در مهندسی برق، واحدهای اندازه گیری زیادی در هنگام انجام محاسبات استفاده می شود. مقادیر بزرگ به مقادیر کوچکتر و آنهایی که به نوبه خود به مقادیر حتی کوچکتر تقسیم می شوند. بنابراین بسته به شرایط لازم است یک واحد به واحد دیگر تبدیل شود. در طول فرآیند ترجمه، اغلب سوالات مختلفی مطرح می شود، به عنوان مثال، چند میلی آمپر در آمپر یا وات در یک کیلووات و مگاوات است.

متخصصان با تجربه تقریباً بدون فکر چنین عملیاتی را انجام می دهند، اما برقکاران تازه کار گاهی اوقات ممکن است اشتباه کنند، به خصوص اگر این سوال پیش بیاید که آمپر یا میلی آمپر بیشتر چیست؟ برای از بین بردن چنین خطاهایی، باید کامل ترین درک را از یک واحد اندازه گیری خاص داشته باشید و تمام مشکلات خود به خود حل می شوند.

آمپر از دیدگاه فیزیک

در فیزیک و مهندسی برق، آمپر کمیتی است که قدرت جریان را از نظر کمی مشخص می کند. برای تعیین آن از روش های مختلفی استفاده می شود. در میان آنها، رایج ترین روش اندازه گیری مستقیم است، زمانی که از تستر یا مولتی متر استفاده می شود. هنگام اندازه گیری، این دستگاه ها به صورت سری به مدار الکتریکی متصل می شوند.

روش دیگری غیرمستقیم در نظر گرفته می شود که نیاز به محاسبات خاص دارد. در این مورد، لازم است ولتاژ اعمال شده به یک بخش معین از مدار و مقاومت این بخش را بدانید. پس از آن، قدرت جریان به راحتی با فرمول I = U/R تعیین می شود و نتیجه به دست آمده با آمپر نمایش داده می شود.

در عمل، آمپرها به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند، زیرا این واحد برای استفاده معمولی بسیار بزرگ در نظر گرفته می شود. بنابراین، اکثر متخصصان از چندین واحد استفاده می کنند - میلی آمپر (10-3A) و میکرو آمپر (10-6A) که در غیر این صورت می توان آنها را به عنوان 0.001 A و 0.000001 A تعیین کرد. با این حال، هنگام انجام محاسبات، لازم است دوباره میلی آمپر را به آمپر و تبدیل کنید. در همه از این واحدها در فرمول ها استفاده کنید. در این مرحله است که بسیاری از افراد در مورد چگونگی تبدیل میلی آمپر به آمپر سوال دارند.

نحوه اندازه گیری

به منظور تعیین قدرت جریان در یک بخش خاص از مدار، از ابزار اندازه گیری ذکر شده در بالا استفاده می شود. در میان آنها، دقیق ترین آمپرمتر است که تنها یک مقدار را با استفاده از یک مقیاس اندازه گیری می کند. با این حال، تسترها راحت تر در نظر گرفته می شوند، که با کمک آنها نه تنها قدرت جریان، بلکه سایر مقادیر الکتریکی را در محدوده های مختلف اندازه گیری می کنند. این دستگاه ها این قابلیت را دارند که از یک واحد اندازه گیری به واحد دیگر سوئیچ کنند و به طور دقیق میزان میلی آمپر را در آمپر تعیین کنند.

در برخی موارد، دستگاه اندازه گیری ممکن است نشان دهد که بیش از برد آن است. برای حل این مشکل کافی است میلی آمپر را به آمپر تبدیل کنید و مقدار لازم را بدست آورید. علیرغم خطاهای اندازه گیری زیاد، مولتی مترها و تسترها در عمل بسیار بیشتر از آمپرمترها استفاده می شوند، زیرا با کمک آنها اکثر خطاها بسیار سریع شناسایی و حذف می شوند. علاوه بر این، این دستگاه ها در هنگام انجام اندازه گیری ها لزوماً نیازی به قطع مدار ندارند و می توان قدرت جریان را به صورت غیر تماسی اندازه گیری کرد.

چگونه ترجمه کنیم

ساده ترین راه تبدیل واحدها به صورت دستی است که آمپر و میلی آمپر را به وضوح نشان می دهد که تفاوت بین آنها 10-3 است. به عنوان مثال می توان بخشی از یک مدار الکتریکی را با ولتاژ 5 ولت و مقاومت 100 اهم در نظر گرفت. برای تعیین قدرت جریان، باید از فرمول استفاده کنید و مقدار ولتاژ را بر مقاومت I = U/R = 5/100 = 0.05 A تقسیم کنید. نتیجه به دست آمده برای استفاده کاملاً راحت نیست، بنابراین توصیه می شود آن را در چندین واحد اندازه گیری، یعنی بر حسب میلی آمپر، دوباره محاسبه کنید.

در این حالت 1 آمپر برابر با 1000 میلی آمپر است. برای محاسبه مجدد 0.05 A باید در 1000 ضرب کنید و 50 میلی آمپر بدست می آورید. به همین ترتیب، روش معکوس انجام می شود، زمانی که 50 میلی آمپر بر 1000 تقسیم می شود، و نتیجه 0.05 A اصلی است. بنابراین، حل مشکل برای 1 آمپر، چند میلی آمپر برابر با 1000 است.

به منظور سرعت بخشیدن به فرآیند تبدیل واحدها، جداول خاصی ساخته شده است که انواع مختلفی از مقادیر را نشان می دهد. به عنوان مثال، اگر یک میلی آمپر 0.001 آمپر باشد، به ترتیب معکوس یک آمپر برابر با 1000 میلی آمپر خواهد بود. روی کیس‌های باتری، علاوه بر قدرت فعلی، مدت زمانی که می‌توانند شارژ معینی بدهند یا دریافت کنند، اضافه می‌شود. شارژرهای مختلف با تعداد آمپر یا میلی آمپر مشخص شده اند که علاوه بر آن قدرت آنها را نشان می دهد.

در جدول نشان داده شده در شکل، استفاده از تعداد زیادی صفر مستثنی شده است. در عوض، از پیشوندهای ویژه برای نشان دادن بخشی از اعداد صحیح استفاده می شود. همه آنها با هم یک کلمه واحد را نشان می دهند که نه تنها یک پیشوند بلکه خود واحد اصلی را نیز شامل می شود.

برای پاسخ به این سوال، به طور کلی، ساده، باید یک بار دیگر به طور خلاصه کمیت های فیزیکی مانند جریان (A)، ولتاژ (V) و توان (W) را در نظر بگیریم. آنها بسیار نزدیک به هم هستند و نمی توانند بدون یکدیگر وجود داشته باشند.

وابستگی میدان الکتریکی

ما به خوبی می دانیم که ایجاد و حفظ جریان الکتریکی کاملاً به میدان الکتریکی بستگی دارد. به طور مستقیم به بزرگی میدان الکتریکی بستگی دارد. برای درک بهتر این رابطه، بیایید سعی کنیم این مفاهیم را به صورت کمی توصیف کنیم.

قدرت فعلی نام خیلی خوبی برای این فرآیند نیست. در زمانی ظاهر شد که کاملاً مشخص نبود که چیست. از این گذشته ، این اصلاً نیرو نیست ، بلکه تعداد الکترون ها (الکتریسیته) است که در یک ثانیه از سطح مقطع هادی عبور می کند. این کمیت را می توان به صورت تعداد الکترون هایی که از یک هادی در ثانیه عبور می کنند بیان کرد. با این حال، بار یک الکترون مقدار بسیار کمی است. برای استفاده عملی مناسب نیست.

مثلا: 2 الکترون 1018 در یک ثانیه از رشته یک لامپ چراغ قوه معمولی عبور می کند. بنابراین، واحد اندازه گیری مقدار بار الکتریکی، باری را که 6.25x1018 الکترون دارند، در نظر گرفت. به این شارژ کولن می گویند. بنابراین، واحد نهایی جریانی در نظر گرفته می شود که در آن بار 1 کولن از سطح مقطع هادی در یک ثانیه عبور می کند. این واحد نامیده شد آمپرو هنوز در مهندسی برق برای اندازه گیری جریان استفاده می شود.

برای تعیین وابستگی جریان الکتریکی به میدان الکتریکی، لازم است بتوانیم بزرگی میدان را اندازه گیری کنیم. به هر حال، میدان نیرویی است که بر هر بار، الکترون یا کولن اثر می‌کند. وجود چنین نیرویی است که مشخصه میدان الکتریکی است.

اندازه گیری قدرت میدان

اندازه گیری شدت میدان بسیار دشوار است، زیرا در مکان های مختلف هادی یکسان نیست. انجام تعداد زیادی اندازه گیری پیچیده در نقاط مختلف ضروری است. در این رابطه، بزرگی میدان نه با نیرویی که بر بارها وارد می شود، بلکه با کار انجام شده توسط آن هنگام حرکت یک آویز از یک سر هادی به انتهای دیگر مشخص می شود. کار انجام شده توسط میدان الکتریکی را ولتاژ می گویند. به آن اختلاف پتانسیل (+ و -) در انتهای هادی نیز می گویند. واحد ولتاژ نامیده می شود ولت.

بنابراین، می‌توان نتیجه گرفت که مفهوم جریان الکتریکی با دو کمیت اصلی مشخص می‌شود: قدرت جریان، خود جریان الکتریکی است، ولتاژ، بزرگی میدانی است که خود جریان در آن ایجاد می‌شود. معلوم می شود که نیرو مستقیماً به ولتاژ بستگی دارد.

قدرت چیست

و در نهایت، اجازه دهید نگاهی گذرا به قدرت چیست. ما قبلاً می دانیم که U (ولتاژ) کاری است که هنگام حرکت 1 کولن انجام می شود. I قدرت فعلی یا تعداد کولن های عبوری در یک ثانیه است. بنابراین، I x U نشانگر کل کار انجام شده در 1 ثانیه است. در واقع این قدرت جریان الکتریکی است. واحد قدرت است وات.

نحوه تبدیل وات به آمپر

وات = آمپر x ولت یا P = I x U

آمپر = وات / ولت یا I = P / U

به عنوان یک مثال گویا، این گزینه را در نظر بگیرید

4.6 آمپر = 1000 وات/220 ولت

2.7 آمپر = 600 وات / 220 ولت

1.8 آمپر = 400 وات / 220 ولت

1.1 آمپر = 250 وات / 220 ولت

اگر به تعداد میلی آمپر نگاه کنید، حدس زدن اینکه یک دستگاه خاص با یک بار شارژ چقدر کار می کند دشوار نیست. با این حال، استقلال این گجت تحت تأثیر عوامل متعددی از جمله، البته، میلی آمپر ساعت بدنام است. در این مقاله به طور مفصل توضیح خواهیم داد که آنها چیست و چگونه با عملکرد دستگاه ارتباط دارند.

میلی آمپر ساعت (mAh) چیست؟

بدون پرداختن به جزئیات زیاد، میلی‌آمپر ساعت یک واحد استاندارد شارژ الکتریکی است که برای اندازه‌گیری میزان انرژی که باتری می‌تواند به مدت یک ساعت به دستگاه بدهد، استفاده می‌شود. واضح است که هرچه ظرفیت باتری بیشتر باشد (قابلیت ذخیره میلی آمپر بیشتر)، گجت از آخرین شارژ مجدد مدت بیشتری کار خواهد کرد.

با این حال، همانطور که در همان ابتدا گفته شد، نه تنها یک باتری بزرگ، عملکرد مستقل دستگاه را تعیین می کند. چندین عامل دیگر نیز وجود دارد که باید در نظر داشت.

اول نوع باتری است. در حال حاضر اکثر دستگاه های الکترونیکی از باتری لیتیوم یونی استفاده می کنند که به اصطلاح از اثر حافظه رنج نمی برد، بنابراین می توان گجت را بدون منتظر ماندن برای تخلیه کامل شارژ کرد. همانطور که می بینید، دستگاه ها در این پارامتر با یکدیگر تفاوتی ندارند.

ثانیاً آهن بر خودمختاری تأثیر می گذارد. در اینجا، البته، یک رابطه مستقیم وجود دارد: هرچه دستگاه قدرتمندتر باشد، باتری باید میلی آمپر بیشتری داشته باشد. به عنوان مثال، نوکیا 3210 با باتری 1250 میلی آمپر ساعتی خود یک هفته بدون شارژ دوام می آورد، در حالی که نکسوس 6 با 3220 میلی آمپر ساعت به سختی یک روز دوام می آورد.

صفحه نمایش یکی دیگر از مصرف کنندگان بزرگ انرژی است. در اینجا شایان ذکر است که فناوری ساخت نمایشگر نقش کلیدی دارد. صفحه نمایش های IPS بسیار بیشتر از Super AMOLED نیاز دارند، که وقتی رنگ صفحه نمایش غالباً سیاه است، بسیار کارآمد هستند، در حالی که IPS سیاه را به عنوان هر رنگ دیگری تشخیص می دهد. وضوح و روشنایی نیز نباید کاهش یابد.

از سوی دیگر، نرم افزار یا بهتر بگوییم بهینه سازی، پارامتری به همان اندازه مهم است که استقلال یک دستگاه خاص را تعیین می کند. انواع پوسته‌هایی که سامسونگ و اچ‌تی‌سی بسیار دوست دارند، فرآیندها و خدمات پس‌زمینه بیش از حد بر تعداد ساعات باقی‌مانده تأثیر منفی می‌گذارند. با این حال، انصافاً شایان ذکر است که سامسونگ و سونی در نرم افزار خود ابزارهای ویژه ای را برای بهینه سازی و صرفه جویی در مصرف انرژی گنجانده اند که مصرف را جبران می کند.

و در نهایت، قلب هر دستگاه دیجیتال الکترونیکی، پردازنده، نیز به قدرت کافی نیاز دارد.

بنابراین mAh معنایی ندارد مگر اینکه به بقیه مشخصات دستگاه نگاه کنید. به طور کلی هنگام خرید فراموش نکنید که با صفحه نمایش، نرم افزار و سخت افزار نیز آشنا شوید تا تصویر کاملی از عمر باتری به دست آورید.

بر اساس مواد از AndroidPIT

ما آسایش مدرن زندگی خود را مدیون جریان الکتریکی هستیم. خانه‌های ما را روشن می‌کند، تشعشعاتی را در محدوده مرئی امواج نور ایجاد می‌کند، غذا را در وسایل مختلف مانند اجاق‌های برقی، اجاق‌های مایکروویو، توستر پخته و گرم می‌کند و ما را از نیاز به یافتن سوخت برای آتش نجات می‌دهد. به لطف آن، در قطارهای برقی، مترو و قطارها به سرعت در صفحه افقی حرکت می کنیم و در پله برقی و کابین آسانسور در صفحه عمودی حرکت می کنیم. ما گرما و راحتی در خانه هایمان را مدیون جریان الکتریکی هستیم که در کولرها، پنکه ها و بخاری های برقی جریان دارد. انواع ماشین های الکتریکی که توسط جریان الکتریکی به حرکت در می آیند کار ما را چه در خانه و چه در محل کار آسان تر می کنند. به راستی، ما در عصر برق زندگی می کنیم، زیرا به لطف جریان الکتریکی است که رایانه ها و تلفن های هوشمند، اینترنت و تلویزیون و سایر دستگاه های الکترونیکی هوشمند ما کار می کنند. بیهوده نیست که بشریت برای تولید برق در نیروگاه های حرارتی، هسته ای و برق آبی تلاش زیادی می کند - برق خود راحت ترین شکل انرژی است.

مهم نیست که چقدر متناقض به نظر می رسد، ایده های استفاده عملی از جریان الکتریکی جزو اولین ایده هایی بود که توسط محافظه کارترین بخش جامعه - افسران نیروی دریایی - پذیرفته شد. واضح است که رسیدن به اوج در این کاست بسته کار دشواری بود؛ اثبات نیاز به سوئیچ به کشتی های تمام فلزی با موتور بخار به دریاسالارانی که به عنوان پسران کابین در ناوگان دریانوردی شروع کردند، دشوار بود. افسران جوان همیشه بر نوآوری ها تکیه می کردند. این موفقیت استفاده از کشتی های آتش نشانی در طول جنگ روسیه و ترکیه در سال 1770 بود که نتیجه نبرد در خلیج چسمه را تعیین کرد و مسئله حفاظت از بنادر نه تنها با باتری های ساحلی، بلکه با وسایل مدرن تر را مطرح کرد. دفاع در آن زمان - میادین مین.

توسعه معادن زیرآبی سیستم های مختلف از ابتدای قرن نوزدهم انجام شده است؛ موفق ترین طرح ها معادن خودمختار با نیروی برق بودند. در دهه 70 در قرن نوزدهم، هاینریش هرتز، فیزیکدان آلمانی، دستگاهی را برای انفجار الکتریکی مین های لنگر با عمق استقرار تا 40 متر اختراع کرد. تغییرات آن از فیلم های تاریخی با موضوعات دریایی برای ما آشنا است - این "شاخ" بدنام است. معدن، که در آن "شاخ" سرب، حاوی آمپول پر از الکترولیت، در تماس با بدنه کشتی خرد شد، در نتیجه یک باتری ساده شروع به کار کرد، انرژی آن برای منفجر کردن مین کافی بود. .

ملوانان اولین کسانی بودند که از پتانسیل منابع نور قدرتمند در آن زمان هنوز ناقص قدردانی کردند - اصلاحات شمع های Yablochkov، که در آن منبع نور یک قوس الکتریکی و یک الکترود کربن مثبت داغ درخشان بود - برای استفاده در سیگنال دهی و روشنایی میدان جنگ. استفاده از نورافکن ها به طرفی که از آنها در نبردهای شبانه استفاده می کرد یا صرفاً از آنها به عنوان وسیله ای برای سیگنال دهی برای انتقال اطلاعات و هماهنگی اقدامات تشکیلات دریایی استفاده می کرد، مزیت بسیار زیادی داشت. و فانوس های دریایی مجهز به نورافکن های قدرتمند ناوبری را در آب های خطرناک ساحلی ساده کردند.

تعجب آور نیست که این نیروی دریایی بود که روش های انتقال اطلاعات بی سیم را با صدای بلند اتخاذ کرد - ملوانان از اندازه بزرگ اولین ایستگاه های رادیویی خجالت نکشیدند ، زیرا محوطه کشتی ها امکان قرار دادن چنین پیشرفته هایی را فراهم می کرد. اگر چه در آن زمان بسیار دست و پا گیر، دستگاه های ارتباطی.

ماشین‌های الکتریکی به آسان‌تر شدن بارگیری تفنگ‌های کشتی کمک کردند و واحدهای برقی برای چرخاندن برجک‌های تفنگ، قدرت مانور حملات توپ را افزایش دادند. دستورات ارسال شده از طریق تلگراف کشتی، کارآیی تعامل بین کل تیم را افزایش داد، که مزیت قابل توجهی در درگیری های جنگی داشت.

وحشتناک ترین استفاده از جریان الکتریکی در تاریخ نیروی دریایی، استفاده از زیردریایی های تهاجمی دیزل-الکتریک کلاس U توسط رایش سوم بود. زیردریایی های "گرگ دسته" هیتلر بسیاری از کشتی های ناوگان حمل و نقل متفقین را غرق کردند - فقط سرنوشت غم انگیز کاروان PQ-17 را به خاطر بسپارید.

ملوانان بریتانیایی موفق شدند چندین نسخه از ماشین های رمزگذاری انیگما (ریدل) را به دست آورند و اطلاعات بریتانیا با موفقیت رمز آن را رمزگشایی کرد. یکی از دانشمندان برجسته ای که روی این کار کار کرد آلن تورینگ است که به دلیل مشارکت در پایه های علوم کامپیوتر شناخته شده است. با دسترسی به پیام های رادیویی دریاسالار دونیتز، نیروی دریایی متفقین و نیروی هوایی ساحلی توانستند Wolfpack را به سواحل نروژ، آلمان و دانمارک برانند، بنابراین عملیات زیردریایی از سال 1943 به بعد به حملات کوتاه مدت محدود شد.

هیتلر قصد داشت زیردریایی های خود را به موشک های V-2 برای حملات به سواحل شرقی ایالات متحده مجهز کند. خوشبختانه حملات سریع متفقین به جبهه های غرب و شرق مانع از تحقق این نقشه ها شد.

ناوگان مدرن بدون ناوهای هواپیمابر و زیردریایی‌های هسته‌ای غیرممکن است که استقلال انرژی آن‌ها توسط رآکتورهای هسته‌ای تضمین می‌شود که با موفقیت فن‌آوری‌های بخار قرن نوزدهم، فناوری‌های برق قرن بیستم و فناوری‌های هسته‌ای قرن بیست و یکم را ترکیب می‌کنند. راکتورهای هسته ای جریان الکتریکی کافی برای تامین انرژی کل شهر تولید می کنند.

علاوه بر این، ملوانان دوباره توجه خود را به برق معطوف کرده اند و در حال آزمایش استفاده از تفنگ های ریلی هستند - تفنگ های الکتریکی برای شلیک پرتابه های جنبشی که قدرت مخرب بسیار زیادی دارند.

مرجع تاریخی

با ظهور منابع جریان مستقیم الکتروشیمیایی قابل اعتماد که توسط فیزیکدان ایتالیایی الساندرو ولتا ایجاد شد، یک کهکشان کامل از دانشمندان برجسته از کشورهای مختلف شروع به مطالعه پدیده های مرتبط با جریان الکتریکی و توسعه کاربردهای عملی آن در بسیاری از زمینه های علم و فناوری کردند. کافی است دانشمند آلمانی گئورگ اهم را به یاد بیاوریم که قانون جریان جریان را برای یک مدار الکتریکی ابتدایی فرموله کرد. فیزیکدان آلمانی گوستاو رابرت کیرشهوف، که روش هایی را برای محاسبه مدارهای الکتریکی پیچیده ابداع کرد. آندره ماری آمپر، فیزیکدان فرانسوی، قانون برهمکنش جریان های الکتریکی ثابت را کشف کرد. کار فیزیکدان انگلیسی جیمز پرسکات ژول و دانشمند روسی امیل کریستیانوویچ لنز، مستقل از یکدیگر، منجر به کشف قانون ارزیابی کمی اثر حرارتی جریان الکتریکی شد.

پیشرفت بیشتر در مطالعه خواص جریان الکتریکی کار فیزیکدان بریتانیایی جیمز کلارک ماکسول بود که پایه های الکترودینامیک مدرن را که اکنون به عنوان معادلات ماکسول شناخته می شود، پایه گذاری کرد. ماکسول همچنین نظریه الکترومغناطیسی نور را توسعه داد و بسیاری از پدیده ها (امواج الکترومغناطیسی، فشار تابش الکترومغناطیسی) را پیش بینی کرد. بعدها، دانشمند آلمانی هاینریش رودولف هرتز به طور تجربی وجود امواج الکترومغناطیسی را تایید کرد. کار او بر روی مطالعه بازتاب، تداخل، پراش و قطبش امواج الکترومغناطیسی اساس ایجاد رادیو را تشکیل داد.

کار فیزیکدانان فرانسوی ژان باپتیست بیو و فلیکس ساوارد که به طور تجربی مظاهر مغناطیس را در جریان جریان مستقیم کشف کردند و ریاضیدان برجسته فرانسوی پیر سیمون لاپلاس که نتایج آنها را در قالب یک قانون ریاضی تعمیم داد. اولین بار دو طرف یک پدیده را به هم متصل کرد و پایه و اساس الکترومغناطیس را گذاشت. مایکل فارادی، فیزیکدان برجسته بریتانیایی، که پدیده القای الکترومغناطیسی را کشف کرد و پایه و اساس مهندسی برق مدرن را پی ریزی کرد، باتوم از این دانشمندان برعهده گرفت.

سهم بزرگی در توضیح ماهیت جریان الکتریکی توسط فیزیکدان نظری هلندی هندریک آنتون لورنتس انجام شد که نظریه الکترونیکی کلاسیک را ایجاد کرد و بیانی برای نیروی وارد بر بار متحرک از میدان الکترومغناطیسی به دست آورد.

برق. تعاریف

جریان الکتریکی حرکت مستقیم (مرتب شده) ذرات باردار است. به همین دلیل، جریان به عنوان تعداد بارهایی که از سطح مقطع هادی در واحد زمان عبور می کنند، تعریف می شود:

I = q / t که در آن q شارژ بر حسب کولن است، t زمان بر حسب ثانیه، I جریان بر حسب آمپر است.

تعریف دیگری از جریان الکتریکی مربوط به خواص رسانا است و با قانون اهم شرح داده شده است:

I = U/R که در آن U ولتاژ بر حسب ولت، R مقاومت بر حسب اهم، I جریان بر حسب آمپر است.

جریان الکتریکی بر حسب آمپر (A) و مضربهای اعشاری و فرعی آن - نانو آمپر (میلیونم آمپر، nA)، میکرو آمپر (میلیونم آمپر، μA)، میلی آمپر (هزارم آمپر، میلی آمپر)، کیلو آمپر (هزارم) اندازه گیری می شود. آمپر، kA) و مگا آمپر (میلیون ها آمپر، MA).

بعد جریان در سیستم SI به صورت تعریف شده است

[A] = [Cl] / [ثانیه]

ویژگی های جریان الکتریکی در محیط های مختلف. فیزیک پدیده ها

جریان الکتریکی در جامدات: فلزات، نیمه هادی ها و دی الکتریک ها

هنگام بررسی موضوع جریان الکتریکی، لازم است حضور حامل های جریان مختلف - بارهای اولیه - مشخصه یک حالت فیزیکی معین از یک ماده را در نظر گرفت. خود این ماده می تواند جامد، مایع یا گاز باشد. یک مثال منحصر به فرد از چنین حالت هایی که در شرایط عادی مشاهده می شود، حالت مونوکسید دی هیدروژن یا به عبارت دیگر هیدروکسید هیدروژن یا به سادگی آب معمولی است. وقتی تکه‌های یخ را از فریزر بیرون می‌آوریم تا نوشیدنی‌هایی خنک شوند، فاز جامد آن را مشاهده می‌کنیم که بیشتر آنها بر پایه آب مایع هستند. و هنگام دم کردن چای یا قهوه فوری، آب جوش را روی آن می‌ریزیم و آمادگی آن با ظاهر شدن مه‌ای متشکل از قطرات آب کنترل می‌شود که در هوای سرد از بخار آب گازی که از دهانه بیرون می‌آید متراکم می‌شود. کتری.

همچنین حالت چهارم ماده به نام پلاسما وجود دارد که لایه های بالایی ستارگان، یونوسفر زمین، شعله های آتش، قوس الکتریکی و ماده موجود در لامپ های فلورسنت را تشکیل می دهد. تکثیر پلاسمای با دمای بالا در آزمایشگاه‌های زمینی دشوار است، زیرا به دمای بسیار بالا - بیش از 1000000 کلوین نیاز دارد.

از نظر ساختاری، جامدات به دو دسته کریستالی و بی شکل تقسیم می شوند. مواد کریستالی ساختار هندسی منظمی دارند. اتم ها یا مولکول های چنین ماده ای شبکه های حجمی یا مسطح عجیبی را تشکیل می دهند. مواد کریستالی شامل فلزات، آلیاژهای آنها و نیمه هادی ها هستند. همین آب به شکل دانه های برف (کریستال هایی با اشکال مختلف غیر تکراری) ایده مواد کریستالی را کاملاً نشان می دهد. مواد آمورف شبکه کریستالی ندارند. این ساختار برای دی الکتریک ها معمولی است.

در شرایط عادی، جریان در مواد جامد به دلیل حرکت الکترون های آزاد تشکیل شده از الکترون های ظرفیت اتم ها جریان دارد. از نقطه نظر رفتار مواد هنگام عبور جریان الکتریکی از آنها، این مواد به رسانا، نیمه هادی و عایق تقسیم می شوند. خواص مواد مختلف، با توجه به تئوری نواری رسانایی، با عرض شکاف نواری تعیین می شود که الکترون ها نمی توانند در آن قرار گیرند. عایق ها بیشترین فاصله باند را دارند که گاهی اوقات به 15 eV می رسد. در دمای صفر مطلق، عایق ها و نیمه هادی ها هیچ الکترونی در باند رسانایی ندارند، اما در دمای اتاق تعداد مشخصی الکترون به دلیل انرژی گرمایی از باند ظرفیت حذف می شوند. در رساناها (فلزات)، نوار رسانش و نوار ظرفیت با هم همپوشانی دارند، بنابراین در دمای صفر مطلق تعداد نسبتاً زیادی الکترون - هادی جریان وجود دارد که در دماهای بالاتر مواد تا ذوب کامل آنها باقی می ماند. نیمه هادی ها دارای شکاف های باند کوچکی هستند و توانایی آنها برای هدایت جریان الکتریکی به شدت به دما، تشعشع و عوامل دیگر و همچنین وجود ناخالصی ها بستگی دارد.

یک مورد جداگانه، جریان جریان الکتریکی از طریق به اصطلاح ابررساناها است - موادی که مقاومت آنها در برابر جریان جریان صفر است. الکترون‌های رسانای چنین موادی مجموعه‌ای از ذرات را تشکیل می‌دهند که به دلیل اثرات کوانتومی به یکدیگر متصل هستند.

عایق ها، همانطور که از نامشان پیداست، جریان الکتریکی را بسیار ضعیف هدایت می کنند. از این خاصیت عایق ها برای محدود کردن جریان جریان بین سطوح رسانای مواد مختلف استفاده می شود.

علاوه بر وجود جریان در رساناهایی با میدان مغناطیسی ثابت، در حضور جریان متناوب و میدان مغناطیسی متناوب مرتبط با آن، اثرات مرتبط با تغییر آن یا جریان‌های به اصطلاح «گردابی» که در غیر این صورت جریان فوکو نامیده می‌شوند، ایجاد می‌شود. هرچه شار مغناطیسی سریع‌تر تغییر کند، جریان‌های گردابی قوی‌تر است، که در مسیرهای خاصی در سیم‌ها جریان ندارند، اما با بسته شدن در هادی، مدارهای گردابی را تشکیل می‌دهند.

جریان های گردابی یک اثر پوستی نشان می دهند، به این معنی که جریان الکتریکی متناوب و شار مغناطیسی عمدتاً در لایه سطحی هادی منتشر می شود که منجر به تلفات انرژی می شود. برای کاهش تلفات انرژی ناشی از جریان های گردابی، از تقسیم هسته های مغناطیسی جریان متناوب به صفحات جداگانه و عایق الکتریکی استفاده می شود.

جریان الکتریکی در مایعات (الکترولیت ها)

همه مایعات، به یک درجه یا درجه دیگر، قادر به هدایت جریان الکتریکی در هنگام اعمال ولتاژ الکتریکی هستند. به چنین مایعاتی الکترولیت می گویند. حامل های جریان در آنها به ترتیب یون های باردار مثبت و منفی - کاتیون ها و آنیون ها هستند که در محلول مواد به دلیل تفکیک الکترولیتی وجود دارند. جریان الکترولیت ها در اثر حرکت یون ها، بر خلاف جریان ناشی از حرکت الکترون ها، مشخصه فلزات، با انتقال مواد به الکترودها با تشکیل ترکیبات شیمیایی جدید در نزدیکی آنها یا رسوب گذاری همراه است. این مواد یا ترکیبات جدید روی الکترودها.

این پدیده با کمی کردن معادل‌های گرمی مواد شیمیایی مختلف، پایه‌های الکتروشیمی مدرن را پایه‌گذاری کرد و در نتیجه شیمی معدنی را به یک علم دقیق تبدیل کرد. توسعه بیشتر شیمی الکترولیت ها امکان ایجاد منابع یکبار شارژ و قابل شارژ جریان شیمیایی (باتری های خشک، باتری ها و سلول های سوختی) را فراهم کرد که به نوبه خود انگیزه زیادی به توسعه فناوری داد. کافی است به زیر کاپوت خودروی خود نگاه کنید تا نتیجه تلاش نسل های مختلف دانشمندان و مهندسان شیمی را در قالب باتری خودرو ببینید.

تعداد زیادی از فرآیندهای تکنولوژیکی مبتنی بر جریان جریان در الکترولیت ها نه تنها به محصولات نهایی (آبکاری کروم و آبکاری نیکل) ظاهری چشمگیر می بخشد، بلکه از آنها در برابر خوردگی نیز محافظت می کند. فرآیندهای رسوب الکتروشیمیایی و حکاکی الکتروشیمیایی اساس تولید الکترونیک مدرن را تشکیل می دهند. امروزه اینها محبوب ترین فرآیندهای تکنولوژیکی هستند؛ تعداد قطعاتی که با استفاده از این فناوری ها تولید می شوند به ده ها میلیارد واحد در سال می رسد.

جریان الکتریکی در گازها

جریان الکتریکی در گازها به دلیل وجود الکترون ها و یون های آزاد در آنها است. گازها، به دلیل کمیاب شدنشان، با طول مسیر طولانی قبل از برخورد مولکول ها و یون ها مشخص می شوند. به همین دلیل، عبور جریان از طریق آنها در شرایط عادی نسبتاً دشوار است. همین امر را می توان در مورد مخلوط گازها نیز گفت. مخلوط طبیعی گازها هوای اتمسفر است که در مهندسی برق عایق خوبی محسوب می شود. این نیز برای سایر گازها و مخلوط آنها در شرایط فیزیکی معمولی است.

جریان جریان در گازها بسیار به عوامل فیزیکی مختلفی مانند فشار، دما و ترکیب مخلوط بستگی دارد. علاوه بر این، انواع مختلفی از پرتوهای یونیزان تأثیر دارند. به این ترتیب، مثلاً با نور ماوراء بنفش یا اشعه ایکس، یا تحت تأثیر ذرات کاتد یا آند یا ذرات ساطع شده از مواد رادیواکتیو، یا در نهایت تحت تأثیر دمای بالا، گازها خاصیت رسانایی بهتر الکتریکی را پیدا می کنند. جاری.

فرآیند گرماگیر تشکیل یون ها در نتیجه جذب انرژی توسط اتم های الکتریکی خنثی یا مولکول های گاز را یونیزاسیون می گویند. پس از دریافت انرژی کافی، یک الکترون یا چندین الکترون از پوسته الکترونی بیرونی، با غلبه بر سد پتانسیل، اتم یا مولکول را ترک می کند و به الکترون های آزاد تبدیل می شود. اتم یا مولکول گاز به یون های دارای بار مثبت تبدیل می شود. الکترون‌های آزاد می‌توانند به اتم‌ها یا مولکول‌های خنثی بچسبند تا یون‌هایی با بار منفی تشکیل دهند. یون‌های مثبت می‌توانند پس از برخورد، الکترون‌های آزاد را دوباره جذب کنند و دوباره از نظر الکتریکی خنثی شوند. این فرآیند را نوترکیبی می نامند.

عبور جریان از یک محیط گازی با تغییر در وضعیت گاز همراه است که ماهیت پیچیده وابستگی جریان به ولتاژ اعمال شده را تعیین می کند و به طور کلی فقط در جریان های کم از قانون اهم پیروی می کند.

در گازها تخلیه های غیرخودپایدار و مستقلی وجود دارد. در یک تخلیه غیر خود نگهدار، جریان در گاز فقط در حضور عوامل یونیزان خارجی وجود دارد، در غیاب آنها، جریان قابل توجهی در گاز وجود ندارد. در حین تخلیه خود، جریان به دلیل یونیزاسیون ضربه ای اتم ها و مولکول های خنثی هنگام برخورد با الکترون های آزاد و یون های شتاب شده توسط میدان الکتریکی، حتی پس از حذف تأثیرات یونیزان خارجی، حفظ می شود.

تخلیه غیرخودپایدار با اختلاف پتانسیل اندک بین آند و کاتد در گاز، تخلیه آرام نامیده می شود. با افزایش ولتاژ، جریان ابتدا متناسب با ولتاژ افزایش می یابد (بخش OA در مشخصه جریان-ولتاژ تخلیه آرام)، سپس افزایش جریان کاهش می یابد (بخش منحنی AB). هنگامی که تمام ذرات تولید شده تحت تأثیر یونیزر به طور همزمان به کاتد و آند می روند، جریان با افزایش ولتاژ افزایش نمی یابد (بخش نمودار BC). با افزایش بیشتر ولتاژ، جریان مجدداً افزایش می‌یابد و تخلیه آرام به تخلیه بهمنی غیرخودپایدار تبدیل می‌شود. یک نوع تخلیه غیر خود نگهدار، تخلیه تابشی است که باعث ایجاد نور در لامپ های تخلیه گاز با رنگ ها و اهداف مختلف می شود.

انتقال یک تخلیه الکتریکی غیر خود نگهدار در یک گاز به یک تخلیه خود نگهدار با افزایش شدید جریان مشخص می شود (نقطه E در منحنی مشخصه جریان-ولتاژ). به آن شکست الکتریکی گاز می گویند.

تمام انواع دبی های فوق به انواع دبی های حالت پایدار اشاره دارد که مشخصات اصلی آن ها به زمان بستگی ندارد. علاوه بر تخلیه‌های حالت پایدار، تخلیه‌های گذرا نیز وجود دارد که معمولاً در میدان‌های الکتریکی ناهمگن قوی، به عنوان مثال، نزدیک سطوح نوک تیز و منحنی رساناها و الکترودها ایجاد می‌شوند. دو نوع ترشحات گذرا وجود دارد: ترشحات کرونا و جرقه.

با تخلیه تاج، یونیزاسیون منجر به تجزیه نمی شود، بلکه صرفاً نشان دهنده فرآیند تکراری مشتعل شدن تخلیه غیرخودپایدار در یک فضای محدود در نزدیکی هادی ها است. نمونه ای از تخلیه تاج خورشیدی، درخشش هوای جوی در نزدیکی آنتن های بسیار برجسته، میله های صاعقه یا خطوط برق با ولتاژ بالا است. وقوع دشارژ کرونا در خطوط برق منجر به تلفات برق می شود. در زمان‌های گذشته، این درخشش بالای دکل‌ها برای ملوانان ناوگان قایقرانی مانند چراغ‌های سنت المو آشنا بود. تخلیه کرونا در پرینترهای لیزری و دستگاه‌های کپی الکتروگرافیک استفاده می‌شود، جایی که توسط یک کوروترون - یک سیم فلزی که ولتاژ بالا به آن اعمال می‌شود، تولید می‌شود. این برای یونیزه کردن گاز به منظور شارژ درام حساس به نور ضروری است. در این صورت ترشحات کرونا مفید است.

تخلیه جرقه، بر خلاف تخلیه تاج، منجر به شکستگی می شود و ظاهر رشته های انشعاب روشن متناوب را دارد - کانال های پر از گاز یونیزه شده، ظاهر و ناپدید می شوند، همراه با آزاد شدن مقدار زیادی گرما و درخشش درخشان. نمونه ای از تخلیه جرقه طبیعی رعد و برق است که در آن جریان می تواند به ده ها کیلو آمپر برسد. تشکیل رعد و برق به خودی خود با ایجاد یک کانال هدایت، به اصطلاح رهبر "تاریک" نزولی، که همراه با رهبر صعودی القایی، یک کانال رسانا را تشکیل می دهد، انجام می شود. رعد و برق معمولاً یک تخلیه جرقه چندگانه در کانال هدایت تشکیل شده است. یک تخلیه جرقه قوی همچنین کاربرد فنی خود را در فتوفلاش های فشرده پیدا کرده است، که در آن تخلیه بین الکترودهای یک لوله شیشه ای کوارتز پر شده با مخلوطی از گازهای یونیزه شده نجیب رخ می دهد.

خرابی پایدار گاز در طولانی مدت تخلیه قوس نامیده می شود و در فناوری جوشکاری استفاده می شود که سنگ بنای فناوری برای ایجاد سازه های فولادی زمان ما از آسمان خراش ها گرفته تا ناوهای هواپیمابر و اتومبیل ها است. هم برای جوشکاری و هم برای برش فلزات استفاده می شود. تفاوت در فرآیندها به دلیل قدرت جریان جاری است. در مقادیر جریان نسبتاً کمتر، جوشکاری فلزات اتفاق می افتد؛ در مقادیر جریان تخلیه قوس بالاتر، برش فلز به دلیل حذف فلز مذاب از زیر قوس الکتریکی با استفاده از روش های مختلف اتفاق می افتد.

یکی دیگر از کاربردهای تخلیه قوس در گازها لامپ های روشنایی تخلیه گاز است که تاریکی را در خیابان ها، میادین و استادیوم های ما پراکنده می کند (لامپ های سدیم) یا لامپ های هالوژن خودرو که اکنون جایگزین لامپ های رشته ای معمولی در چراغ های جلوی خودرو شده اند.

جریان الکتریکی در خلاء

خلاء یک دی الکتریک ایده آل است، بنابراین جریان الکتریکی در خلاء فقط در حضور حامل های آزاد به شکل الکترون ها یا یون ها امکان پذیر است که در اثر انتشار حرارتی یا نوری یا سایر روش ها ایجاد می شوند.

روش اصلی تولید جریان در خلاء ناشی از الکترون ها روش انتشار ترمیونی الکترون ها توسط فلزات است. در اطراف الکترود گرم شده که کاتد نامیده می شود، ابری از الکترون های آزاد تشکیل می شود که جریان الکتریکی را در حضور الکترود دوم به نام آند تضمین می کند، مشروط بر اینکه ولتاژ مناسبی از قطبیت لازم بین آنها وجود داشته باشد. چنین دستگاه های خلاء الکتریکی دیود نامیده می شوند و دارای خاصیت رسانایی یک طرفه جریان هستند و در صورت معکوس شدن ولتاژ خاموش می شوند. این ویژگی برای اصلاح جریان متناوب تبدیل شده توسط یک سیستم دیود به جریان مستقیم پالسی استفاده می شود.

افزودن یک الکترود اضافی، به نام شبکه، که در نزدیکی کاتد قرار دارد، به شما امکان می دهد یک عنصر تقویت کننده تریود را به دست آورید، که در آن تغییرات کوچک ولتاژ روی شبکه نسبت به کاتد به شما امکان می دهد تغییرات قابل توجهی در جریان جریان به دست آورید. بر این اساس، تغییرات قابل توجهی در ولتاژ در سراسر بار متصل به صورت سری با لامپ نسبت به منبع تغذیه، که برای تقویت سیگنال های مختلف استفاده می شود.

استفاده از دستگاه های الکترووکیوم به صورت تریود و دستگاه هایی با تعداد زیادی شبکه برای اهداف مختلف (تترود، پنتود و حتی هپتود) انقلابی در تولید و تقویت سیگنال های فرکانس رادیویی ایجاد کرد و منجر به ایجاد رادیو و تلویزیون مدرن شد. سیستم های.

از نظر تاریخی، توسعه پخش رادیویی اولین مورد بود، زیرا روش های تبدیل سیگنال های نسبتاً کم فرکانس و انتقال آنها و همچنین مدار دستگاه های دریافت کننده با تقویت و تبدیل فرکانس رادیویی و تبدیل آن به سیگنال صوتی نسبتاً بود. ساده.

هنگام ایجاد تلویزیون، از دستگاه‌های خلاء الکتریکی برای تبدیل سیگنال‌های نوری استفاده می‌شد - آیکونوسکوپ‌ها، که در آن الکترون‌ها به دلیل انتشار نور از نور فرودی ساطع می‌شدند. تقویت بیشتر سیگنال توسط تقویت کننده ها با استفاده از لوله های خلاء انجام شد. برای تبدیل معکوس سیگنال تلویزیونی، از لوله‌های تصویری استفاده شد که به دلیل فلورسانس مواد صفحه نمایش تحت تأثیر الکترون‌هایی که تحت تأثیر ولتاژ شتاب‌دهنده به انرژی‌های بالا شتاب می‌شوند، تصویری تولید می‌کنند. یک سیستم همگام برای خواندن سیگنال های آیکونوسکوپ و یک سیستم اسکن تصویر kinescope یک تصویر تلویزیونی ایجاد کردند. اولین کینسکوپ ها تک رنگ بودند.

متعاقباً، سیستم‌های تلویزیون رنگی ایجاد شدند که در آن نمادهایی که تصاویر را می‌خوانند، فقط به رنگ خود (قرمز، آبی یا سبز) پاسخ می‌دهند. عناصر ساطع کننده لوله های تصویر (فسفر رنگ)، به دلیل جریان جریان تولید شده توسط به اصطلاح "تفنگ های الکترونی"، در واکنش به ورود الکترون های شتاب دار به آنها، نور را در محدوده خاصی از شدت مناسب ساطع می کنند. برای اطمینان از اینکه پرتوهای اسلحه های هر رنگ به فسفر خود برخورد می کند، از ماسک های محافظ مخصوص استفاده شد.

تجهیزات مدرن پخش تلویزیونی و رادیویی با استفاده از عناصر پیشرفته تر با مصرف انرژی کمتر - نیمه هادی ها ساخته می شوند.

یکی از روش های پرکاربرد برای به دست آوردن تصاویر از اندام های داخلی، روش فلوروسکوپی است که در آن الکترون های ساطع شده از کاتد چنان شتاب قابل توجهی دریافت می کنند که با برخورد به آند، اشعه ایکس تولید می کنند که می تواند به بافت های نرم نفوذ کند. بدن انسان. اشعه ایکس اطلاعات منحصر به فردی در مورد آسیب استخوان، وضعیت دندان ها و برخی از اندام های داخلی در اختیار پزشکان قرار می دهد و حتی یک بیماری جدی مانند سرطان ریه را آشکار می کند.

به طور کلی، جریان های الکتریکی که در نتیجه حرکت الکترون ها در خلاء ایجاد می شوند، کاربردهای گسترده ای دارند که شامل کلیه لوله های رادیویی، شتاب دهنده های ذرات باردار، طیف سنج های جرمی، میکروسکوپ های الکترونی، ژنراتورهای خلاء فرکانس فوق العاده بالا، به صورت سیار می باشد. لوله های موج، کلیسترون ها و مگنترون ها. به هر حال، این مگنترون ها هستند که غذای ما را در اجاق های مایکروویو گرم می کنند یا می پزند.

اخیراً فناوری اعمال پوشش های فیلم در خلاء که هم نقش پوشش محافظ و تزئینی و هم عملکردی را ایفا می کند اهمیت زیادی پیدا کرده است. پوشش با فلزات و آلیاژهای آنها و ترکیبات آنها با اکسیژن، نیتروژن و کربن به عنوان این پوشش استفاده می شود. چنین پوشش هایی خواص الکتریکی، نوری، مکانیکی، مغناطیسی، خوردگی و کاتالیزوری سطوح تحت پوشش را تغییر می دهند یا چندین ویژگی را به طور همزمان ترکیب می کنند.

ترکیب شیمیایی پیچیده پوشش ها را فقط می توان با استفاده از تکنیک کندوپاش یون در خلاء به دست آورد که انواع آن کندوپاش کاتدی یا اصلاح صنعتی آن - کندوپاش مگنترون است. در نهایت یعنی جریان الکتریکیبه دلیل وجود یون ها، اجزایی را بر روی سطح رسوب داده شده رسوب می دهد و خواص جدیدی به آن می بخشد.

به این ترتیب است که می‌توان پوشش‌های واکنش‌پذیر یونی (لایه‌هایی از نیتریدها، کاربیدها، اکسیدهای فلزی) را به‌دست آورد که دارای مجموعه‌ای از خواص مکانیکی، ترموفیزیکی و نوری فوق‌العاده (با سختی بالا، مقاومت در برابر سایش، الکتریکی و هدایت حرارتی، چگالی نوری) که با روش های دیگر به دست نمی آید.

جریان الکتریکی در زیست شناسی و پزشکی

آگاهی از رفتار جریانات در اشیاء بیولوژیکی به زیست شناسان و پزشکان روشی قدرتمند برای تحقیق، تشخیص و درمان می دهد.

از نقطه نظر الکتروشیمی، تمام اجسام بیولوژیکی حاوی الکترولیت هستند، صرف نظر از ویژگی های ساختاری جسم داده شده.

هنگام در نظر گرفتن جریان جریان از طریق اجسام بیولوژیکی، باید ساختار سلولی آنها را در نظر گرفت. یکی از عناصر ضروری سلول غشای سلولی است - پوسته بیرونی که سلول را از اثرات عوامل محیطی نامطلوب به دلیل نفوذپذیری انتخابی آن در برابر مواد مختلف محافظت می کند. از نقطه نظر فیزیک، یک غشای سلولی را می توان به عنوان اتصال موازی یک خازن و چندین زنجیره از یک منبع جریان و یک مقاومت به صورت سری تصور کرد. این وابستگی رسانایی الکتریکی یک ماده بیولوژیکی را به فرکانس ولتاژ اعمال شده و شکل نوسانات آن از پیش تعیین می کند.

بافت بیولوژیکی از سلول های خود اندام، مایع بین سلولی (لنف)، عروق خونی و سلول های عصبی تشکیل شده است. دومی در پاسخ به تأثیر جریان الکتریکی، با تحریک پاسخ می دهد و باعث می شود ماهیچه ها و رگ های خونی حیوان منقبض و شل شوند. لازم به ذکر است که جریان جریان در بافت بیولوژیکی غیرخطی است.

یک مثال کلاسیک از تأثیر جریان الکتریکی بر یک جسم بیولوژیکی، آزمایش‌های پزشک، آناتومیست، فیزیولوژیست و فیزیکدان ایتالیایی لوئیجی گالوانی است که یکی از بنیانگذاران الکتروفیزیولوژی شد. در آزمایشات او، عبور جریان الکتریکی از اعصاب پای قورباغه منجر به انقباض عضلانی و انقباض ساق پا شد. در سال 1791، کشف معروف گالوانی در رساله او درباره نیروهای الکتریسیته در حرکت عضلانی شرح داده شد. خود پدیده هایی که توسط گالوانی کشف شد، برای مدت طولانی در کتاب های درسی و مقالات علمی "گالوانیزم" نامیده می شدند. این اصطلاح هنوز در نام برخی از دستگاه ها و فرآیندها حفظ شده است.

توسعه بیشتر الکتروفیزیولوژی ارتباط نزدیکی با فیزیولوژی عصبی دارد. در سال 1875، جراح و فیزیولوژیست انگلیسی ریچارد کاتون و فیزیولوژیست روسی V. Ya. Danilevsky، مستقل از یکدیگر، نشان دادند که مغز مولد فعالیت الکتریکی است، یعنی جریان های زیستی مغز کشف شد.

اشیاء بیولوژیکی در جریان فعالیت های زندگی خود نه تنها ریزجریان ها، بلکه ولتاژها و جریان های زیادی را نیز ایجاد می کنند. خیلی زودتر از گالوانی، جان والش، آناتومیست انگلیسی، ماهیت الکتریکی برخورد ماهی گز را اثبات کرد و جان هانتر، جراح و آناتومیست اسکاتلندی، توصیف دقیقی از اندام الکتریکی این حیوان ارائه کرد. تحقیقات والش و هانتر در سال 1773 منتشر شد.

در زیست شناسی و پزشکی مدرن از روش های مختلفی برای مطالعه موجودات زنده اعم از تهاجمی و غیر تهاجمی استفاده می شود.

یک نمونه کلاسیک از روش‌های تهاجمی، یک موش آزمایشگاهی است که دسته‌ای از الکترودها در مغزش کاشته می‌شود، در پیچ و خم‌ها می‌گذرد یا مشکلات دیگری را که دانشمندان به او محول کرده‌اند حل می‌کند.

روش های غیر تهاجمی شامل مطالعات آشنا مانند گرفتن انسفالوگرام یا الکتروکاردیوگرام است. در این حالت، الکترودهایی که جریان های زیستی قلب یا مغز را می خوانند، جریان ها را مستقیماً از پوست سوژه حذف می کنند. برای بهبود تماس با الکترودها، پوست با محلول نمکی مرطوب می شود که یک الکترولیت رسانای خوب است.

علاوه بر استفاده از جریان الکتریکی در تحقیقات علمی و کنترل فنی وضعیت فرآیندها و واکنش های شیمیایی مختلف، یکی از دراماتیک ترین لحظات استفاده از آن که برای عموم مردم شناخته شده است، راه اندازی مجدد قلب "متوقف" یک شخصیت است. در یک فیلم مدرن

در واقع، جریان یک پالس کوتاه‌مدت جریان قابل توجه تنها در موارد مجزا قادر به راه‌اندازی یک قلب متوقف است. اغلب، ریتم طبیعی آن از حالت انقباضات تشنجی آشفته، به نام فیبریلاسیون قلبی، بازیابی می شود. دستگاه هایی که برای بازگرداندن ریتم طبیعی انقباضات قلب استفاده می شوند، دفیبریلاتور نامیده می شوند. یک دفیبریلاتور خودکار مدرن خودش یک کاردیوگرام می گیرد، فیبریلاسیون بطن های قلب را تعیین می کند و به طور مستقل تصمیم می گیرد که آیا شوک بزند یا نه - ممکن است کافی باشد یک نبض ماشه ای کوچک را از قلب عبور دهید. روند نصب دفیبریلاتورهای خودکار در مکان های عمومی وجود دارد که می تواند به میزان قابل توجهی از تعداد مرگ و میر ناشی از ایست قلبی غیرمنتظره بکاهد.

پزشکان شاغل در اورژانس هیچ شکی در استفاده از دفیبریلاسیون ندارند - آموزش دیده برای تعیین سریع وضعیت فیزیکی بیمار از الکتروکاردیوگرام، آنها بسیار سریعتر از یک دفیبریلاتور خودکار در نظر گرفته شده برای عموم مردم تصمیم می گیرند.

مناسب است به ضربان ساز قلب مصنوعی که در غیر این صورت پیس میکر نامیده می شود اشاره کنیم. این دستگاه ها در زیر پوست یا زیر ماهیچه قفسه سینه فرد کاشته می شوند و چنین وسیله ای از طریق الکترودها، پالس های جریانی در حدود 3 ولت را به میوکارد (عضله قلب) می رساند و باعث تحریک عملکرد طبیعی قلب می شود. ضربان سازهای مدرن می توانند به مدت 6 تا 14 سال بدون وقفه عمل کنند.

ویژگی های جریان الکتریکی، تولید و کاربرد آن

جریان الکتریکی با بزرگی و شکل مشخص می شود. بر اساس رفتار آن در طول زمان، بین جریان مستقیم (تغییر نشدن در طول زمان)، جریان نامتناوب (تغییر تصادفی در طول زمان) و جریان متناوب (تغییر در طول زمان طبق قانون معین، معمولاً دوره‌ای) تمایز قائل می‌شود. گاهی اوقات حل مسائل مختلف مستلزم حضور همزمان جریان مستقیم و متناوب است. در این مورد، ما در مورد جریان متناوب با مولفه مستقیم صحبت می کنیم.

از نظر تاریخی، اولین چیزی که ظاهر شد یک مولد جریان تریبوالکتریک بود که با مالیدن پشم به یک تکه کهربا جریان تولید می کرد. ژنراتورهای پیشرفته‌تر جریان از این نوع، اکنون ژنراتورهای Van de Graaff نامیده می‌شوند که به نام مخترع اولین راه‌حل فنی چنین ماشین‌هایی نامگذاری شده‌اند.

همانطور که در بالا ذکر شد، فیزیکدان ایتالیایی الساندرو ولتا یک ژنراتور جریان مستقیم الکتروشیمیایی را اختراع کرد که به سلف باتری‌های خشک، باتری‌های قابل شارژ و سلول‌های سوختی تبدیل شد، که امروزه هنوز به عنوان منبع مناسب جریان برای انواع دستگاه‌ها - از ساعت‌های مچی و تلفن‌های هوشمند - استفاده می‌کنیم. فقط به باتری ماشین و باتری کششی خودروهای الکتریکی تسلا.

علاوه بر این ژنراتورهای جریان مستقیم، مولدهای جریان مبتنی بر واپاشی مستقیم هسته ای ایزوتوپ ها و ژنراتورهای جریان مغناطیسی هیدرودینامیکی (مولد MHD) وجود دارند که تاکنون به دلیل توان کم، پایه تکنولوژیکی ضعیف برای استفاده گسترده و موارد دیگر، کاربرد محدودی دارند. دلایل با این وجود، منابع انرژی رادیوایزوتوپ به طور گسترده در جایی که نیاز به استقلال کامل است استفاده می شود: در فضا، در وسایل نقلیه اعماق دریا و ایستگاه های هیدروآکوستیک، در فانوس دریایی، شناورها، و همچنین در شمال دور، قطب شمال و قطب جنوب.

در مهندسی برق، مولدهای جریان به دو دسته مولدهای جریان مستقیم و مولدهای جریان متناوب تقسیم می شوند.

همه این ژنراتورها بر اساس پدیده القای الکترومغناطیسی هستند که توسط مایکل فارادی در سال 1831 کشف شد. فارادی اولین ژنراتور تک قطبی کم مصرف را ساخت که جریان مستقیم تولید می کرد. اولین مولد جریان متناوب توسط یک نویسنده ناشناس با حروف اول لاتین R.M پیشنهاد شد. در نامه ای به فارادی در سال 1832. پس از انتشار نامه، فارادی نامه تشکری از همان نویسنده ناشناس دریافت کرد که در آن نمودار یک ژنراتور بهبودیافته در سال 1833 نشان داده شده بود که از یک حلقه فولادی اضافی (یوغ) برای بستن شارهای مغناطیسی هسته های سیم پیچ استفاده می کرد.

با این حال، در آن زمان هیچ استفاده ای برای جریان متناوب وجود نداشت، زیرا تمام کاربردهای عملی الکتریسیته در آن زمان (مهندسی برق معدن، الکتروشیمی، تلگراف الکترومغناطیسی تازه ظهور، اولین موتورهای الکتریکی) نیاز به جریان مستقیم داشتند. بنابراین، مخترعان بعدی تلاش خود را بر روی ساخت ژنراتورهایی متمرکز کردند که جریان الکتریکی مستقیم را تأمین می کنند و دستگاه های سوئیچینگ مختلفی را برای این اهداف توسعه دادند.

یکی از اولین ژنراتورهایی که کاربرد عملی دریافت کرد، ژنراتور مغناطیسی الکتریک آکادمیک روسی B.S. Jacobi بود. این ژنراتور توسط تیم‌های گالوانیکی ارتش روسیه که از آن برای مشتعل کردن فیوزهای مین استفاده می‌کردند، استفاده شد. اصلاحات بهبود یافته ژنراتور ژاکوبی هنوز برای فعال کردن بارهای مین از راه دور استفاده می شود، که به طور گسترده در فیلم های نظامی-تاریخی به تصویر کشیده شده است که در آن خرابکاران یا پارتیزان ها پل ها، قطارها یا اشیاء دیگر را منفجر می کنند.

متعاقباً، مبارزه بین تولید جریان مستقیم یا متناوب با موفقیت های متفاوتی در میان مخترعان و مهندسان عملی انجام شد، که منجر به اوج رویارویی بین غول های صنعت برق مدرن شد: توماس ادیسون با شرکت جنرال الکتریک در اول. از سوی دیگر، نیکولا تسلا با شرکت Westinghouse. سرمایه قدرتمند پیروز شد و تحولات تسلا در زمینه تولید، انتقال و تبدیل جریان الکتریکی متناوب به مالکیت ملی جامعه آمریکا تبدیل شد که بعداً تا حد زیادی به تسلط تکنولوژیک ایالات متحده کمک کرد.

علاوه بر تولید برق واقعی برای نیازهای مختلف، بر اساس تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته، به دلیل برگشت پذیری ماشین های الکتریکی، امکان تبدیل معکوس جریان الکتریکی به حرکت مکانیکی توسط موتورهای الکتریکی جریان مستقیم و متناوب فراهم شد. . شاید اینها رایج ترین ماشین های زمان ما باشند، از جمله استارت برای ماشین ها و موتور سیکلت ها، درایوهای ماشین های صنعتی و وسایل مختلف خانگی. با استفاده از اصلاحات مختلف چنین دستگاه هایی، ما به جک همه حرفه ها تبدیل شده ایم، می توانیم برنامه ریزی، اره، مته و آسیاب کنیم. و در رایانه های ما، به لطف موتورهای DC دقیق مینیاتوری، درایوهای سخت و نوری می چرخند.

علاوه بر موتورهای الکترومکانیکی معمولی، موتورهای یونی به دلیل جریان جریان الکتریکی با استفاده از اصل رانش جت در حین پرتاب یون‌های شتاب‌دار ماده کار می‌کنند و تا کنون عمدتاً در فضا در ماهواره‌های کوچک برای پرتاب آنها استفاده می‌شوند. به مدارهای مورد نظر و موتورهای فوتون قرن بیست و دوم که تاکنون فقط در طراحی وجود دارند و کشتی‌های بین‌ستاره‌ای آینده ما را با سرعت زیر نور حمل می‌کنند، به احتمال زیاد با جریان الکتریکی نیز کار خواهند کرد.

برای ایجاد عناصر الکترونیکی و هنگام رشد کریستال ها برای اهداف مختلف، ژنراتورهای DC بسیار پایدار به دلایل تکنولوژیکی مورد نیاز هستند. چنین ژنراتورهای DC دقیقی که از قطعات الکترونیکی استفاده می کنند، تثبیت کننده جریان نامیده می شوند.

اندازه گیری جریان الکتریکی

لازم به ذکر است که ابزارهای اندازه گیری جریان (میکرو آمپرمترها، میلی آمپرمترها، آمپرمترها) عمدتاً از نظر نوع طراحی و اصول عملکرد بسیار متفاوت از یکدیگر هستند - اینها می توانند دستگاه هایی با جریان مستقیم، جریان متناوب فرکانس پایین و بالا باشند. جریان متناوب فرکانس

بر اساس اصل عملکرد، دستگاه های الکترومکانیکی، مغناطیسی، الکترومغناطیسی، مغناطیسی، الکترودینامیکی، القایی، ترموالکتریک و الکترونیکی متمایز می شوند. اکثر ابزارهای اندازه گیری جریان اشاره گر از ترکیبی از یک قاب متحرک/ثابت با یک سیم پیچ زخمی و یک آهنربای ثابت/متحرک تشکیل شده اند. به دلیل این طراحی، یک آمپرمتر معمولی دارای مدار معادل اندوکتانس و مقاومت است که به صورت سری به هم متصل شده و توسط یک خازن شنت شده است. به همین دلیل، پاسخ فرکانسی آمپرمترهای شماره‌گیر در فرکانس‌های بالا یک چرخش دارد.

اساس آنها یک گالوانومتر مینیاتوری است و محدودیت های اندازه گیری مختلف با استفاده از شنت های اضافی - مقاومت هایی با مقاومت کم، که مرتبه ای کمتر از مقاومت گالوانومتر اندازه گیری است، به دست می آیند. بنابراین، بر اساس یک دستگاه، می توان ابزارهایی برای اندازه گیری جریان های محدوده های مختلف ایجاد کرد - میکرو آمپرمتر، میلی متر، آمپرمتر و حتی کیلومتر.

به طور کلی، در عمل اندازه گیری، رفتار جریان اندازه گیری شده مهم است - می تواند تابع زمان باشد و شکل متفاوتی داشته باشد - ثابت، هارمونیک، غیر هارمونیک، پالسی و غیره باشد و معمولاً از مقدار آن استفاده می شود. برای توصیف حالت های عملکرد مدارها و دستگاه های رادیویی. مقادیر فعلی زیر متمایز می شوند:

• فوری،
• دامنه،
• میانگین،
• ریشه میانگین مربع (rms).

مقدار لحظه ای جریان I i مقدار جریان در یک نقطه خاص از زمان است. می توان آن را روی صفحه اسیلوسکوپ مشاهده کرد و برای هر لحظه از زمان با استفاده از اسیلوگرام تعیین کرد.

مقدار دامنه (پیک) جریان I m بزرگترین مقدار جریان لحظه ای در طول دوره است.

مقدار ریشه میانگین مربع (rms) جریان I به عنوان جذر میانگین مجذور مقادیر جریان لحظه ای در طول دوره تعیین می شود.

همه آمپرمترهای اشاره گر معمولاً بر اساس مقادیر جریان rms کالیبره می شوند.

مقدار متوسط ​​(جزء ثابت) جریان، میانگین حسابی تمام مقادیر لحظه ای آن در طول زمان اندازه گیری است.

تفاوت بین حداکثر و حداقل مقدار جریان سیگنال را نوسان سیگنال می نامند.

در حال حاضر، عمدتا، از ابزارهای دیجیتال چند منظوره و اسیلوسکوپ ها برای اندازه گیری جریان استفاده می شود - صفحه نمایش آنها نه تنها نمایش داده می شود. فرمولتاژ/جریان، اما همچنین ویژگی های سیگنال ضروری. این ویژگی ها شامل فرکانس تغییر سیگنال های دوره ای نیز می شود، بنابراین در فناوری اندازه گیری، حد فرکانس اندازه گیری دستگاه مهم است.

اندازه گیری جریان با اسیلوسکوپ

نمونه ای از موارد فوق مجموعه ای از آزمایش ها در مورد اندازه گیری مقادیر جریان موثر و پیک سیگنال های سینوسی و مثلثی با استفاده از یک ژنراتور سیگنال، یک اسیلوسکوپ و یک دستگاه دیجیتال چند منظوره (مولتی متر) خواهد بود.

طرح کلی آزمایش شماره 1 در زیر ارائه شده است:

ژنراتور سیگنال (FG) بر روی یک اتصال سری مولتی متر (MM)، مقاومت شنت Rs = 100 اهم و مقاومت بار R برابر 1 کیلو اهم بارگذاری می شود. سیستم عامل اسیلوسکوپ به موازات مقاومت شنت R s متصل می شود. مقدار مقاومت شنت از شرط R s انتخاب می شود<

تجربه 1

اجازه دهید یک سیگنال سینوسی به مقاومت بار از یک ژنراتور با فرکانس 60 هرتز و دامنه 9 ولت اعمال کنیم. بیایید دکمه تنظیم خودکار بسیار راحت را فشار دهیم و سیگنال نشان داده شده در شکل را روی صفحه مشاهده خواهیم کرد. 1. نوسان سیگنال حدود پنج بخش بزرگ با ارزش تقسیم 200 میلی ولت است. مولتی متر مقدار جریان 3.1 میلی آمپر را نشان می دهد. اسیلوسکوپ مقدار rms ولتاژ سیگنال در مقاومت اندازه گیری U=312 mV را تعیین می کند. مقدار موثر جریان عبوری از مقاومت Rs با قانون اهم تعیین می شود:

I RMS = U RMS / R = 0.31 V / 100 Ohm = 3.1 میلی آمپر،

که با قرائت مولتی متر (3.10 میلی آمپر) مطابقت دارد. توجه داشته باشید که محدوده جریان از طریق مدار ما از دو مقاومت و یک مولتی متر متصل به صورت سری برابر است

I P-P = U P-P / R = 0.89 V / 100 Ohm = 8.9 میلی آمپر

مشخص است که مقادیر پیک و موثر جریان و ولتاژ برای سیگنال سینوسی با ضریب √2 متفاوت است. اگر I RMS = 3.1 mA را در √2 ضرب کنم، 4.38 به دست می آید. این مقدار را دو برابر کنید و 8.8 میلی آمپر به دست می آوریم که تقریباً با جریان اندازه گیری شده با اسیلوسکوپ (8.9 میلی آمپر) برابر است.

تجربه 2

بیایید سیگنال ژنراتور را به نصف کاهش دهیم. دامنه تصویر روی اسیلوسکوپ دقیقاً به نصف (464 میلی ولت) کاهش می یابد و مولتی متر مقدار جریان 1.55 میلی آمپر را تقریباً نصف نشان می دهد. بیایید قرائت های مقدار جریان موثر در اسیلوسکوپ را تعیین کنیم:

I RMS = U RMS / R = 0.152 V / 100 Ohm = 1.52 میلی آمپر،

که تقریباً با قرائت مولتی متر (1.55 میلی آمپر) مطابقت دارد.

تجربه 3

بیایید فرکانس ژنراتور را به 10 کیلوهرتز افزایش دهیم. در این حالت ، تصویر روی اسیلوسکوپ تغییر می کند ، اما دامنه سیگنال ثابت می ماند و قرائت های مولتی متر کاهش می یابد - این بر محدوده فرکانس کاری مجاز مولتی متر تأثیر می گذارد.

تجربه 4

بیایید به فرکانس اصلی 60 هرتز و ولتاژ 9 ولت ژنراتور سیگنال برگردیم، اما تغییر کنید. فرمسیگنال آن از سینوسی به مثلثی. دامنه تصویر روی اسیلوسکوپ ثابت باقی ماند، اما قرائت های مولتی متر در مقایسه با مقدار فعلی که در آزمایش شماره 1 نشان داد، کاهش یافت، زیرا مقدار موثر جریان سیگنال تغییر کرد. اسیلوسکوپ همچنین کاهش ولتاژ rms اندازه گیری شده در مقاومت Rs = 100 اهم را نشان می دهد.

احتیاط های ایمنی هنگام اندازه گیری جریان و ولتاژ

• از آنجایی که بسته به کلاس ایمنی اتاق و وضعیت آن، هنگام اندازه گیری جریان، حتی ولتاژهای نسبتا کم 12-36 ولت می تواند خطری برای زندگی باشد، قوانین زیر باید رعایت شود:
• جریان هایی را که نیاز به مهارت های حرفه ای خاصی دارند (در ولتاژهای بالای 1000 ولت) اندازه گیری نکنید.
• جریان را در مکان های صعب العبور یا در ارتفاعات اندازه گیری نکنید.
• هنگام اندازه گیری در یک شبکه خانگی، از وسایل حفاظتی ویژه در برابر شوک الکتریکی (دستکش لاستیکی، تشک، چکمه یا چکمه) استفاده کنید.
• از ابزار اندازه گیری مناسب استفاده کنید.
• در مورد استفاده از ابزارهای چند منظوره (مولتی متر)، اطمینان حاصل کنید که پارامتر مورد اندازه گیری و مقدار آن به درستی قبل از اندازه گیری تنظیم شده است.
• از یک دستگاه اندازه گیری با پروب های کار استفاده کنید.
• توصیه های سازنده را برای استفاده از دستگاه اندازه گیری به شدت دنبال کنید.

ما آسایش مدرن زندگی خود را مدیون جریان الکتریکی هستیم. خانه‌های ما را روشن می‌کند، تشعشعاتی را در محدوده مرئی امواج نور ایجاد می‌کند، غذا را در وسایل مختلف مانند اجاق‌های برقی، اجاق‌های مایکروویو، توستر پخته و گرم می‌کند و ما را از نیاز به یافتن سوخت برای آتش نجات می‌دهد. به لطف آن، در قطارهای برقی، مترو و قطارها به سرعت در صفحه افقی حرکت می کنیم و در پله برقی و کابین آسانسور در صفحه عمودی حرکت می کنیم. ما گرما و راحتی در خانه هایمان را مدیون جریان الکتریکی هستیم که در کولرها، پنکه ها و بخاری های برقی جریان دارد. انواع ماشین های الکتریکی که توسط جریان الکتریکی به حرکت در می آیند کار ما را چه در خانه و چه در محل کار آسان تر می کنند. به راستی، ما در عصر برق زندگی می کنیم، زیرا به لطف جریان الکتریکی است که رایانه ها و تلفن های هوشمند، اینترنت و تلویزیون و سایر دستگاه های الکترونیکی هوشمند ما کار می کنند. بیهوده نیست که بشریت برای تولید برق در نیروگاه های حرارتی، هسته ای و برق آبی تلاش زیادی می کند - برق خود راحت ترین شکل انرژی است.

مهم نیست که چقدر متناقض به نظر می رسد، ایده های استفاده عملی از جریان الکتریکی جزو اولین ایده هایی بود که توسط محافظه کارترین بخش جامعه - افسران نیروی دریایی - پذیرفته شد. واضح است که رسیدن به اوج در این کاست بسته کار دشواری بود؛ اثبات نیاز به سوئیچ به کشتی های تمام فلزی با موتور بخار به دریاسالارانی که به عنوان پسران کابین در ناوگان دریانوردی شروع کردند، دشوار بود. افسران جوان همیشه بر نوآوری ها تکیه می کردند. این موفقیت استفاده از کشتی های آتش نشانی در طول جنگ روسیه و ترکیه در سال 1770 بود که نتیجه نبرد در خلیج چسمه را تعیین کرد و مسئله حفاظت از بنادر نه تنها با باتری های ساحلی، بلکه با وسایل مدرن تر را مطرح کرد. دفاع در آن زمان - میادین مین.

توسعه معادن زیرآبی سیستم های مختلف از ابتدای قرن نوزدهم انجام شده است؛ موفق ترین طرح ها معادن خودمختار با نیروی برق بودند. در دهه 70 در قرن نوزدهم، هاینریش هرتز، فیزیکدان آلمانی، دستگاهی را برای انفجار الکتریکی مین های لنگر با عمق استقرار تا 40 متر اختراع کرد. تغییرات آن از فیلم های تاریخی با موضوعات دریایی برای ما آشنا است - این "شاخ" بدنام است. معدن، که در آن "شاخ" سرب، حاوی آمپول پر از الکترولیت، در تماس با بدنه کشتی خرد شد، در نتیجه یک باتری ساده شروع به کار کرد، انرژی آن برای منفجر کردن مین کافی بود. .

ملوانان اولین کسانی بودند که از پتانسیل منابع نور قدرتمند در آن زمان هنوز ناقص قدردانی کردند - اصلاحات شمع های Yablochkov، که در آن منبع نور یک قوس الکتریکی و یک الکترود کربن مثبت داغ درخشان بود - برای استفاده در سیگنال دهی و روشنایی میدان جنگ. استفاده از نورافکن ها به طرفی که از آنها در نبردهای شبانه استفاده می کرد یا صرفاً از آنها به عنوان وسیله ای برای سیگنال دهی برای انتقال اطلاعات و هماهنگی اقدامات تشکیلات دریایی استفاده می کرد، مزیت بسیار زیادی داشت. و فانوس های دریایی مجهز به نورافکن های قدرتمند ناوبری را در آب های خطرناک ساحلی ساده کردند.

تعجب آور نیست که این نیروی دریایی بود که روش های انتقال اطلاعات بی سیم را با صدای بلند اتخاذ کرد - ملوانان از اندازه بزرگ اولین ایستگاه های رادیویی خجالت نکشیدند ، زیرا محوطه کشتی ها امکان قرار دادن چنین پیشرفته هایی را فراهم می کرد. اگر چه در آن زمان بسیار دست و پا گیر، دستگاه های ارتباطی.

ماشین‌های الکتریکی به آسان‌تر شدن بارگیری تفنگ‌های کشتی کمک کردند و واحدهای برقی برای چرخاندن برجک‌های تفنگ، قدرت مانور حملات توپ را افزایش دادند. دستورات ارسال شده از طریق تلگراف کشتی، کارآیی تعامل بین کل تیم را افزایش داد، که مزیت قابل توجهی در درگیری های جنگی داشت.

وحشتناک ترین استفاده از جریان الکتریکی در تاریخ نیروی دریایی، استفاده از زیردریایی های تهاجمی دیزل-الکتریک کلاس U توسط رایش سوم بود. زیردریایی های "گرگ دسته" هیتلر بسیاری از کشتی های ناوگان حمل و نقل متفقین را غرق کردند - فقط سرنوشت غم انگیز کاروان PQ-17 را به خاطر بسپارید.

ملوانان بریتانیایی موفق شدند چندین نسخه از ماشین های رمزگذاری انیگما (ریدل) را به دست آورند و اطلاعات بریتانیا با موفقیت رمز آن را رمزگشایی کرد. یکی از دانشمندان برجسته ای که روی این کار کار کرد آلن تورینگ است که به دلیل مشارکت در پایه های علوم کامپیوتر شناخته شده است. با دسترسی به پیام های رادیویی دریاسالار دونیتز، نیروی دریایی متفقین و نیروی هوایی ساحلی توانستند Wolfpack را به سواحل نروژ، آلمان و دانمارک برانند، بنابراین عملیات زیردریایی از سال 1943 به بعد به حملات کوتاه مدت محدود شد.

هیتلر قصد داشت زیردریایی های خود را به موشک های V-2 برای حملات به سواحل شرقی ایالات متحده مجهز کند. خوشبختانه حملات سریع متفقین به جبهه های غرب و شرق مانع از تحقق این نقشه ها شد.

ناوگان مدرن بدون ناوهای هواپیمابر و زیردریایی‌های هسته‌ای غیرممکن است که استقلال انرژی آن‌ها توسط رآکتورهای هسته‌ای تضمین می‌شود که با موفقیت فن‌آوری‌های بخار قرن نوزدهم، فناوری‌های برق قرن بیستم و فناوری‌های هسته‌ای قرن بیست و یکم را ترکیب می‌کنند. راکتورهای هسته ای جریان الکتریکی کافی برای تامین انرژی کل شهر تولید می کنند.

علاوه بر این، ملوانان دوباره توجه خود را به برق معطوف کرده اند و در حال آزمایش استفاده از تفنگ های ریلی هستند - تفنگ های الکتریکی برای شلیک پرتابه های جنبشی که قدرت مخرب بسیار زیادی دارند.

مرجع تاریخی

با ظهور منابع جریان مستقیم الکتروشیمیایی قابل اعتماد که توسط فیزیکدان ایتالیایی الساندرو ولتا ایجاد شد، یک کهکشان کامل از دانشمندان برجسته از کشورهای مختلف شروع به مطالعه پدیده های مرتبط با جریان الکتریکی و توسعه کاربردهای عملی آن در بسیاری از زمینه های علم و فناوری کردند. کافی است دانشمند آلمانی گئورگ اهم را به یاد بیاوریم که قانون جریان جریان را برای یک مدار الکتریکی ابتدایی فرموله کرد. فیزیکدان آلمانی گوستاو رابرت کیرشهوف، که روش هایی را برای محاسبه مدارهای الکتریکی پیچیده ابداع کرد. آندره ماری آمپر، فیزیکدان فرانسوی، قانون برهمکنش جریان های الکتریکی ثابت را کشف کرد. کار فیزیکدان انگلیسی جیمز پرسکات ژول و دانشمند روسی امیل کریستیانوویچ لنز، مستقل از یکدیگر، منجر به کشف قانون ارزیابی کمی اثر حرارتی جریان الکتریکی شد.

پیشرفت بیشتر در مطالعه خواص جریان الکتریکی کار فیزیکدان بریتانیایی جیمز کلارک ماکسول بود که پایه های الکترودینامیک مدرن را که اکنون به عنوان معادلات ماکسول شناخته می شود، پایه گذاری کرد. ماکسول همچنین نظریه الکترومغناطیسی نور را توسعه داد و بسیاری از پدیده ها (امواج الکترومغناطیسی، فشار تابش الکترومغناطیسی) را پیش بینی کرد. بعدها، دانشمند آلمانی هاینریش رودولف هرتز به طور تجربی وجود امواج الکترومغناطیسی را تایید کرد. کار او بر روی مطالعه بازتاب، تداخل، پراش و قطبش امواج الکترومغناطیسی اساس ایجاد رادیو را تشکیل داد.

کار فیزیکدانان فرانسوی ژان باپتیست بیو و فلیکس ساوارد که به طور تجربی مظاهر مغناطیس را در جریان جریان مستقیم کشف کردند و ریاضیدان برجسته فرانسوی پیر سیمون لاپلاس که نتایج آنها را در قالب یک قانون ریاضی تعمیم داد. اولین بار دو طرف یک پدیده را به هم متصل کرد و پایه و اساس الکترومغناطیس را گذاشت. مایکل فارادی، فیزیکدان برجسته بریتانیایی، که پدیده القای الکترومغناطیسی را کشف کرد و پایه و اساس مهندسی برق مدرن را پی ریزی کرد، باتوم از این دانشمندان برعهده گرفت.

سهم بزرگی در توضیح ماهیت جریان الکتریکی توسط فیزیکدان نظری هلندی هندریک آنتون لورنتس انجام شد که نظریه الکترونیکی کلاسیک را ایجاد کرد و بیانی برای نیروی وارد بر بار متحرک از میدان الکترومغناطیسی به دست آورد.

برق. تعاریف

جریان الکتریکی حرکت مستقیم (مرتب شده) ذرات باردار است. به همین دلیل، جریان به عنوان تعداد بارهایی که از سطح مقطع هادی در واحد زمان عبور می کنند، تعریف می شود:

I = q / t که در آن q شارژ بر حسب کولن است، t زمان بر حسب ثانیه، I جریان بر حسب آمپر است.

تعریف دیگری از جریان الکتریکی مربوط به خواص رسانا است و با قانون اهم شرح داده شده است:

I = U/R که در آن U ولتاژ بر حسب ولت، R مقاومت بر حسب اهم، I جریان بر حسب آمپر است.

جریان الکتریکی بر حسب آمپر (A) و مضربهای اعشاری و فرعی آن - نانو آمپر (میلیونم آمپر، nA)، میکرو آمپر (میلیونم آمپر، μA)، میلی آمپر (هزارم آمپر، میلی آمپر)، کیلو آمپر (هزارم) اندازه گیری می شود. آمپر، kA) و مگا آمپر (میلیون ها آمپر، MA).

بعد جریان در سیستم SI به صورت تعریف شده است

[A] = [Cl] / [ثانیه]

ویژگی های جریان الکتریکی در محیط های مختلف. فیزیک پدیده ها

جریان الکتریکی در جامدات: فلزات، نیمه هادی ها و دی الکتریک ها

هنگام بررسی موضوع جریان الکتریکی، لازم است حضور حامل های جریان مختلف - بارهای اولیه - مشخصه یک حالت فیزیکی معین از یک ماده را در نظر گرفت. خود این ماده می تواند جامد، مایع یا گاز باشد. یک مثال منحصر به فرد از چنین حالت هایی که در شرایط عادی مشاهده می شود، حالت مونوکسید دی هیدروژن یا به عبارت دیگر هیدروکسید هیدروژن یا به سادگی آب معمولی است. وقتی تکه‌های یخ را از فریزر بیرون می‌آوریم تا نوشیدنی‌هایی خنک شوند، فاز جامد آن را مشاهده می‌کنیم که بیشتر آنها بر پایه آب مایع هستند. و هنگام دم کردن چای یا قهوه فوری، آب جوش را روی آن می‌ریزیم و آمادگی آن با ظاهر شدن مه‌ای متشکل از قطرات آب کنترل می‌شود که در هوای سرد از بخار آب گازی که از دهانه بیرون می‌آید متراکم می‌شود. کتری.

همچنین حالت چهارم ماده به نام پلاسما وجود دارد که لایه های بالایی ستارگان، یونوسفر زمین، شعله های آتش، قوس الکتریکی و ماده موجود در لامپ های فلورسنت را تشکیل می دهد. تکثیر پلاسمای با دمای بالا در آزمایشگاه‌های زمینی دشوار است، زیرا به دمای بسیار بالا - بیش از 1000000 کلوین نیاز دارد.

از نظر ساختاری، جامدات به دو دسته کریستالی و بی شکل تقسیم می شوند. مواد کریستالی ساختار هندسی منظمی دارند. اتم ها یا مولکول های چنین ماده ای شبکه های حجمی یا مسطح عجیبی را تشکیل می دهند. مواد کریستالی شامل فلزات، آلیاژهای آنها و نیمه هادی ها هستند. همین آب به شکل دانه های برف (کریستال هایی با اشکال مختلف غیر تکراری) ایده مواد کریستالی را کاملاً نشان می دهد. مواد آمورف شبکه کریستالی ندارند. این ساختار برای دی الکتریک ها معمولی است.

در شرایط عادی، جریان در مواد جامد به دلیل حرکت الکترون های آزاد تشکیل شده از الکترون های ظرفیت اتم ها جریان دارد. از نقطه نظر رفتار مواد هنگام عبور جریان الکتریکی از آنها، این مواد به رسانا، نیمه هادی و عایق تقسیم می شوند. خواص مواد مختلف، با توجه به تئوری نواری رسانایی، با عرض شکاف نواری تعیین می شود که الکترون ها نمی توانند در آن قرار گیرند. عایق ها بیشترین فاصله باند را دارند که گاهی اوقات به 15 eV می رسد. در دمای صفر مطلق، عایق ها و نیمه هادی ها هیچ الکترونی در باند رسانایی ندارند، اما در دمای اتاق تعداد مشخصی الکترون به دلیل انرژی گرمایی از باند ظرفیت حذف می شوند. در رساناها (فلزات)، نوار رسانش و نوار ظرفیت با هم همپوشانی دارند، بنابراین در دمای صفر مطلق تعداد نسبتاً زیادی الکترون - هادی جریان وجود دارد که در دماهای بالاتر مواد تا ذوب کامل آنها باقی می ماند. نیمه هادی ها دارای شکاف های باند کوچکی هستند و توانایی آنها برای هدایت جریان الکتریکی به شدت به دما، تشعشع و عوامل دیگر و همچنین وجود ناخالصی ها بستگی دارد.

یک مورد جداگانه، جریان جریان الکتریکی از طریق به اصطلاح ابررساناها است - موادی که مقاومت آنها در برابر جریان جریان صفر است. الکترون‌های رسانای چنین موادی مجموعه‌ای از ذرات را تشکیل می‌دهند که به دلیل اثرات کوانتومی به یکدیگر متصل هستند.

عایق ها، همانطور که از نامشان پیداست، جریان الکتریکی را بسیار ضعیف هدایت می کنند. از این خاصیت عایق ها برای محدود کردن جریان جریان بین سطوح رسانای مواد مختلف استفاده می شود.

علاوه بر وجود جریان در رساناهایی با میدان مغناطیسی ثابت، در حضور جریان متناوب و میدان مغناطیسی متناوب مرتبط با آن، اثرات مرتبط با تغییر آن یا جریان‌های به اصطلاح «گردابی» که در غیر این صورت جریان فوکو نامیده می‌شوند، ایجاد می‌شود. هرچه شار مغناطیسی سریع‌تر تغییر کند، جریان‌های گردابی قوی‌تر است، که در مسیرهای خاصی در سیم‌ها جریان ندارند، اما با بسته شدن در هادی، مدارهای گردابی را تشکیل می‌دهند.

جریان های گردابی یک اثر پوستی نشان می دهند، به این معنی که جریان الکتریکی متناوب و شار مغناطیسی عمدتاً در لایه سطحی هادی منتشر می شود که منجر به تلفات انرژی می شود. برای کاهش تلفات انرژی ناشی از جریان های گردابی، از تقسیم هسته های مغناطیسی جریان متناوب به صفحات جداگانه و عایق الکتریکی استفاده می شود.

جریان الکتریکی در مایعات (الکترولیت ها)

همه مایعات، به یک درجه یا درجه دیگر، قادر به هدایت جریان الکتریکی در هنگام اعمال ولتاژ الکتریکی هستند. به چنین مایعاتی الکترولیت می گویند. حامل های جریان در آنها به ترتیب یون های باردار مثبت و منفی - کاتیون ها و آنیون ها هستند که در محلول مواد به دلیل تفکیک الکترولیتی وجود دارند. جریان الکترولیت ها در اثر حرکت یون ها، بر خلاف جریان ناشی از حرکت الکترون ها، مشخصه فلزات، با انتقال مواد به الکترودها با تشکیل ترکیبات شیمیایی جدید در نزدیکی آنها یا رسوب گذاری همراه است. این مواد یا ترکیبات جدید روی الکترودها.

این پدیده با کمی کردن معادل‌های گرمی مواد شیمیایی مختلف، پایه‌های الکتروشیمی مدرن را پایه‌گذاری کرد و در نتیجه شیمی معدنی را به یک علم دقیق تبدیل کرد. توسعه بیشتر شیمی الکترولیت ها امکان ایجاد منابع یکبار شارژ و قابل شارژ جریان شیمیایی (باتری های خشک، باتری ها و سلول های سوختی) را فراهم کرد که به نوبه خود انگیزه زیادی به توسعه فناوری داد. کافی است به زیر کاپوت خودروی خود نگاه کنید تا نتیجه تلاش نسل های مختلف دانشمندان و مهندسان شیمی را در قالب باتری خودرو ببینید.

تعداد زیادی از فرآیندهای تکنولوژیکی مبتنی بر جریان جریان در الکترولیت ها نه تنها به محصولات نهایی (آبکاری کروم و آبکاری نیکل) ظاهری چشمگیر می بخشد، بلکه از آنها در برابر خوردگی نیز محافظت می کند. فرآیندهای رسوب الکتروشیمیایی و حکاکی الکتروشیمیایی اساس تولید الکترونیک مدرن را تشکیل می دهند. امروزه اینها محبوب ترین فرآیندهای تکنولوژیکی هستند؛ تعداد قطعاتی که با استفاده از این فناوری ها تولید می شوند به ده ها میلیارد واحد در سال می رسد.

جریان الکتریکی در گازها

جریان الکتریکی در گازها به دلیل وجود الکترون ها و یون های آزاد در آنها است. گازها، به دلیل کمیاب شدنشان، با طول مسیر طولانی قبل از برخورد مولکول ها و یون ها مشخص می شوند. به همین دلیل، عبور جریان از طریق آنها در شرایط عادی نسبتاً دشوار است. همین امر را می توان در مورد مخلوط گازها نیز گفت. مخلوط طبیعی گازها هوای اتمسفر است که در مهندسی برق عایق خوبی محسوب می شود. این نیز برای سایر گازها و مخلوط آنها در شرایط فیزیکی معمولی است.

جریان جریان در گازها بسیار به عوامل فیزیکی مختلفی مانند فشار، دما و ترکیب مخلوط بستگی دارد. علاوه بر این، انواع مختلفی از پرتوهای یونیزان تأثیر دارند. به این ترتیب، مثلاً با نور ماوراء بنفش یا اشعه ایکس، یا تحت تأثیر ذرات کاتد یا آند یا ذرات ساطع شده از مواد رادیواکتیو، یا در نهایت تحت تأثیر دمای بالا، گازها خاصیت رسانایی بهتر الکتریکی را پیدا می کنند. جاری.

فرآیند گرماگیر تشکیل یون ها در نتیجه جذب انرژی توسط اتم های الکتریکی خنثی یا مولکول های گاز را یونیزاسیون می گویند. پس از دریافت انرژی کافی، یک الکترون یا چندین الکترون از پوسته الکترونی بیرونی، با غلبه بر سد پتانسیل، اتم یا مولکول را ترک می کند و به الکترون های آزاد تبدیل می شود. اتم یا مولکول گاز به یون های دارای بار مثبت تبدیل می شود. الکترون‌های آزاد می‌توانند به اتم‌ها یا مولکول‌های خنثی بچسبند تا یون‌هایی با بار منفی تشکیل دهند. یون‌های مثبت می‌توانند پس از برخورد، الکترون‌های آزاد را دوباره جذب کنند و دوباره از نظر الکتریکی خنثی شوند. این فرآیند را نوترکیبی می نامند.

عبور جریان از یک محیط گازی با تغییر در وضعیت گاز همراه است که ماهیت پیچیده وابستگی جریان به ولتاژ اعمال شده را تعیین می کند و به طور کلی فقط در جریان های کم از قانون اهم پیروی می کند.

در گازها تخلیه های غیرخودپایدار و مستقلی وجود دارد. در یک تخلیه غیر خود نگهدار، جریان در گاز فقط در حضور عوامل یونیزان خارجی وجود دارد، در غیاب آنها، جریان قابل توجهی در گاز وجود ندارد. در حین تخلیه خود، جریان به دلیل یونیزاسیون ضربه ای اتم ها و مولکول های خنثی هنگام برخورد با الکترون های آزاد و یون های شتاب شده توسط میدان الکتریکی، حتی پس از حذف تأثیرات یونیزان خارجی، حفظ می شود.

تخلیه غیرخودپایدار با اختلاف پتانسیل اندک بین آند و کاتد در گاز، تخلیه آرام نامیده می شود. با افزایش ولتاژ، جریان ابتدا متناسب با ولتاژ افزایش می یابد (بخش OA در مشخصه جریان-ولتاژ تخلیه آرام)، سپس افزایش جریان کاهش می یابد (بخش منحنی AB). هنگامی که تمام ذرات تولید شده تحت تأثیر یونیزر به طور همزمان به کاتد و آند می روند، جریان با افزایش ولتاژ افزایش نمی یابد (بخش نمودار BC). با افزایش بیشتر ولتاژ، جریان مجدداً افزایش می‌یابد و تخلیه آرام به تخلیه بهمنی غیرخودپایدار تبدیل می‌شود. یک نوع تخلیه غیر خود نگهدار، تخلیه تابشی است که باعث ایجاد نور در لامپ های تخلیه گاز با رنگ ها و اهداف مختلف می شود.

انتقال یک تخلیه الکتریکی غیر خود نگهدار در یک گاز به یک تخلیه خود نگهدار با افزایش شدید جریان مشخص می شود (نقطه E در منحنی مشخصه جریان-ولتاژ). به آن شکست الکتریکی گاز می گویند.

تمام انواع دبی های فوق به انواع دبی های حالت پایدار اشاره دارد که مشخصات اصلی آن ها به زمان بستگی ندارد. علاوه بر تخلیه‌های حالت پایدار، تخلیه‌های گذرا نیز وجود دارد که معمولاً در میدان‌های الکتریکی ناهمگن قوی، به عنوان مثال، نزدیک سطوح نوک تیز و منحنی رساناها و الکترودها ایجاد می‌شوند. دو نوع ترشحات گذرا وجود دارد: ترشحات کرونا و جرقه.

با تخلیه تاج، یونیزاسیون منجر به تجزیه نمی شود، بلکه صرفاً نشان دهنده فرآیند تکراری مشتعل شدن تخلیه غیرخودپایدار در یک فضای محدود در نزدیکی هادی ها است. نمونه ای از تخلیه تاج خورشیدی، درخشش هوای جوی در نزدیکی آنتن های بسیار برجسته، میله های صاعقه یا خطوط برق با ولتاژ بالا است. وقوع دشارژ کرونا در خطوط برق منجر به تلفات برق می شود. در زمان‌های گذشته، این درخشش بالای دکل‌ها برای ملوانان ناوگان قایقرانی مانند چراغ‌های سنت المو آشنا بود. تخلیه کرونا در پرینترهای لیزری و دستگاه‌های کپی الکتروگرافیک استفاده می‌شود، جایی که توسط یک کوروترون - یک سیم فلزی که ولتاژ بالا به آن اعمال می‌شود، تولید می‌شود. این برای یونیزه کردن گاز به منظور شارژ درام حساس به نور ضروری است. در این صورت ترشحات کرونا مفید است.

تخلیه جرقه، بر خلاف تخلیه تاج، منجر به شکستگی می شود و ظاهر رشته های انشعاب روشن متناوب را دارد - کانال های پر از گاز یونیزه شده، ظاهر و ناپدید می شوند، همراه با آزاد شدن مقدار زیادی گرما و درخشش درخشان. نمونه ای از تخلیه جرقه طبیعی رعد و برق است که در آن جریان می تواند به ده ها کیلو آمپر برسد. تشکیل رعد و برق به خودی خود با ایجاد یک کانال هدایت، به اصطلاح رهبر "تاریک" نزولی، که همراه با رهبر صعودی القایی، یک کانال رسانا را تشکیل می دهد، انجام می شود. رعد و برق معمولاً یک تخلیه جرقه چندگانه در کانال هدایت تشکیل شده است. یک تخلیه جرقه قوی همچنین کاربرد فنی خود را در فتوفلاش های فشرده پیدا کرده است، که در آن تخلیه بین الکترودهای یک لوله شیشه ای کوارتز پر شده با مخلوطی از گازهای یونیزه شده نجیب رخ می دهد.

خرابی پایدار گاز در طولانی مدت تخلیه قوس نامیده می شود و در فناوری جوشکاری استفاده می شود که سنگ بنای فناوری برای ایجاد سازه های فولادی زمان ما از آسمان خراش ها گرفته تا ناوهای هواپیمابر و اتومبیل ها است. هم برای جوشکاری و هم برای برش فلزات استفاده می شود. تفاوت در فرآیندها به دلیل قدرت جریان جاری است. در مقادیر جریان نسبتاً کمتر، جوشکاری فلزات اتفاق می افتد؛ در مقادیر جریان تخلیه قوس بالاتر، برش فلز به دلیل حذف فلز مذاب از زیر قوس الکتریکی با استفاده از روش های مختلف اتفاق می افتد.

یکی دیگر از کاربردهای تخلیه قوس در گازها لامپ های روشنایی تخلیه گاز است که تاریکی را در خیابان ها، میادین و استادیوم های ما پراکنده می کند (لامپ های سدیم) یا لامپ های هالوژن خودرو که اکنون جایگزین لامپ های رشته ای معمولی در چراغ های جلوی خودرو شده اند.

جریان الکتریکی در خلاء

خلاء یک دی الکتریک ایده آل است، بنابراین جریان الکتریکی در خلاء فقط در حضور حامل های آزاد به شکل الکترون ها یا یون ها امکان پذیر است که در اثر انتشار حرارتی یا نوری یا سایر روش ها ایجاد می شوند.

روش اصلی تولید جریان در خلاء ناشی از الکترون ها روش انتشار ترمیونی الکترون ها توسط فلزات است. در اطراف الکترود گرم شده که کاتد نامیده می شود، ابری از الکترون های آزاد تشکیل می شود که جریان الکتریکی را در حضور الکترود دوم به نام آند تضمین می کند، مشروط بر اینکه ولتاژ مناسبی از قطبیت لازم بین آنها وجود داشته باشد. چنین دستگاه های خلاء الکتریکی دیود نامیده می شوند و دارای خاصیت رسانایی یک طرفه جریان هستند و در صورت معکوس شدن ولتاژ خاموش می شوند. این ویژگی برای اصلاح جریان متناوب تبدیل شده توسط یک سیستم دیود به جریان مستقیم پالسی استفاده می شود.

افزودن یک الکترود اضافی، به نام شبکه، که در نزدیکی کاتد قرار دارد، به شما امکان می دهد یک عنصر تقویت کننده تریود را به دست آورید، که در آن تغییرات کوچک ولتاژ روی شبکه نسبت به کاتد به شما امکان می دهد تغییرات قابل توجهی در جریان جریان به دست آورید. بر این اساس، تغییرات قابل توجهی در ولتاژ در سراسر بار متصل به صورت سری با لامپ نسبت به منبع تغذیه، که برای تقویت سیگنال های مختلف استفاده می شود.

استفاده از دستگاه های الکترووکیوم به صورت تریود و دستگاه هایی با تعداد زیادی شبکه برای اهداف مختلف (تترود، پنتود و حتی هپتود) انقلابی در تولید و تقویت سیگنال های فرکانس رادیویی ایجاد کرد و منجر به ایجاد رادیو و تلویزیون مدرن شد. سیستم های.

از نظر تاریخی، توسعه پخش رادیویی اولین مورد بود، زیرا روش های تبدیل سیگنال های نسبتاً کم فرکانس و انتقال آنها و همچنین مدار دستگاه های دریافت کننده با تقویت و تبدیل فرکانس رادیویی و تبدیل آن به سیگنال صوتی نسبتاً بود. ساده.

هنگام ایجاد تلویزیون، از دستگاه‌های خلاء الکتریکی برای تبدیل سیگنال‌های نوری استفاده می‌شد - آیکونوسکوپ‌ها، که در آن الکترون‌ها به دلیل انتشار نور از نور فرودی ساطع می‌شدند. تقویت بیشتر سیگنال توسط تقویت کننده ها با استفاده از لوله های خلاء انجام شد. برای تبدیل معکوس سیگنال تلویزیونی، از لوله‌های تصویری استفاده شد که به دلیل فلورسانس مواد صفحه نمایش تحت تأثیر الکترون‌هایی که تحت تأثیر ولتاژ شتاب‌دهنده به انرژی‌های بالا شتاب می‌شوند، تصویری تولید می‌کنند. یک سیستم همگام برای خواندن سیگنال های آیکونوسکوپ و یک سیستم اسکن تصویر kinescope یک تصویر تلویزیونی ایجاد کردند. اولین کینسکوپ ها تک رنگ بودند.

متعاقباً، سیستم‌های تلویزیون رنگی ایجاد شدند که در آن نمادهایی که تصاویر را می‌خوانند، فقط به رنگ خود (قرمز، آبی یا سبز) پاسخ می‌دهند. عناصر ساطع کننده لوله های تصویر (فسفر رنگ)، به دلیل جریان جریان تولید شده توسط به اصطلاح "تفنگ های الکترونی"، در واکنش به ورود الکترون های شتاب دار به آنها، نور را در محدوده خاصی از شدت مناسب ساطع می کنند. برای اطمینان از اینکه پرتوهای اسلحه های هر رنگ به فسفر خود برخورد می کند، از ماسک های محافظ مخصوص استفاده شد.

تجهیزات مدرن پخش تلویزیونی و رادیویی با استفاده از عناصر پیشرفته تر با مصرف انرژی کمتر - نیمه هادی ها ساخته می شوند.

یکی از روش های پرکاربرد برای به دست آوردن تصاویر از اندام های داخلی، روش فلوروسکوپی است که در آن الکترون های ساطع شده از کاتد چنان شتاب قابل توجهی دریافت می کنند که با برخورد به آند، اشعه ایکس تولید می کنند که می تواند به بافت های نرم نفوذ کند. بدن انسان. اشعه ایکس اطلاعات منحصر به فردی در مورد آسیب استخوان، وضعیت دندان ها و برخی از اندام های داخلی در اختیار پزشکان قرار می دهد و حتی یک بیماری جدی مانند سرطان ریه را آشکار می کند.

به طور کلی، جریان های الکتریکی که در نتیجه حرکت الکترون ها در خلاء ایجاد می شوند، کاربردهای گسترده ای دارند که شامل کلیه لوله های رادیویی، شتاب دهنده های ذرات باردار، طیف سنج های جرمی، میکروسکوپ های الکترونی، ژنراتورهای خلاء فرکانس فوق العاده بالا، به صورت سیار می باشد. لوله های موج، کلیسترون ها و مگنترون ها. به هر حال، این مگنترون ها هستند که غذای ما را در اجاق های مایکروویو گرم می کنند یا می پزند.

اخیراً فناوری اعمال پوشش های فیلم در خلاء که هم نقش پوشش محافظ و تزئینی و هم عملکردی را ایفا می کند اهمیت زیادی پیدا کرده است. پوشش با فلزات و آلیاژهای آنها و ترکیبات آنها با اکسیژن، نیتروژن و کربن به عنوان این پوشش استفاده می شود. چنین پوشش هایی خواص الکتریکی، نوری، مکانیکی، مغناطیسی، خوردگی و کاتالیزوری سطوح تحت پوشش را تغییر می دهند یا چندین ویژگی را به طور همزمان ترکیب می کنند.

ترکیب شیمیایی پیچیده پوشش ها را فقط می توان با استفاده از تکنیک کندوپاش یون در خلاء به دست آورد که انواع آن کندوپاش کاتدی یا اصلاح صنعتی آن - کندوپاش مگنترون است. در نهایت یعنی جریان الکتریکیبه دلیل وجود یون ها، اجزایی را بر روی سطح رسوب داده شده رسوب می دهد و خواص جدیدی به آن می بخشد.

به این ترتیب است که می‌توان پوشش‌های واکنش‌پذیر یونی (لایه‌هایی از نیتریدها، کاربیدها، اکسیدهای فلزی) را به‌دست آورد که دارای مجموعه‌ای از خواص مکانیکی، ترموفیزیکی و نوری فوق‌العاده (با سختی بالا، مقاومت در برابر سایش، الکتریکی و هدایت حرارتی، چگالی نوری) که با روش های دیگر به دست نمی آید.

جریان الکتریکی در زیست شناسی و پزشکی

آگاهی از رفتار جریانات در اشیاء بیولوژیکی به زیست شناسان و پزشکان روشی قدرتمند برای تحقیق، تشخیص و درمان می دهد.

از نقطه نظر الکتروشیمی، تمام اجسام بیولوژیکی حاوی الکترولیت هستند، صرف نظر از ویژگی های ساختاری جسم داده شده.

هنگام در نظر گرفتن جریان جریان از طریق اجسام بیولوژیکی، باید ساختار سلولی آنها را در نظر گرفت. یکی از عناصر ضروری سلول غشای سلولی است - پوسته بیرونی که سلول را از اثرات عوامل محیطی نامطلوب به دلیل نفوذپذیری انتخابی آن در برابر مواد مختلف محافظت می کند. از نقطه نظر فیزیک، یک غشای سلولی را می توان به عنوان اتصال موازی یک خازن و چندین زنجیره از یک منبع جریان و یک مقاومت به صورت سری تصور کرد. این وابستگی رسانایی الکتریکی یک ماده بیولوژیکی را به فرکانس ولتاژ اعمال شده و شکل نوسانات آن از پیش تعیین می کند.

بافت بیولوژیکی از سلول های خود اندام، مایع بین سلولی (لنف)، عروق خونی و سلول های عصبی تشکیل شده است. دومی در پاسخ به تأثیر جریان الکتریکی، با تحریک پاسخ می دهد و باعث می شود ماهیچه ها و رگ های خونی حیوان منقبض و شل شوند. لازم به ذکر است که جریان جریان در بافت بیولوژیکی غیرخطی است.

یک مثال کلاسیک از تأثیر جریان الکتریکی بر یک جسم بیولوژیکی، آزمایش‌های پزشک، آناتومیست، فیزیولوژیست و فیزیکدان ایتالیایی لوئیجی گالوانی است که یکی از بنیانگذاران الکتروفیزیولوژی شد. در آزمایشات او، عبور جریان الکتریکی از اعصاب پای قورباغه منجر به انقباض عضلانی و انقباض ساق پا شد. در سال 1791، کشف معروف گالوانی در رساله او درباره نیروهای الکتریسیته در حرکت عضلانی شرح داده شد. خود پدیده هایی که توسط گالوانی کشف شد، برای مدت طولانی در کتاب های درسی و مقالات علمی "گالوانیزم" نامیده می شدند. این اصطلاح هنوز در نام برخی از دستگاه ها و فرآیندها حفظ شده است.

توسعه بیشتر الکتروفیزیولوژی ارتباط نزدیکی با فیزیولوژی عصبی دارد. در سال 1875، جراح و فیزیولوژیست انگلیسی ریچارد کاتون و فیزیولوژیست روسی V. Ya. Danilevsky، مستقل از یکدیگر، نشان دادند که مغز مولد فعالیت الکتریکی است، یعنی جریان های زیستی مغز کشف شد.

اشیاء بیولوژیکی در جریان فعالیت های زندگی خود نه تنها ریزجریان ها، بلکه ولتاژها و جریان های زیادی را نیز ایجاد می کنند. خیلی زودتر از گالوانی، جان والش، آناتومیست انگلیسی، ماهیت الکتریکی برخورد ماهی گز را اثبات کرد و جان هانتر، جراح و آناتومیست اسکاتلندی، توصیف دقیقی از اندام الکتریکی این حیوان ارائه کرد. تحقیقات والش و هانتر در سال 1773 منتشر شد.

در زیست شناسی و پزشکی مدرن از روش های مختلفی برای مطالعه موجودات زنده اعم از تهاجمی و غیر تهاجمی استفاده می شود.

یک نمونه کلاسیک از روش‌های تهاجمی، یک موش آزمایشگاهی است که دسته‌ای از الکترودها در مغزش کاشته می‌شود، در پیچ و خم‌ها می‌گذرد یا مشکلات دیگری را که دانشمندان به او محول کرده‌اند حل می‌کند.

روش های غیر تهاجمی شامل مطالعات آشنا مانند گرفتن انسفالوگرام یا الکتروکاردیوگرام است. در این حالت، الکترودهایی که جریان های زیستی قلب یا مغز را می خوانند، جریان ها را مستقیماً از پوست سوژه حذف می کنند. برای بهبود تماس با الکترودها، پوست با محلول نمکی مرطوب می شود که یک الکترولیت رسانای خوب است.

علاوه بر استفاده از جریان الکتریکی در تحقیقات علمی و کنترل فنی وضعیت فرآیندها و واکنش های شیمیایی مختلف، یکی از دراماتیک ترین لحظات استفاده از آن که برای عموم مردم شناخته شده است، راه اندازی مجدد قلب "متوقف" یک شخصیت است. در یک فیلم مدرن

در واقع، جریان یک پالس کوتاه‌مدت جریان قابل توجه تنها در موارد مجزا قادر به راه‌اندازی یک قلب متوقف است. اغلب، ریتم طبیعی آن از حالت انقباضات تشنجی آشفته، به نام فیبریلاسیون قلبی، بازیابی می شود. دستگاه هایی که برای بازگرداندن ریتم طبیعی انقباضات قلب استفاده می شوند، دفیبریلاتور نامیده می شوند. یک دفیبریلاتور خودکار مدرن خودش یک کاردیوگرام می گیرد، فیبریلاسیون بطن های قلب را تعیین می کند و به طور مستقل تصمیم می گیرد که آیا شوک بزند یا نه - ممکن است کافی باشد یک نبض ماشه ای کوچک را از قلب عبور دهید. روند نصب دفیبریلاتورهای خودکار در مکان های عمومی وجود دارد که می تواند به میزان قابل توجهی از تعداد مرگ و میر ناشی از ایست قلبی غیرمنتظره بکاهد.

پزشکان شاغل در اورژانس هیچ شکی در استفاده از دفیبریلاسیون ندارند - آموزش دیده برای تعیین سریع وضعیت فیزیکی بیمار از الکتروکاردیوگرام، آنها بسیار سریعتر از یک دفیبریلاتور خودکار در نظر گرفته شده برای عموم مردم تصمیم می گیرند.

مناسب است به ضربان ساز قلب مصنوعی که در غیر این صورت پیس میکر نامیده می شود اشاره کنیم. این دستگاه ها در زیر پوست یا زیر ماهیچه قفسه سینه فرد کاشته می شوند و چنین وسیله ای از طریق الکترودها، پالس های جریانی در حدود 3 ولت را به میوکارد (عضله قلب) می رساند و باعث تحریک عملکرد طبیعی قلب می شود. ضربان سازهای مدرن می توانند به مدت 6 تا 14 سال بدون وقفه عمل کنند.

ویژگی های جریان الکتریکی، تولید و کاربرد آن

جریان الکتریکی با بزرگی و شکل مشخص می شود. بر اساس رفتار آن در طول زمان، بین جریان مستقیم (تغییر نشدن در طول زمان)، جریان نامتناوب (تغییر تصادفی در طول زمان) و جریان متناوب (تغییر در طول زمان طبق قانون معین، معمولاً دوره‌ای) تمایز قائل می‌شود. گاهی اوقات حل مسائل مختلف مستلزم حضور همزمان جریان مستقیم و متناوب است. در این مورد، ما در مورد جریان متناوب با مولفه مستقیم صحبت می کنیم.

از نظر تاریخی، اولین چیزی که ظاهر شد یک مولد جریان تریبوالکتریک بود که با مالیدن پشم به یک تکه کهربا جریان تولید می کرد. ژنراتورهای پیشرفته‌تر جریان از این نوع، اکنون ژنراتورهای Van de Graaff نامیده می‌شوند که به نام مخترع اولین راه‌حل فنی چنین ماشین‌هایی نامگذاری شده‌اند.

همانطور که در بالا ذکر شد، فیزیکدان ایتالیایی الساندرو ولتا یک ژنراتور جریان مستقیم الکتروشیمیایی را اختراع کرد که به سلف باتری‌های خشک، باتری‌های قابل شارژ و سلول‌های سوختی تبدیل شد، که امروزه هنوز به عنوان منبع مناسب جریان برای انواع دستگاه‌ها - از ساعت‌های مچی و تلفن‌های هوشمند - استفاده می‌کنیم. فقط به باتری ماشین و باتری کششی خودروهای الکتریکی تسلا.

علاوه بر این ژنراتورهای جریان مستقیم، مولدهای جریان مبتنی بر واپاشی مستقیم هسته ای ایزوتوپ ها و ژنراتورهای جریان مغناطیسی هیدرودینامیکی (مولد MHD) وجود دارند که تاکنون به دلیل توان کم، پایه تکنولوژیکی ضعیف برای استفاده گسترده و موارد دیگر، کاربرد محدودی دارند. دلایل با این وجود، منابع انرژی رادیوایزوتوپ به طور گسترده در جایی که نیاز به استقلال کامل است استفاده می شود: در فضا، در وسایل نقلیه اعماق دریا و ایستگاه های هیدروآکوستیک، در فانوس دریایی، شناورها، و همچنین در شمال دور، قطب شمال و قطب جنوب.

در مهندسی برق، مولدهای جریان به دو دسته مولدهای جریان مستقیم و مولدهای جریان متناوب تقسیم می شوند.

همه این ژنراتورها بر اساس پدیده القای الکترومغناطیسی هستند که توسط مایکل فارادی در سال 1831 کشف شد. فارادی اولین ژنراتور تک قطبی کم مصرف را ساخت که جریان مستقیم تولید می کرد. اولین مولد جریان متناوب توسط یک نویسنده ناشناس با حروف اول لاتین R.M پیشنهاد شد. در نامه ای به فارادی در سال 1832. پس از انتشار نامه، فارادی نامه تشکری از همان نویسنده ناشناس دریافت کرد که در آن نمودار یک ژنراتور بهبودیافته در سال 1833 نشان داده شده بود که از یک حلقه فولادی اضافی (یوغ) برای بستن شارهای مغناطیسی هسته های سیم پیچ استفاده می کرد.

با این حال، در آن زمان هیچ استفاده ای برای جریان متناوب وجود نداشت، زیرا تمام کاربردهای عملی الکتریسیته در آن زمان (مهندسی برق معدن، الکتروشیمی، تلگراف الکترومغناطیسی تازه ظهور، اولین موتورهای الکتریکی) نیاز به جریان مستقیم داشتند. بنابراین، مخترعان بعدی تلاش خود را بر روی ساخت ژنراتورهایی متمرکز کردند که جریان الکتریکی مستقیم را تأمین می کنند و دستگاه های سوئیچینگ مختلفی را برای این اهداف توسعه دادند.

یکی از اولین ژنراتورهایی که کاربرد عملی دریافت کرد، ژنراتور مغناطیسی الکتریک آکادمیک روسی B.S. Jacobi بود. این ژنراتور توسط تیم‌های گالوانیکی ارتش روسیه که از آن برای مشتعل کردن فیوزهای مین استفاده می‌کردند، استفاده شد. اصلاحات بهبود یافته ژنراتور ژاکوبی هنوز برای فعال کردن بارهای مین از راه دور استفاده می شود، که به طور گسترده در فیلم های نظامی-تاریخی به تصویر کشیده شده است که در آن خرابکاران یا پارتیزان ها پل ها، قطارها یا اشیاء دیگر را منفجر می کنند.

متعاقباً، مبارزه بین تولید جریان مستقیم یا متناوب با موفقیت های متفاوتی در میان مخترعان و مهندسان عملی انجام شد، که منجر به اوج رویارویی بین غول های صنعت برق مدرن شد: توماس ادیسون با شرکت جنرال الکتریک در اول. از سوی دیگر، نیکولا تسلا با شرکت Westinghouse. سرمایه قدرتمند پیروز شد و تحولات تسلا در زمینه تولید، انتقال و تبدیل جریان الکتریکی متناوب به مالکیت ملی جامعه آمریکا تبدیل شد که بعداً تا حد زیادی به تسلط تکنولوژیک ایالات متحده کمک کرد.

علاوه بر تولید برق واقعی برای نیازهای مختلف، بر اساس تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته، به دلیل برگشت پذیری ماشین های الکتریکی، امکان تبدیل معکوس جریان الکتریکی به حرکت مکانیکی توسط موتورهای الکتریکی جریان مستقیم و متناوب فراهم شد. . شاید اینها رایج ترین ماشین های زمان ما باشند، از جمله استارت برای ماشین ها و موتور سیکلت ها، درایوهای ماشین های صنعتی و وسایل مختلف خانگی. با استفاده از اصلاحات مختلف چنین دستگاه هایی، ما به جک همه حرفه ها تبدیل شده ایم، می توانیم برنامه ریزی، اره، مته و آسیاب کنیم. و در رایانه های ما، به لطف موتورهای DC دقیق مینیاتوری، درایوهای سخت و نوری می چرخند.

علاوه بر موتورهای الکترومکانیکی معمولی، موتورهای یونی به دلیل جریان جریان الکتریکی با استفاده از اصل رانش جت در حین پرتاب یون‌های شتاب‌دار ماده کار می‌کنند و تا کنون عمدتاً در فضا در ماهواره‌های کوچک برای پرتاب آنها استفاده می‌شوند. به مدارهای مورد نظر و موتورهای فوتون قرن بیست و دوم که تاکنون فقط در طراحی وجود دارند و کشتی‌های بین‌ستاره‌ای آینده ما را با سرعت زیر نور حمل می‌کنند، به احتمال زیاد با جریان الکتریکی نیز کار خواهند کرد.

برای ایجاد عناصر الکترونیکی و هنگام رشد کریستال ها برای اهداف مختلف، ژنراتورهای DC بسیار پایدار به دلایل تکنولوژیکی مورد نیاز هستند. چنین ژنراتورهای DC دقیقی که از قطعات الکترونیکی استفاده می کنند، تثبیت کننده جریان نامیده می شوند.

اندازه گیری جریان الکتریکی

لازم به ذکر است که ابزارهای اندازه گیری جریان (میکرو آمپرمترها، میلی آمپرمترها، آمپرمترها) عمدتاً از نظر نوع طراحی و اصول عملکرد بسیار متفاوت از یکدیگر هستند - اینها می توانند دستگاه هایی با جریان مستقیم، جریان متناوب فرکانس پایین و بالا باشند. جریان متناوب فرکانس

بر اساس اصل عملکرد، دستگاه های الکترومکانیکی، مغناطیسی، الکترومغناطیسی، مغناطیسی، الکترودینامیکی، القایی، ترموالکتریک و الکترونیکی متمایز می شوند. اکثر ابزارهای اندازه گیری جریان اشاره گر از ترکیبی از یک قاب متحرک/ثابت با یک سیم پیچ زخمی و یک آهنربای ثابت/متحرک تشکیل شده اند. به دلیل این طراحی، یک آمپرمتر معمولی دارای مدار معادل اندوکتانس و مقاومت است که به صورت سری به هم متصل شده و توسط یک خازن شنت شده است. به همین دلیل، پاسخ فرکانسی آمپرمترهای شماره‌گیر در فرکانس‌های بالا یک چرخش دارد.

اساس آنها یک گالوانومتر مینیاتوری است و محدودیت های اندازه گیری مختلف با استفاده از شنت های اضافی - مقاومت هایی با مقاومت کم، که مرتبه ای کمتر از مقاومت گالوانومتر اندازه گیری است، به دست می آیند. بنابراین، بر اساس یک دستگاه، می توان ابزارهایی برای اندازه گیری جریان های محدوده های مختلف ایجاد کرد - میکرو آمپرمتر، میلی متر، آمپرمتر و حتی کیلومتر.

به طور کلی، در عمل اندازه گیری، رفتار جریان اندازه گیری شده مهم است - می تواند تابع زمان باشد و شکل متفاوتی داشته باشد - ثابت، هارمونیک، غیر هارمونیک، پالسی و غیره باشد و معمولاً از مقدار آن استفاده می شود. برای توصیف حالت های عملکرد مدارها و دستگاه های رادیویی. مقادیر فعلی زیر متمایز می شوند:

• فوری،
• دامنه،
• میانگین،
• ریشه میانگین مربع (rms).

مقدار لحظه ای جریان I i مقدار جریان در یک نقطه خاص از زمان است. می توان آن را روی صفحه اسیلوسکوپ مشاهده کرد و برای هر لحظه از زمان با استفاده از اسیلوگرام تعیین کرد.

مقدار دامنه (پیک) جریان I m بزرگترین مقدار جریان لحظه ای در طول دوره است.

مقدار ریشه میانگین مربع (rms) جریان I به عنوان جذر میانگین مجذور مقادیر جریان لحظه ای در طول دوره تعیین می شود.

همه آمپرمترهای اشاره گر معمولاً بر اساس مقادیر جریان rms کالیبره می شوند.

مقدار متوسط ​​(جزء ثابت) جریان، میانگین حسابی تمام مقادیر لحظه ای آن در طول زمان اندازه گیری است.

تفاوت بین حداکثر و حداقل مقدار جریان سیگنال را نوسان سیگنال می نامند.

در حال حاضر، عمدتا، از ابزارهای دیجیتال چند منظوره و اسیلوسکوپ ها برای اندازه گیری جریان استفاده می شود - صفحه نمایش آنها نه تنها نمایش داده می شود. فرمولتاژ/جریان، اما همچنین ویژگی های سیگنال ضروری. این ویژگی ها شامل فرکانس تغییر سیگنال های دوره ای نیز می شود، بنابراین در فناوری اندازه گیری، حد فرکانس اندازه گیری دستگاه مهم است.

اندازه گیری جریان با اسیلوسکوپ

نمونه ای از موارد فوق مجموعه ای از آزمایش ها در مورد اندازه گیری مقادیر جریان موثر و پیک سیگنال های سینوسی و مثلثی با استفاده از یک ژنراتور سیگنال، یک اسیلوسکوپ و یک دستگاه دیجیتال چند منظوره (مولتی متر) خواهد بود.

طرح کلی آزمایش شماره 1 در زیر ارائه شده است:

ژنراتور سیگنال (FG) بر روی یک اتصال سری مولتی متر (MM)، مقاومت شنت Rs = 100 اهم و مقاومت بار R برابر 1 کیلو اهم بارگذاری می شود. سیستم عامل اسیلوسکوپ به موازات مقاومت شنت R s متصل می شود. مقدار مقاومت شنت از شرط R s انتخاب می شود<

تجربه 1

اجازه دهید یک سیگنال سینوسی به مقاومت بار از یک ژنراتور با فرکانس 60 هرتز و دامنه 9 ولت اعمال کنیم. بیایید دکمه تنظیم خودکار بسیار راحت را فشار دهیم و سیگنال نشان داده شده در شکل را روی صفحه مشاهده خواهیم کرد. 1. نوسان سیگنال حدود پنج بخش بزرگ با ارزش تقسیم 200 میلی ولت است. مولتی متر مقدار جریان 3.1 میلی آمپر را نشان می دهد. اسیلوسکوپ مقدار rms ولتاژ سیگنال در مقاومت اندازه گیری U=312 mV را تعیین می کند. مقدار موثر جریان عبوری از مقاومت Rs با قانون اهم تعیین می شود:

I RMS = U RMS / R = 0.31 V / 100 Ohm = 3.1 میلی آمپر،

که با قرائت مولتی متر (3.10 میلی آمپر) مطابقت دارد. توجه داشته باشید که محدوده جریان از طریق مدار ما از دو مقاومت و یک مولتی متر متصل به صورت سری برابر است

I P-P = U P-P / R = 0.89 V / 100 Ohm = 8.9 میلی آمپر

مشخص است که مقادیر پیک و موثر جریان و ولتاژ برای سیگنال سینوسی با ضریب √2 متفاوت است. اگر I RMS = 3.1 mA را در √2 ضرب کنم، 4.38 به دست می آید. این مقدار را دو برابر کنید و 8.8 میلی آمپر به دست می آوریم که تقریباً با جریان اندازه گیری شده با اسیلوسکوپ (8.9 میلی آمپر) برابر است.

تجربه 2

بیایید سیگنال ژنراتور را به نصف کاهش دهیم. دامنه تصویر روی اسیلوسکوپ دقیقاً به نصف (464 میلی ولت) کاهش می یابد و مولتی متر مقدار جریان 1.55 میلی آمپر را تقریباً نصف نشان می دهد. بیایید قرائت های مقدار جریان موثر در اسیلوسکوپ را تعیین کنیم:

I RMS = U RMS / R = 0.152 V / 100 Ohm = 1.52 میلی آمپر،

که تقریباً با قرائت مولتی متر (1.55 میلی آمپر) مطابقت دارد.

تجربه 3

بیایید فرکانس ژنراتور را به 10 کیلوهرتز افزایش دهیم. در این حالت ، تصویر روی اسیلوسکوپ تغییر می کند ، اما دامنه سیگنال ثابت می ماند و قرائت های مولتی متر کاهش می یابد - این بر محدوده فرکانس کاری مجاز مولتی متر تأثیر می گذارد.

تجربه 4

بیایید به فرکانس اصلی 60 هرتز و ولتاژ 9 ولت ژنراتور سیگنال برگردیم، اما تغییر کنید. فرمسیگنال آن از سینوسی به مثلثی. دامنه تصویر روی اسیلوسکوپ ثابت باقی ماند، اما قرائت های مولتی متر در مقایسه با مقدار فعلی که در آزمایش شماره 1 نشان داد، کاهش یافت، زیرا مقدار موثر جریان سیگنال تغییر کرد. اسیلوسکوپ همچنین کاهش ولتاژ rms اندازه گیری شده در مقاومت Rs = 100 اهم را نشان می دهد.

احتیاط های ایمنی هنگام اندازه گیری جریان و ولتاژ

• از آنجایی که بسته به کلاس ایمنی اتاق و وضعیت آن، هنگام اندازه گیری جریان، حتی ولتاژهای نسبتا کم 12-36 ولت می تواند خطری برای زندگی باشد، قوانین زیر باید رعایت شود:
• جریان هایی را که نیاز به مهارت های حرفه ای خاصی دارند (در ولتاژهای بالای 1000 ولت) اندازه گیری نکنید.
• جریان را در مکان های صعب العبور یا در ارتفاعات اندازه گیری نکنید.
• هنگام اندازه گیری در یک شبکه خانگی، از وسایل حفاظتی ویژه در برابر شوک الکتریکی (دستکش لاستیکی، تشک، چکمه یا چکمه) استفاده کنید.
• از ابزار اندازه گیری مناسب استفاده کنید.
• در مورد استفاده از ابزارهای چند منظوره (مولتی متر)، اطمینان حاصل کنید که پارامتر مورد اندازه گیری و مقدار آن به درستی قبل از اندازه گیری تنظیم شده است.
• از یک دستگاه اندازه گیری با پروب های کار استفاده کنید.
• توصیه های سازنده را برای استفاده از دستگاه اندازه گیری به شدت دنبال کنید.