.GIF)
AC به معنی جریان متناوب و DC به معنی جریان مستقیم می باشد . این دو مولفه گاهی به سیگنالهای الکتریکی ( مثلاً ولتاژ ) هم که جریان نیستند اطلاق می شود . بنابراین سیگنالهای الکتریکی جریان یا ولتاژی هستند که منتقل کننده اطلاعات ( که معمولا ولتاژ میباشد ) هستند .
سیگنالهای متناوب در یک مسیر منتشر میشوند و سپس تغییر مسیر می دهند و این عمل دائماً تکرار می شود . یعنی ابتدا یک سیکل مثبت و بعد یک سیکل منفی و به همین ترتیب تکرار می شوند .
یک ولتاژ متناوب دائماً بین مثبت و منفی تغییر میکند و بصورت موجی تکرار میشود .
به هر تغییرات بین مثبت و منفی ، یک سیکل گفته می شود و واحد آن هرتز می باشد . در ایران وسائل الکتریکی با فرکانس 50 هرتز کار می کنند .
شکل بالا شکل موج یک منبع تغذیه متناوب است که به آن موج سینوسی اطلاق می شود و به شکل پائین از آنجا که مستقیماً بین مثبت و منفی تغییر می کند ، شکل موج مثلثی اطلاق می شود .
سیگنالهای متناوب برای راه اندازی وسائلی از قبیل لامپ ها و گرم کننده ها بکار می روند ولی اکثر مدارهای الکتریکی برای کار نیاز به یک ولتاژ مستقیم دارند که در زیر به آن اشاره شده است .
جریان مستقیم DC
جریان مستقیم همیشه در یک مسیر جاری می شود ( همیشه مثبت و یا همیشه منفی است ) ولی ممکن است میزان آن کاهش یا افزایش پیدا کند .
باتری ها و رگولاتورها ولتاژ مستقیم می دهند و این ولتاژ برای مدارهای الکترونیکی مناسب است . اکثر منابع تغذیه شامل یک تبدیل کننده ترانسفورماتوری هستند که جریان اصلی غیر مستقیم را به یک جریان غیر مستقیم کم و بی خطر تبدیل می کنند .
سپس این جریان کم و بی خطر توسط مدارات یکسو کننده جریان از غیر مستقیم به مستقیم تبدیل می شود . البته این ولتاژ مستقیم یک ولتاژ متغییر می باشد و برای مدارهای الکترونیکی مناسب نیست و لذا برای صاف کردن سطح ولتاژ مستقیم از یک خازن استفاده می شود تا ولتاژ مستقیم برای مدارات الکترونیکی حساس قابل استفاده شود .
در شکل مقابل بالا شکل موج یک ولتاژ مستقیم ثابت و یکنواخت که از طریق باتری تامین میشود نشانداده شده است .
شکل وسط یک ولتاژ مستقیم با صاف کننده سطح ولتاژ ( خازن ) است که مناسب بعضی از مدارهای الکترونیکی می باشد .و شکل پائین یک ولتاژ مستقیم بدون استفاده از خازن را نشان می دهد
همانطور که بیان شد ، سیگنالهای الکتریکی ولتاژ یا جریانی هستند که انتقال دهنده اطلاعات که معمولا ولتاژ است ، هستند .
در نمودار مقابل مشخصات مختلفی از سیگنال الکتریکی نشان داده شده است . یکی از این مشخصات فرکانس است که به تعداد سیکل ها در ثانیه اطلاق می شود .
Amplitude ماکزیمم ولتاژی است که سیگنال دارد و Peak voltage نام دیگری برای Amplitude است .
پیک تو پیک ( Peak-peak voltage ) دو برابر مقدار پیک ولتاژ می باشد .
دوره تناوب ( Time period ) زمانی است که برای طی شدن یک سیکل کامل نیاز است . این زمان بر حسب ثانیه اندازهگیری می شود و در زمانهای خیلی کوتاه از واحد های میکروثانیه هم استفاده می شود .
فرکانس ( Frequency ) به تعداد سیکل ها در هر ثانیه اطلاق می شود و واحد آن هرتز است . در اندازه گیری فرکانس های بالا از واحد های کیلوهرتز و مگاهرتز نیز استفاده می شود .
در ایران فرکانس شبکه برق 50 هرتز است بنابراین دوره تناوب برابر است با 20 میکروثانیه .
1/50 = 0.02s = 20ms.
هر کیلو هرتز برابر با هزار هرتز و هر مگاهرتز برابر را یک میلیون هرتز است .
1kHz = 1000Hz و 1MHz = 1000000Hz.
|
فرکانس = |
1 |
و |
دوره تناوب = |
1 |
|
دوره تناوب |
فرکانس |
در ولتاژ غیر مستقیم ، ولتاژ از صفر شروع و به پیک مثبت می رسد و دوباره به صفر رسیده و سپس به پیک منفی می رسد و لذا در بیشتر اوقات ، ولتاژ از مقدار پیک ولتاژ کمتر است . لذا از یک مقدار موثر استفاده می کنیم که همان RMS است . مقدار ولتاژ RMS برابر است با 0.7 ولتاژ پیک
VRMS = 0.7 × Vpeak and Vpeak = 1.4 × VRMS
ارزش یا معیار RMS یک ارزش موثر ولتاژ یا جریان متغییر می باشد ، بدین معنی که این ولتاژ تاثیر اصلیش در مدار معادل آن مقدار است . بعنوان مثال یک لامپ که به ولتاژ 6 ولت RMS متصل شده ، همان مقدار روشنائی را دارد که اگر به یک ولتاژ 6 ولت مستقیم متصل می شد .به هر حال نور لامپی که با ولتاژ 6 ولت RMS روشن شود ، کمتر است از نور لامپی که با 6 ولت مستقیم روشن شود . چون ولتاژ موثر 6 ولت غیر مستقیم برابر است با 2/4 ولت یعنی برابر با 2/4 ولت مستقیم نور می دهد .
بحث ولتاژ مؤثر این فکر را بوجود می اورد که مقدار RMS نوع دیگری از میانگین است ولی بخاطر داشته باشید که این مقدار قطعاً میانگین نیست . در واقع ولتاژ یا جریان میانگین غیر مستقیم ، صفر خواهد بود . چون بخش های مثبت و منفی سیگنال هم را خنثی می کنند و وقتی میانگین می گیریم ، میانگین براببر با صفر خواهد بود . بنابراین ولتاژ RMS قطعاً یک ولتاژ میانگین نیست .
پاسخ این است که ولتمترهای AC مقدار موثر ولتاژ یا جریان را نشان می دهند در ولتاژهای مستقیم هم مقدار مؤثر DC نشانداده می شود .
سؤال دیگری که مطرح است این است که بطور مثال 6 ولت مستقیم دقیقاً چه معنائی دارد ، مقدار مؤثر یا مقدار پیک ولتاژ معنی دارد ؟
در این موارد اگر منظور پیک ولتاژ باشد معمولاً قید می شود و در غیر اینصورت منظور مقدار مؤثر خواهد بود . برای مثال وقتی می گوئیم 6 ولت AC به معنی 6 ولت مؤثر است که پیک ولتاژ آن 8/6 ولت است .
در ایران ولتاژ 220 ولت برای مصارف عمده الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد ، این به معنی 220 ولت موثر بوده و پیک آن حدود 320 ولت است .
کلمات کلیدی: مغناطیس
کلمات کلیدی: مغناطیس
1- نیروگاه حرارتی: از اواخر قرن نوزدهم بشر برای تولید الکتریسیته از نیروگاه های حرارتی استفاده می کند. در این نیروگاه ها ابتدا زغال سنگ مصرف می شد و بعدها فرآورده های سنگین نفتی مورد استفاده قرار گرفت. اساس کار این نیروگاه ها بر گرم کردن آب تا حالت بخار است و سپس بخارهای تولید شده توربین های تولیدکننده الکتریسیته را به حرکت در می آورند. عیب این نوع نیروگاه ها تولید گاز کربنیک فراوان و اکسیدهای ازت و گوگرد و غیره است که در جو زمین رها شده و محیط زیست را آلوده می کنند. دانشمندان بر این باورند که در اثر افزایش این گازها در جو زمین اثر گلخانه ای به وجود آمده و دمای کره زمین در حال افزایش است. در کنفرانس های متعددی که درباره همین افزایش گازها و به ویژه گرم شدن کره زمین در نقاط مختلف جهان برگزار شد (لندن، ریو دوژانیرو و همین سال گذشته در کیوتو) غالب کشورهای جهان جز ایالات متحده آمریکا موافق با کم کردن تولید این گازها بر روی کره زمین بودند و تاکنون تنها به علت مخالفت آمریکا موافقتی جهانی حاصل نشده است. کلمات کلیدی: مغناطیس
مقدمه
پلانک در سال 1900 میلادی برای تشریح تابش جسم سیاه و اینشتین پنج سال بعد برای توجیه اثر فوتو الکتریک، ذره ای بودن تابش های الکترومغناطیسی را پیشنهاد کردند. این نگرش نو به امواج الکترومغناطیسی موانع متعددی را از پیش پای علم فیزیک برداشت ودانشمندان را برای مطالعه ی پدیده های ناشناخته ی جهان که سالیان سال با آن دست به گریبان بودند یاری کرد. بنابر نسبیت و مکانیک کوانتوم، فوتون که در حقیقت ذره ی حامل انرژی است دارای جرم و انرژی سکون صفر سرعت c
کلمات کلیدی: فیزیک نوین
عناصر رادیواکتیو معمولا سه نوع ذره یا اشعه از خود صادر می‌کنند که شامل ذره آلفا ، ذره بتا و اشعه گاما است. با قرار دادن اشعه رادیواکتیو تحت تاثیر میدان مغناطیسی متوجه شده‌اند که ذره آلفا دارای بار مثبت ، بتا دارای بار منفی و اشعه گاما بدون بار است.
خواص ذره آلفا
جنس ذره آلفا ، هسته اتم هلیوم است که از دو نوترون و دو پروتون تشکیل یافته است. جرم آن حدود 4 برابر جرم پروتون و بار الکتریکی آن 2+ و علامت اختصاری آن (4,2)He است. برد ذره آلفا به عنصر مادر ، انرژی اولیه و جنس محیط بستگی دارد. مثلا برد ذره آلفا صادره از رادیوم در هوا تقریبا 4.8 سانتیمتر میباشد. ذره آلفا به علت داشتن 2 بار مثبت هنگامی که از نزدیکی یک اتم عبور می کند، ممکن است تحت تاثیر میدان الکتروستاتیکی خود ، الکترون مدار خارجی آن اتم را خارج سازد و یا به عبارت دیگر اتم را یونیزه کند. همچنین ذره آلفا قادر است محل الکترون را تغییر دهد، یعنی الکترون تحت تاثیر میدان الکتریکی ذره آلفا از مدار پایین تری به مدار بالاتر صعود میکند و در نتیجه اتم به حالت برانگیخته در می‌آید. قابلیت نفوذ ذره آلفا بسیار کم است.
خواص ذره بتا
جنس ذره بتای منفی ، از جنس الکترون میباشد، بار الکتریکی آن 1- و علامت آن بتای منفی است. برد ذره بتا در هوا در حدود چند سانتیمتر تا حدود یک متر است. البته برد این ذره نیز به انرژی اولیه (عنصر مادر) و جنس محیط بستگی دارد. برخلاف ذره آلفا ، ذره بتا از نظر حفاظت یک خطر خارجی محسوب میشود. خاصیت یون سازی این ذره به مراتب کمتر از ذره آلفا است، یعنی بطور متوسط در حدود 100 مرتبه کمتر از ذره آلفا میباشد. ذره بتا می‌تواند در اتمها ایجاد برانگیختگی کند، ولی این خاصیت نیز در ذره بتا، به مراتب کمتر از ذره آلفا است. قدرت نفوذ ذره بتا بطور متوسط 100 برابر بیشتر از ذره آلفا است. طیف ذره بتا تک انرژی نیست، بلکه یک طیف پیوسته است که تمام مقادیر انرژی از 0 تا انرژی ماکزیمم را دارا میباشد. این ذره همان پوزتیرون است که ضد ماده الکترون میباشد. جرم آن با جرم الکترون برابر بوده و دارای باری مخالف با بار الکترون است و علامت اختصاری آن حرف بتای مثبت است.
خواص اشعه گاما
جنس اشعه گاما از جنس امواج الکترومغناطیسی میباشد، یعنی از جنس نور است. ولی با طول موج بسیار کوتاه که طول موج آن از 1 تا 0.01 آنگستروم تغییر میکند. جرم آن در مقیاس اتمی صفر ، سرعت آن برابر سرعت نور ، بار الکتریکی آن صفر و علامت اختصاری آن حرف گاما میباشد. انرژی اشعه گاما از 10 کیلو الکترون ولت تا 10 مگا الکترون ولت تغییر میکند. برد آنها بسیار زیاد است. مثلا در هوا چندین متر است. خاصیت ایجاد یونیزاسیون و برانگیختگی در اشعه گاما نیز وجود دارد. ولی به مراتب کمتر از ذرات آلفا و بتا است. مثلا اگر قدرت یونیزاسیون متوسط اشعه گاما را یک فرض کنیم، قدرت یونیزاسیون متوسط ذره بتا 100 و ذره آلفا 104 خواهد بود. قدرت نفوذ این اشعه به مراتب بیشتر از ذرات بتا و آلفا است. طیف انرژی اشعه گاما ، همانند ذرات آلفا تک انرژی است. یعنی تمام فوتونهای گامای حاصل از یک عنصر رادیواکتیو دارای انرژی یکسانی هستند.
کلمات کلیدی: فیزیک نوین
