آشنایی با الکترونیک - تقسیم جریان
آشنایی با الکترونیک - تقسیم جریان
سوال :
اگر جریان تابعی از ولتاژ و مقاومت است پس چرا مثلا یك باطری ولتاژش ۱۲ ولت است و جریانش ۱ آمپر و برای یك باطری دیگر ولتاژ ۱۲ ولت ولی جریان ۲ آمپر است؟ در واقع تا وقتی مقاومتی به باطری وصل نشده چطوری جریان آن را تعیین میكنند؟
جواب :
وقتی برای یك باطری یا یك آدابتور یا هر منبع ولتاژ دیگر جریانی تعیین میكنند منظور حداكثر جریانی است كه ما میتوانیم از منبع دریافت كنیم.
چرا نمیتوانیم از یك منبع هر چقدر كه دوست داریم جریان بگیریم ؟
( در ادامه مثال لیوان) ضعف جریان دهی بر میگردد به پمپی كه بالای لیوانها بود. فرض كنید میخواهیم بیشتر از ظرفیت لیوانها از آنها جریان بگیریم.
شیر آب پایین لیوانها را تا جایی كه میتوانیم باز میكنیم در ضمن لوله ها را هم تا جایی كه میتوانیم گشاد انتخاب میكنیم .( یعنی مقاومت را تا جایی كه توانستیم كاهش دادیم ) ، گفتیم هر چه مقاومت سر راه جریان را كمتر كنیم جریان عبوری بیشتر میشود. در این صورت میشود آنقدر مقاومت رواكم كرد كه جریان به بینهایت نزدیك بشود.
ولی این اتفاق نمیافتد چون ما فقط میتوانیم لوله پایین لیوانها را گشاد كنیم اما شیلنگ بالای لیوانها را نمیتوانیم. قدرت و سرعت آن پمپ را هم نمیتوانیم تغییر دهیم پس چه اتفاقی میافتد ؟
با این كاری كه ما انجام دادیم به سرعت آب از لیوان پر به سمت لیوان نصفه سرازیر میشود و سطح آبشان به یك اندازه میشود. در این زمان كوتاه پمپ بالایی قادر نیست كه سطح آبها را مثل همان وضعیت اول نگه دارد . چرا ؟ ( چون خودش هم دارای یك مقاومت است . همان مقاومت شیلنگ و پمپ )(گفتیم تمام رساناها یه مقدار مقاومت دارند) پس چه اتفاقی میافتد ؟
اختلاف سطح آبها كم میشود كه اگر مقاومت لوله پایینی را تا حد صفر برسانیم اختلاف سطح آبها نیز به صفر میرسد. در مدار الكتریكی هم همینطور میشود یعنی اگر بیشتر از حد مجاز از یك منبع جریان بكشیم ولتاژش افت میكند و اگر مقاومت را تا حد صفر برسانیم ولتاژ دو سر منبع هم صفر میشود.
●منبع ایده آل چیست؟
این منبع وجود خارجی ندارد.
منبع ایده آل به منبعی میگویند كه هر چقدر جریان بخواهیم بتوانیم از آن بگیریم بدون اینكه ولتاژ خروجیش كم شود.
پس یك منبع معمولی (غیر ایده آل ) را میتوان مانند یك منبع ایده آل درنظر گرفت كه یك مقاومت با آن سری شده و باعث محدود شدن جریان دهی منبع میشود.(گفتیم كه مقاومت باعث محدود كردن جریان میشود ) كه به این مقاومت مقاومت داخلی منبع گویند در واقع این مقاومت داخلی درون هر منبعی وجود دارد اما نه به شكلی كه ما فرض میكنیم (سری) بلكه در ذات هر مولد وجود دارد .
●نتیجه گیری : هر گاه از یك منبع جریان بگیریم ولتاژ آن منبع مقداری افت میكند (كم میشود) و این افت ولتاژ به علت وجود مقاومت داخلی آن است .
پس بین دو منبع كه ولتاژ آنها با هم برابر است آن منبعی كه مقاومت داخلیش كمتر است میتواند انرژی بیشتری به ما بدهد.
●چگونه مقاومت باعث افت ولتاژ میشود ؟
گفتیم كه كه هر گاه مقاومتی بر سر راه یك مدار قرار بگیرد باعث محدود كردن (كاهش دادن ) جریان عبوری از آن مدار میشود .
و این را هم قبول داریم كه قانون اهم یك قانون اثبات شده است و هیچگاه عوض نمیشود .
در مدار شكل جریان عبوری از مقاومت ۶ آمپر است . بعد یك مقاومت ۲ اهم دیگر نیز به مدار اضافه میكنیم .
طبق قانون اهم چون مقاومت دوبرابر شد جریان نصف میشود (مقاومت/ولتاژ=جریان)
▪ سوال :
به هر كدام از مقاومتها چند ولت رسیده ؟ آیا دو سر مقاومت R۱ همون ولتاژ قبلی یعنی ۱۲ ولت وجود دارد كه باعث شده جریان ۳ آمپر از آن عبور كند؟
اگر بگوییم كه همان ولتاژ اولی یعنی ۱۲ ولت كه قانون اهم را به هم زدیم چون اگر دوسر مقاومت ۲ اهمی ولتاژ ۱۲ ولت قرار بدیم جریان ۶ آمپر از آن عبور میكند ولی در اینجا جریان ۳ آمپر است پس نتیجه میگیریم كه در مدار دوم ولتاژ كمتری دوسر مقاومت R۱ قرار گرفته كه طبق فرمول (جریان * مقاومت = ولتاژ) ۳ * ۲ = ۶ یعنی در مدار دوم فقط ۶ ولت دو سر مقاومت R۱ قرار گرفته (از افت ولتاژ منبع صرفنظر كردیم )
▪سوال:
برای بقیه ولتاژ چه اتفاقی افتاد؟
بقیه ولتاژ هم به مقاومت R۲ رسیده چون مقدار این مقاومتها با هم برابر است در نتیجه ولتاژی كه به آنها میرسد هم با هم برابر است.
این یك قانون است كه هر چه مقاومت بیشتر باشد ولتاژی هم كه به آن میرسد بیشتر است.
مثال لیوان آب:
گفتیم به ولتاژ الكتریكی فشار الكتریكی هم میگویند كه منظور همان فشاریست كه به الكترونها وارد میشود تا آنها را به حركت در بیارود.
در مثال آبی-لیوانی هم این فشار آب كه باعث حركت آب میشود وقتی یك شیر سر راه یك لوله پرفشار قرار میدهیم آن شیر فشار آب را كم میكند. اصطلاحا میگوییم فشار را میشكند. این موضوع را بارها تجربه كردید .
وقتی با شیلنگ آب میپاشید شیر را تا آخر باز میكنید كه جلوی فشار آب را نگیرد تا بتوانید آب را به مسافت دور تری بپاشید پس با كم و زیاد كردن شیر آب میتوانید فشار آب را به هر اندازه ای كه میخواهید تنظیم كنید.
شیر هم كه نقش همان مقاومت را داشت (در مثالهای قبل) پس مقاومت هم مثل شیر باعث افت فشار الكتریكی میشود.
دانستیم كه مقاومت R۲ باعث افت ولتاژ شده پس هر مقاومتی كه در مدار وجود دارد، مقداری از ولتاژ منبع را تقلیل میدهد.
