دانلود تحقیق مقاومت و الکتریسیته ساکن

.

الکترونها را می توان به آسانی از یک اتم به اتم دیگر منتقل کرد.

زمانی که این الکترونها در بین اتمها حرکت می کنند، جریان الکتریسیته یا برق تولید می شود.

یک قطعه سیم را بردارید.

الکترونها از یک اتم به اتم دیگر عبور کرده و باعث ایجاد جریان برق از یک سمت به سمت دیگر می شود.

الکترونها بسیار کوچک هستند.

یک سکه مسی بیش از 1022´ 1 الکترون دارد .

میزان عبور جریان الکتریسیته در مواد مختلف فرق دارد.

اندازه گیری میزان هدایت الکتریکی یک ماده، مقاومت آن نامیده می شود.

میزان مقاومت درون یک سیم بستگی به ضخامت ، طول و جنس آن دارد.

ضخامت سیم را قطر آن می گویند.

هرچه قطر سیم کوچکتر باشد، طول سیم بیشتر است.

بیشترین قطر سیمهای معمولی برابر یک است.

سیمها از فلزات مختلفی ساخته شده اند ، که به عنوان مثال می توان از سیم مسی ، آلومینیومی و حتی فولادی نام برد .

هریک از این فلزات دارای مقاومت مختلفی می باشند.

هرقدر که مقاومت سیم کمتر باشد ، هدایت الکتریکی آن بهتر خواهد بود.

سیم مسی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا مقاومت آن کمتر از سایر فلزات است.

معمولاًٌ سیمهای درون دیوار ، لامپها و سایر جاها از جنس مسی است.

یک قطعه فلز می تواند به صورت یک بخاری عمل کند.

زمانیکه جریان الکتریکی برقرار می شود ، مقاومت باعث اصطکاک و اصطکاک باعث گرما می شود.

هرقدر که مقاومت بیشتر باشد ، گرمای ایجاد شده بیشتر خواهد بود.

بنابراین یک سیم پیچ، مثل مو خشک کن (سشوار)، دارای مقاومت بالایی بوده و درنتیجه حرارت زیادی تولید می کند.

اما برخی از مواد دارای هدایت الکتریکی بسیار ضعیفی هستند.

به این دسته از مواد عایق می گویند.

لاستیک عایق خوبی است و به همین دلیل از آن به عنوان روکش سیمهای برق استفاده می شود.

شیشه نیز عایق خوبی است.

اگر به خطوط انتقال برق توجه کنید، مشاهده خواهید نمود که انتهای آن به یک شئ برآمده وصل شده است.

اینها عایقهایی از جنس شیشه هستند.

این عایق ها از تماس فلز درون سیمها با فلز برجها جلوگیری می کنند.

تعریف جریان الکتریکی : جریان الکتریکی فرایند حرکت بارها در جسم است.

وقتی که بین قسمت های آن جسم اختلاف پتاسیل وجود دارد.

یعنی از حرکت حاملین بار جریان الکتریکی تشکیل می شود.

البته منشا حاملین بار که سازندگان جریانند، می تواند به کلی متفاوت باشد.

پدیده های بارز جریان الکتریکی : · اگر یک لامپ رشته ای را به یک باتری وصل نماییم،· پدیده های زیر مشاهده می شوند : رشته لامپ بر افروخته می شود و شروع به تابش می کند.

این به آن معناست که جریان ،· رسانایی را که از آن می گذرد،· گرم می کند.

یعنی جریان الکتریکی اثر گرمایی یا حرارتی ایجاد می کند.

باید توجه داشت که نه فقط رشته لامپ بلکه تمام رساناهای دیگر نیز گرم می شوند.

ولی گرمای آنها کمتر محسوس است.

از این قابلیت جهت تولید اتو ،· سماور برقی ،· انواع چراغ های هیتر و سایر وسایلی که در آنها از مکانیزم تبدیل انرژی الکتریکی به حرارتی استفاده شده باشد ،· استفاده می شود.

· یک مدار ساده ای بسته و یک کلید کنترل به آن اضافه می کنیم و یک عقربه مغناطیسی را در داخل مدار بدون اتصال به مدار می گذاریم.

پدیده زیر مشاهده می شود : تا وقتی که کلید بسته است عقربه مغناطیسی از محل اولیه اش منحرف می شود و وضعیت جدیدی به خود می گیرد .

یعنی جریان الکتریکی اثر مغناطیسی ایجاد می کند .

ایجاد جریان در سیم پیچ ها به توسط جریان متغیر و تولید جریان الکتریکی القایی از نتایج این اثر می باشد .

از این قابلیت کابردهای وسیعی شده است از آن جمله : آهنربای الکتریکی ،· ترانسفورماتورها ،· بلندگوها و سایر وسایلی که در آنها میدان مغناطیسی و جریان الکتریکی با هم حضور پیدا می کنند.

· تجزیه مولکول آب به وسیله جریان الکتریکی ( عمل الکترولیز آب ) که آنرا به اتمهای تشکیل دهنده اش هیدرون و اکسیژن تجزیه می کند،· نشان می دهد که : جریان الکتریکی اثر شیمیایی ایجاد نمی کند،· آزمایش نشان می دهد که اثر شیمیایی جریان در تمام رساناها دیده نمی شود.

از طرفی در محلول های اسید سولفوریک ،· نمک معمولی ،· شوره و بسیاری از اجسام دیگر ،· جریان الکتریکی باعث تجزیه جسم به اجزایش می شود .

از این رو رساناهای الکتریکی به دو دسته تقسیم می شوند : o نوع اول رساناهایی هستند که در آنها جریان الکتریکی باعث اثر شیمیایی نمی شود (مانند فلزات و ذغال).

o نوع دوم رساناهایی هستند که با جریان الکتریکی به اجزای تشکیل دهنده تجزیه می شوند.

الکترولیت اصطلاح دیگر رساناهای نوع دوم است.

و پدیده تجزیه جسم به وسیله جریان الکترولیز نامیده می شود.

اثر های ویژه جریان الکتریکی : رسانایی که جریان از آن عبور می کند بسته به خواصش ممکن است به میزان کمتر یا بیشتری گرم شود.

مثلا" رشته لامپ به شدت گرم می شود ( بالای 1500 درجه سانتیگراد ).

در حالی که سایر سیم ها در همان مدار به مقدار ناچیزی گرم می شوند .

بعضی فلزات نظیر سرب می توانند به حالتی تغییر شکل دهند که در آن حالت عملا" با عبور جریان گرم نمی شوند.

پس اثر گرمایی جریان الکتریکی به خواص رسانا بستگی دارد.

از طرفی دیگر اثر مغناطیسی جریان الکتریکی در همه موارد مشاهده می شود و به خواص رسانا بستگی ندارد.

عقربه مغناطیسی که موازی رسانای حامل جریان قرار گرفته باشد همیشه بدون توجه به خواص رسانا منحرف می شود.

کاربرد این پدیده در ساخت لامپ جیوه است که در پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد.

البته با قرار دادن لامپ جیوه در لوله شیشه ای ناظران را از اثر زیانبار تابش فرابنفش دور می کنند.

بنابر این اثر مغناطیسی جریان الکتریکی را باید شاخصترین اثر جریان در نظر گرفت.

در این موارد فارادی نوشته است که : "اثر دیگری وجود ندارد که شاخصتر از اثر مغناطیسی جریان الکتریکی باشد مقاومت و الکتریسیته ساکن همانطوریکه در قبل دیدیم، بعضی از اتم ها دارای الکترونهای ناپیوسته هستند.

الکتریسیته ساکن الکتریسیته ساکن نوع دیگر از انرژی الکتریکی است.

برخلاف الکتریسیته جاری که حرکت می کند، الکتریسیته ساکن در یک محل باقی می ماند.

الکتریسیته ساکن نوع دیگر از انرژی الکتریکی است.

آزمایش زیر را انجام دهید: بادکنکی را که با هوا پرشده، به یک لباس پشمی یا موی خود بمالید.

بعد آن را روی دیوار قرار دهید.

بادکنک برروی دیوار می ایستد.

به سر دو بادکنک فنر وصل کنید.

دو بادکنک را به هم بمالید.

سر دو فنر را گرفته و بادکنک ها را کنار هم قرار دهید.

خواهید دید که آنها از یکدیگر دور می شوند.

مالش بادکنکها باعث ایجاد الکتریسیته ساکن در آنها می شود.

وقتی که شما بادکنک را به لباس پشمی یا موی خود می مالید، بادکنک الکترونهای اضافی را از آنها گرفته و تا اندازه ای دارای بار منفی می شود.

بارهای منفی بادکنک به بارهای مثبت دیوار جذب می شود.

هر دو بادکنکی که از فنر آویزان هستند دارای بار منفی می باشند.

همیشه بارهای منفی یکدیگر را دفع می کنند و بارهای مثبت نیز همین طور .

بنابراین بارهای منفی دو بادکنک باعث دور شدن آنها از یکدیگر می شود.

الکتریسیته ساکن همچنین می تواند باعث ایجاد شوک در شما شود.

اگر برروی یک فرش راه بروید و پای خود را برروی آن بکشید و سپس یک شئ فلزی را لمس کنید ، جرقه ای بین شما و شئ فلزی به وجود می آید.

اگر پای خود را بیشتر روی فرش بکشید الکترونهای بیشتری درون بدن شما پخش می شود.

زمانیکه شما دستگیره فلزی در اتاق یا شئ ای با بار مثبت را لمس می کنید ، قبل از اینکه دست شما به دستگیره برسد، الکتریسیته ای بین انگشتان دستتان و دستگیره فلزی ایجاد می شود.

اگر روی فرش راه بروید و سپس جعبه کامپیوتر را لمس کنید، ممکن است موجب خرابی آن شوید.

یکی دیگر از انواع الکتریسیته ساکن بسیار تماشایی است.

این نوع الکتریسیته ساکن مربوط به رعد و برق و طوفان می باشد .

هنگامی که بلورهای یخ درون ابرها به یکدیگر مالیده می شوند ، ابرها بار منفی به خود می گیرند.

در این هنگام برروی زمین بار مثبت افزایش می یابد.

ابرها چنان بار بالایی به خود می گیرند که الکترونها از زمین به سمت ابرها ، و یا از ابری به ابر دیگر پرتاب می شوند.

این باعث ایجاد یک جرقه بزرگی از الکتریسیته ساکن در آسمان شده که ما به آن رعد و برق می گوئیم.

اما الکتریسیته ساکن چیست ؟

همانطوریکه در فصل 2 دیدید، کلمه «الکتریسیته» از کلمات یونانی «elektor» به معنی خورشید درخشان و «elektron» گرفته شده است که هر دو کلمه کهربا را توصیف می کند.

کهربا شیره درخت فسیل شده ای است که میلیونها سال قبل وجود داشته و حال مانند یک سنگ سخت شده است.

حدود 600 سال قبل از دوران کنونی یونانیان به مسئله جالبی پی بردند : زمانیکه کهربا را به یک قطعه خز می مالید ، کهربا شروع به جذب ذرات گرد و غبار ، پروکاه می کند.

اما هیچ کس توجه زیادی به این اثر عجیب ننمود تا اینکه در حدود سال 1600 دکتر ویلیام گیلبرت در مورد واکنش های آهنربا و کهربا به بررسی پرداخت و پی برد که در سایر اشیاء نیز می توان ایجاد الکتریسیته نمود.

گیلبرت معتقد بود که کهربا در اثر مالش به خز تولید «الکتریسیته صمغی» می کند.

اما در اثر مالش ابریشم به شیشه آنچه که تولید می شود را «الکتریسیته شیشه ای» نامید.

در سال 1747 دانشمندی به نام بنجامین فرانکلین در آمریکا و ویلیام واتسن در انگلستان به یک نتیجه مشابه رسیدند.

آنها معتقد بودند که کلیه مواد دارای یک نوع سیال الکتریکی هستند .

در واقع آنها در مورد اتم و الکترون چیزی نمی دانستند ، بنابراین براساس رفتار موجود آن را سیال نامیدند.

آنها فکر می کردند که این سیال می تواند به راحتی در ماده نفوذ کرده و نمی توان آن را تولید کرده یا از بین برد.

همچنین آنها معتقد بودند که عمل مالش (مثل مالش کهربا به خز) موجب حرکت این سیال دیده نشده از یک شئ به شئ دیگری گردیده و باعث تولید الکتریسیته در هر دو می شود.

فرانکلین وجود سیال را مثبت و عدم وجود آن را منفی در نظر گرفت.

بنابراین، برطبق گفته او، جهت جریان از مثبت به منفی بود.

اما امروزه ما می دانیم که عکس این قضیه صادق است.

به عبارت دیگر جهت جریان الکتریسیته از منفی به مثبت است .

سایرین از این هم فراتر رفته و معتقد بودند که دو نوع سیال وجود دارد.

آنها براین باور بودند که مواد دارای سیال مشابه یکدیگر را جذب و مواد دارای سیال مختلف یکدیگر را دفع می کنند.

همه این موارد صرفاً تا اندازه ای درست بود و بدین ترتیب بود که نظریات علمی گسترش یافت.

هرکسی دلیل وقوع پدیده ای را بررسی و سپس نظریه ای را ارائه می کند .

بعضی اوقات یافتن واقعیت قرنها طول خواهد کشید.

حال ما می دانیم که الکتریسیته یک سیال نبوده و در واقع حرکت ذرات باردار بین مواد یا به عبارت دیگر تبادل الکترون بین دو شئ است.

جریان متناوب(ac تعریف یک جریان متناوب (AC ) جریان الکتریکی ای است که در آن اندازه جریان به صورت چرخه ای تغییر می کند، بر خلاف جریان مستقیم که در آن اندازه جریان مقدار ثابتی می ماند.

شکل موج معمول یک مدار AC عموماً یک موج سینوسی کامل است چرا که این شکل موج منجر به انتقال انرژی به موثرترین صورت می شود.

اما به هر حال در کاربردهای خاص، شکل موج های متفاوتی نظیر مثلثی یا مربعی نیز استفاده می شود.

تاریخچه توان الکتریکی با جریان متناوب، نوعی از انرژی الکتریکی است که برای تغذیه تجاری الکتریسیته به عنوان توان الکتریکی، از جریان متناوب استفاده می کند.

ویلیام استنلی جی آر کسی است که یکی از اولین سیم پیچ های عملی را برای تولید جریان متناوب طراحی کرد.

طراحی وی یک صورت ابتدایی ترانسفورماتور مدرن بود که یک سیم پیچ القایی نامیده می شد.

از سال 1881م تا 1889م سیستمی که امروزه استفاده می شود، توسط نیکلا تسلا، جرج وستینگهاوس، لوییسین گاولارد، جان گیبس و الیور شالنجر طراحی شد.

سیستمی که توماس ادیسون برای اولین بار برای توزیع تجاری الکتریسیته بکار برد، به دلیل استفاده از جریان مستقیم محدودیت های داشت که در این سیستم برطرف شد.

اولین انتقال جریان متناوب در طول فواصل بلند در سال 1891م نزدیک تلورید کلورادو اتفاق افتاد که چند ماه بعد در آلمان ادامه پیدا کرد.

توماس ادیسون به علت اینکه حقوق انحصاری اختراعات متعددی را در فن آوری جریان مستقیم «DC» داشت، استفاده از جریان مستقیم را، به شدت حمایت می کرد اما در نهایت جریان متناوب به عرصه استفاده عمومی آمد (جنگ جریان ها را مشاهده کنید).

چارلز پروتیوس استینمتز از جنرال الکتریک بسیاری از مشکلات مرتبط با تولید الکتریسیته و انتقال آن را با استفاده از جریان متناوب حل کرد.

توزیع برق و تغذیه