتریكی(آهنرباهای غیر دایم) مناسب هستند.برخی دیگر از مواد مانند فولاد (آهن به اضافه دو درصدكربن), آلیاژهای دیگری از آهن، كبالت و نیكل به سختی آهنربا می شوند به این مواد فرومغناطیس سخت می گویند. این گونه مواد، پس از برداشتن میدان مغناطیسی خارجی، ماده فرو مغناطیس سخت، خاصیت آهنربایی خود را حفظ می كنند، به همین دلیل این مواد برای ساختن آهنربای دائمی مناسب هستند.

 اثر قطب های آهنربا:

قطب های همنام (N,N – S,S) یكدیگر را می رانند.

قطب های ناهمنام (N,S) یكدیگر را می ربایند.

 ساخت آهن ربا:

آهنربا معمولا به سه روش مالش، القا و الكتریكی ساخته می شود.

1) مالش:

اگر میله فولادی را مطابق شكل به وسیله یك آهنربا مالش دهیم میله خاصیت مغناطیسی پیدا كرده و آهنربا می شود. در این روش قطبی كه در انتهای مسیر، مالش به وجود می آید مخالف قطب مالش دهنده است.

 2) القای مغناطیسی:

اگر یك سر آهنربای میله ای را به چند میخ آهنی كوچك نزدیك كنیم مشاهده می شود كه میخ ها جذب آهن ربا شده و هر یك میخ می تواند میخ دیگری را جذب می كند. در واقع میخ اولی توسط آهن ربا به یك آهنربا تبدیل شده كه توانسته است میخ دومی را جذب كند. به همین ترتیب میخ های بعدی نیز آهنربا شده اند. به این ترتیب یك زنجیر مغناطیسی ساخته شده است.اگر آهنربای قویتری داشته باشیم می توانیم زنجیر بلندتری بسازیم. ایجاد خاصیت مغناطیسی در یك آهن توسط یك آهن ربا بدون تماس با آن، را القای مغناطیسی می نامند.آهن ربا ابتدا سنجاق یا یك ماده ی مغناطیسی را طوری به آهن ربا تبدیل می كند كه قطب های ناهمنام آهنربا و سنجاق در مجاورت یكدیگر واقع شوند، در این حالت نیروی جاذبه مغناطیسی بین قطب های ناهمنام، باعث جذب سنجاق توسط آهنربا می شود.

 3) روش الكتریكی:

برای آن كه یك آهنربای الكتریكی بسازیم، كافی است یك قطعه آهن را در داخل یك سیملوله كه از چندین دور تشكیل شده قرار داده و جریان مستقیمی به مدت چند ثانیه از آن بگذرانیم، قطب آهنربایی كه ایجاد می شود به جهت جریان از سیملوله بستگی دارد. اگر سیم پیچ را طوری دست خود بگیریم كه چهار انگشت پیچیده شده در جهت جریان قرار گیرد، انگشت شست، قطب N را نشان می دهد.

 توانایی آهنرباهای الكتریكی به سه عامل بستگی دارد:

1) شمار دورهای سیملوله هر چه عده دورهای سیملوله بیشتر باشد، آهنربای الكتریكی قویتر خواهد بود.

2) جریانی كه از سیملوله می گذرد هر چه شدت جریان عبوری از سیملوله بیش تر باشد, آهن ربا الکتریکی قویتر خواهد بود.

3) شكل هسته سیملوله

 نكته: مهم ترین عواملی كه خاصیت آهنربایی را ضعیف می كنند، گرما و ضربه هستند برای جلوگیری از ضعیف شدن آهنربا، باید:

1- از وارد شدن ضربه به آن جلوگیری شود.

2- از قرار دادن آن در محل گرم خودداری كنیم.

3- آهنربا را به صورت دوتایی به نحوی كه قطب N هر یك در مجاورت قطب S دیگری قرار داشته باشد، نگهداری كنیم یا آن ها را به یك جسم آهنی بچسبانیم.دو قطعه آهن نرم كه در دو قطب آهنربا قرار می گیرند، بنا به خاصیت القا آهنربا می شوند.







نوع مطلب :
برچسب ها :