منشا الکتریسيته

طبق نظریه الکترونی اتم، یک اتم از ذرات کوچک‌تری به نام‌های الکترون، پروتون و نوترون تشکیل شده است. که الکترون‌ها دارای بار منفی و پروتون‌ها دارای بار مثبت و نوترون‌ها بدون بار هستند. تعداد الکترون‌ها و پروتون‌های یک اتم در حالت عادی برابر است. بنابراین، اتم در حالت عادی از نظر بار الکتریکی خنثی است.

در اثر تماس، نزدیکی و یا برخورد اجسام بر همدیگر میان اجسام اندازه حرکت خطی مبادله می‌‌شود. در اثر تغییر اندازه حرکت نیروهایی ایجاد می‌‌شود. چگونگی شکل گیری این نیرو‌ها به ساختار اتمی تشکیل دهنده اجسام برمی گردد. به عبارتی این نیروها منشا الکتریکی و مغناطیسی دارند. در اثر مالش اجسام برهمدیگر، جسمی که در اتم‌های تشکیل دهنده خود اتمی از نوع دهنده الکترون داشته باشد، الکترون خود را به جسم دیگر که خاصیت الکترونگاتیوی کمتری دارد می‌‌دهد و مبادله الکترون بین اتم‌ها و در نهایت اجسام منجر به تولید الکتریسيته می‌‌شود.

اتصال سری و موازی مقاومتها

 اگر چند مقاومت را در مدار به صورت پشت سرهم ببندیم، یعنی هر2مقاومت متوالی در یک سر با هم مشترک باشند (به شکل دقت کنید)، آنگاه  می گوییم مقاومت ها را با هم سری کرده ایم

"مقاومت معادل" یعنی مقاومت نهایی کل مجموعه.
   برای به دست آوردن مقاومت معادل جند مقاومت که به صورت سری بسته شده اند، کافیست اندازه ی هر مقاومت را با بعدی جمع کنیم یعنی: (Totمخفف کلمه یTotal به معنای کل می باشد)

مثال: مقاومت معادل مجموعه ی زیر بدین صورت است:
    ? 19=12+4+3

مقاومت های موازی:

   اگر چند مقاومت را در مدار به شکلی ببندیم که ابتدا و انتهای همه ی آنها به همدیگر متصل باشند(به شکل دقت کنید)، آنها را با یکدیگر موازی کرده ایم.

برای بدست آوردن مقاومت معادل در این حالت از این فرمول استفاده می کنیم:


مثال: مقاومت معادل مجموعه ی زیر بدین صورت است:

?  

   مدارهای الکترونیکی ممکنه ترکیبی از مقاومت های سری و موازی باشند، در این صورت برای به دست آوردن مقاومت معادل باید سعی کنیم مساله را به قسمت های کوچکتر تبدیل کنیم و مقاومت هر قسمت را جداگانه محاسبه و با قسمت دیگر جمع کنیم. به مثال دقت کنید:

جدول کد رنگ ها بدین صورت می باشد:

رنگ حلقه	عدد مربوط به آن
سیاه	0
قهوه‌ای	1
قرمز	2
نارنجی	3
زرد	4
سبز	5
آبی	6
بنفش	7
خاكستری	8
سفید	9

به عنوان مثال اگر روی یک مقاومت به ترتیب از چپ به راست نوار قهوه ای، سیاه و قرمز باشد اندازه ی مقاومت عبارتست از: یعنی این مقاومت 1000 اهم یا 1 کیلواهم (1K ?)می باشد.

حلقه ی آخر که معمولاً طلایی یا نقره ایست حلقه ی تلورانس نیز نام دارد که در کار ما خیلی اهمیت زیادی ندارد.
به شکل زیر دقت کنید:

به مثال زیر توجه کنید:

        نقره ای   4    7   2


پس این مقاومت 270k? یا 270000? می باشد.

کدخوانی مقاومت ها:

کارخانه های سازنده مقاومت ها برای سهولت در تولید، اندازه های استانداردی را برای ساخت مقاومت ها تعیین می کنند و با نوار های رنگی دور آنها اندازه ی مقاومت ها را مشخص می کنند. در انتها نیز با یک نوار نقره ای یا طلایی درصد خطا را مشخص می کنند. چون ماده ی اصلی ساخت این مقاومت ها کربن می باشد ،به انها مقاومت کربنی نیز گفته می شود.

برای خواندن میزان مقاومت کربنی،آن را جوری دست می گیریم که حلقه ی طلایی یا نقره ای در سمت راست قرار بگیرد. حالا به ترتیب رنگ اولین حلقه از سمت چپ کد رقم اول، دومین حلقه از سمت چپ رقم دوم، و سومین حلقه از سمت چپ رقم n می باشد که n توان دهی است که ضریب 2 عدد قبلی می باشد.(اگر 5 حلقه داشتیم، حلقه ی سوم رقم سوم می باشد و حلقه ی چهارم n است، حلقه ی پنجم هم همون درصد خطاست)

قانون اهم:

در همون مثال سطل ها اگر اختلاف ارتفاع 2 سطل را بیشتر کنیم، مشاهده خواهیم کرد که شدت جریان آب نیز بیشتر می شود. تجربه نیز نشان می دهد که هرچه اختلاف پتانسیل دو سر رسانا بیشتر شود ، شدت جریان عبوری نیز بیشتر می شود. اما اهم برای اولین بار کشف کرد که نسبت V به I (V / I) همواره مقداری ثابت است که این مقدار ثابت همان مقاومت الکتریکی است. یعنی: V / I =R ? V=I R

برای مثال اگر در مدار روبه رو V=10 باشد و امپرسنج عدد 2 را نشان دهد و مقاومت سیم ناچیز باشد انگاه طبق رابطه خواهیم داشت:
V=10 و V / I =R ? I=2. پس این مقاومت 5? می باشد.

مقاومت(R):

مقاومت در حقیقت عاملی مزاحم برای جریان می باشد، یعنی هر چه مقاومت بیشتر باشد جریان کمتر است. برای مثال فرض کنید شما با عجله در حال دویدن در یک پیاده روی شلوغ هستید ، به طبع هر چی پیاده رو شلوغتر باشه حرکت برای شما سخت تر و کندتر خواهد بود. این شلوغی مزاحم مشابه همون مقاومت الکتریکی در یک سیم عمل میکنه.
مقاومت الکتریکی رساناها (موادی که جریان الکتریکی را از خو عبور می دهند) ی مختلف با یکدیگر متفاوت است و مقاومت هر ماده فقط بستگی به مشخصات ساختمانی و دمای اون ماده دارد. در رساناهای معمولی، هر چه دما بالاتر برود، مقاومت بیشتر می شود.(افزایش دما موجب افزایش بی نظمی در ساختار مولکولی رسانا می شود)

یکای اندازه گیری آن به پاس خدمات علمی "گئورگ زیمون اهم"، "اهم" نامیده شده که آنرا با (?) نمایش می دهیم. (امگا? از حروف یونانی می باشد)
مقاومت در مدارهای شماتیک به شکل  نمایش داده می شود.

مقاومت شاید پرکاربردترین قطعه ی مدارهای ما خواهد بود. چون ما بوسیله ی این قطعه می توانیم شدت جریان را در قسمت های مختلف مدار کنترل کنیم. مقاومت ها در حالت کلی به 2 دسته ی ثابت و متغیر تقسیم می شوند. مقاومت های نوری دسته ای از مقاومت های متغیر هستند که نسبت به نور محیط مقاومت انها تغییر می کند، یعنی در محیط های پر نور مقاومت آنها کمتر و در محیط های کم نور مقاومت آنها بیشتر می شود.

دسته ی دیگری از مقاومت های متغیر وجود دارند که به صورت دستی مقاومت آنها تنظیم می شود که به آنها پتانسیومتر نیز گفته می شود.

شدت جریان الکتریکی

شدت جریان الکتریکی، مقدار بار الکتریکی خالصی است که در واحد زمان از سطح مقطع خاصی ازرساناعبور می‌کند. شدت جریان در فرمول‌ها معمولاً با نماد I نمایش داده می‌شود.

شدت جریان یک کمیت اسکالر است زیرا از قوانین جمع برداری تبعیت نمی‌کند. (مثلاً درقانون کیر شهف برای حلقه‌ها (KCL) زاویهٔ سیم‌ها نسبت به گره هیچ تأثیری در جواب مسئله ندارد.)

اگر بار خالص dq در بازهٔ زمانی dt از سطحی بگذرد، می‌گوییم جریان i در مدار برقرار شده‌است و داریم:

یکای شدت جریان در سیستم SI،آمپر (A) است. اگر یک کولن بار در مدت یک ثانیه از سطح مقطع یک جسم رسانا بگذرد، جریان یک آمپر از آن عبور کرده است.

هادی-نیمه هادی-عایق

هادی(رسانا):

به هر ماده‌ای که جریان الکتریسیته را به خوبی از خود عبور دهد، هادی می‌گویند. هادی‌های متداول از سیم مسی تقریباً خالص و دارای انعطاف قابل قبول یا از‎ ‎آلومینیوم‎ ‎یا آلیاژهای مخصوص ‏ساخته می‌شوند. سطح مقطع هادیها با توجه به مقدار‎ ‎جریان‎ ‎عبوری و نوع کاربرد در اندازهای ‏گوناگون و شکلهای متفاوت درست می‌شود‎.‎ اگر اتمی درلایهٔ آخر خود کمتر از 4 الکترون داشته باشد آن رسانا خواهد بود.

نیمه هادی(نیمه رسانا):

نیمه‌رسانا یا نیمه هادی عنصر یا ماده ای که در حالت عادی عایق باشد ولی با افزودن مقداری ناخالصی قابلیت هدایت الکتریکی را پیدا کند نیمه رسانا میگویند(منظور از ناخالصی عنصر یا عناصر دیگری است غیر از عنصر اصلی یا پایه برفرض مثال اگر عنصر پایه سلیسیوم باشد ناخالصی میتواند آلومنیوم یا فسفر باشد). ومقاومت آن بینرساناها ونیمه رساناهاست. از نیمه رساناها برای ساخت قطعاتی نظیردیود وترانزیستور و ... استفاده می‌شود. موادی که در اتم لایه آخر خود 4 الکترون داشته باشند خاصیت نیمه رسانایی دارند

عایق(نارسانا):

به موادی که الکترونهای مدار والانس آنها تمایل به ماندن در مدار خود را دارند و به راحتی جدا نمی شوند"عایق"یا "دی الکتریک"میگویند.

این مواد در مدار والانس خود7،6،5 و یا 8 الکترون دارند.

تاریخچه الکتریسیته

داستان الكتریسیته 2500 سال پیش در نزدیكی ساحل غربی سرزمینی كه تركیه امروزی نامیده می‌شود آغاز شد در آن سرزمین شهری بنام ماگنزیا كه مردم آن به زبان یونانی حرف می‌زدند وجود داشت. روزی چوبدستی پسرك چوپانی به سنگی خورد و به آن چسبید.

پسرك از خود پرسید: آیا روی سنگ چیز چسبناكی وجود دارد.

ادامه نوشته