جریان الکتریک
جریان الکتریکی در الکتریسته، جریان سرعت عبور الکترونها در یک سیم مسی یا جسم رسانا است. جریان قراردادی در تاریخ علم الکتریسته ابتدا به صورت عبور بارهای مثبت تعریف شد. هر چند امروزه میدانیم که در صورت داشتن رسانای فلزی، جریان الکتریسته ناشی از عبور بارهای منفی، الکترون، در جهت مخالف است. علیرغم این درک اشتباه، کماکان تعریف قراردادی جریان تغییری نکرده است. نمادی که عموما برای نشان دادن جریان الکتریکی (میزان باری که در ثانیه از مقطع هادی عبور میکند) در مدار بکار میرود، I است.
مقدمه
«…………………………….»
تاریخچه
تاریخ الکتریسیته به ۶۰۰ سال قبل از میلاد میرسد. در داستانهای میلتوس (Miletus) میخوانیم که یک کهربا در اثر مالش کاه را جذب میکند. مغناطیس از موقعی شناخته شد که مشاهده گردید، بعضی از سنگها مثل مگنیتیت، آهن را میربایند. الکتریسیته و مغناطیس، در ابتدا جداگانه توسعه پیدا کردند تا این که در سال ۱۸۲۵ اورستد (Orested) رابطهای بین آنها مشاهده کرد. بدین ترتیب اگر جریانی از سیم بگذرد میتواند یک جسم مغناطیسی را تحت تأثیر قرار دهد. بعدها فاراده کشف کرد که الکتریسیته و مغناطیس جدا از هم نیستند و در مبحث الکترومغناطیس قرار میگیرد.
مشخصات جریان الکتریکی
از نظر تاریخی نماد جریان I، از کلمه آلمانی Intensit که به معنی شدت است، گرفته شده است. واحد جریان الکتریکی در دستگاه SI، آمپر است. به همین علت بعضی اوقات جریان الکتریکی بطور غیر رسمی و به دلیل همانندی با واژه ولتاژ، آمپراژ خوانده میشود؛ اما مهندسین از این گونه استفاده ناشیانه، ناراضی هستند.
آیا شدت جریان در نقاط مختلف هادی متفاوت است؟
«…………………………….»
سرعت رانش
میدان الکتریکی که بر روی الکترونهای هادی اثر میکند، هیچ گونه شتاب برآیندی ایجاد نمیکند. چون الکترونها پیوسته با یونهای هادی برخورد میکنند. لذا انرژی حاصل از شتاب الکترونها به انرژی نوسانی شبکه تبدیل میشود و الکترونها سرعت جریان متوسط ثابتی (سرعت رانش) در راستای خلاف جهت میدان الکتریکی بدست میآورند.
چگالی جریان الکتریکی
«…………………………….»
اشکال مختلف جریان الکتریکی
در هادیهای فلزی، مانند سیمها، جریان ناشی از عبور الکترونها است، اما این امر در مورد اکثر هادیهای غیر فلزی صادق نیست. جریان الکتریکی در الکترولیتها، عبور اتمهای باردار شده به صورت الکتریکی (یونها) است که در هر دو نوع مثبت و منفی وجود دارند. برای مثال، یک پیل الکتروشیمیایی ممکن است با آب نمک (یک محلول از کلرید سدیم) در یک طرف غشا و آب خالص در طرف دیگر ساخته شود. غشا به یونهای مثبت سدیم اجازه عبور میدهد، اما به یونهای منفی کلر این اجازه را نمیدهد؛ بنابراین یک جریان خالص ایجاد میشود.
جریان الکتریکی در پلاسما عبور الکترونها، مانند یونهای مثبت و منفی است. در آب یخ زده و در برخی از الکترولیتهای جامد، عبور پروتونها، جریان الکتریکی را ایجاد میکند. نمونههایی هم وجود دارد که علیرغم اینکه در آنها، الکترونها بارهایی هستند که از نظر فیزیکی حرکت میکنند، اما تصور جریان مانند «حفرههای (نقاطی که برای خنثی شدن از نظر الکتریکی نیاز به یک الکترون دارند) مثبت متحرک، قابل فهم تر است. این شرایطی است که در یک نیم هادی نوع p وجود دارد.
اندازه گیری جریان الکتریکی
جریان الکتریکی را میتوان مستقیما توسط یک گالوانومتر اندازه گیری کرد؛ اما این روش نیاز به قطع مدار دارد که گاهی مشکل است. جریان را میتوان بدون قطع مدار و توسط اندازه گیری میدان مغناطیسی که جریان تولید میکند، محاسبه کرد. ابزارهای مورد نیاز برای این کار شامل سنسورهای اثر هال، کلمپ گیرههای جریان و سیم پیچهای روگووسکی است.
مقاومت الکتریکی
«…………………………….»
توان الکتریکی
یک مدار الکتریکی را در نظر میگیریم که حامل جریان I و ولتاژ V بوده و یک مقاومت R در آن قرار دارد. بار الکتریکی dq موقع عبور از مقاومت به اندازه Vdq، از انرژی پتانسیل الکتریکی خود را از دست میدهد. طبق قانون بقای انرژی، این انرژی در مقاومت به صورت دیگری، مثلا گرما ظاهر میشود. گر در مدت زمان dt، انرژی du حاصل شود، در این صورت داریم:
P=du/dt
«…………………………….»
منابع و مآخذ: وبسایت اینترنتی «چهارگوش» به آدرسwww.4goush.net
قسمتهایی که با «…………………………….» مشخص شدهاند از مقاله حذف شده و فقط در نسخه word و Pdf موجود هستند.
لطفا برای دریافت نسخه کامل این مقاله فایلهای word و pdf را دانلود نمائید.
با خرید این محصول فایل word و PDF مربوط به این مقاله را دریافت خواهید کرد.
لینک دانلود بیدرنگ پس از پرداخت نمایش داده شده و فایل فشرده مربوط به این مقاله آماده دانلود خواهد بود.
تعداد صفحات: 5 صفحه | حجم فایل: کمتر از 1 مگابایت | فونت استفاده شده: B Zar | به همراه صفحه اول
رمز فایل فشرده: www.4goush.net
