مفاهیم اساسی در الکتریسیته را نام ببرید کاروفناوری هشتم
مفاهیم اساسی در الکتریسیته
مفاهیمِ ولتاژ، جریان و مقاومت در الکتریسیته، مهم هستند. در ادامه به معرفی هر یک و ارتباط بین آن‌ها می‌پردازیم.
1- پتانسیل الکتریکی
اختلاف پتانسیل عاملی برای حرکت الکترون‌ها در بین دو نقطه از یک مدار الکتریکی است و واحد (یکا) آن بر حسب ولت (V) بیان می‌شود. پتانسیل را با حروف E و V نشان می‌دهند.
در شکل 2-2 الف، جریان آب از یک نقطه با ارتفاع بالا به سمت ارتفاع کمتر حرکت می‌کند و پره را به چرخش در می‌آورد. این حرکت آب به‌دلیل اختلاف ارتفاع اتفاق می‌افتد. در قسمت ب، منبع ولتاژ نیز انرژی لازم را برای حرکت دادن الکترون‌ها تأمین می‌کند.
منابع ولتاژ الکتریکی را به دو دستهٔ کلی، منابع مستقیم (DC) (Direct Current) و منابع متناوب (AC) (Alternative Current) تقسیم می‌کنند.
منبع - ولتاژ
شکل 2-2- مقایسه منبع آب با منبع ولتاژ
الف) منبع ولتاژ مستقیم (DC): منابعی را که قطب مثبت (+) و قطب منفی (-) ثابت دارند و حرکت الکترون‌ها در مدار آن‌ها در یک جهت ثابت است، «منبع ولتاژ مستقیم یا منبع جریان مستقیم» می‌نامند. باتری قابل شارژ اسباب بازی، باتری قلمی، پیل‌ها و شارژرها نمونه‌هایی از این منابع هستند. شکل 3-2- الف چند نمونه باتری و پیل و شکل 3-2- ب منبع ولتاژ مستقیم را نشان می‌دهد.
شکل 3-2- چند نمونه منبع ولتاژ مستقیم
الف- شکل 3-2- چند نمونه منبع ولتاژ مستقیم
الف
ب- شکل 3-2- چند نمونه منبع ولتاژ مستقیم
ب
شیوه‌های دفع زباله‌های الکترونیکی (پیل‌ها و باتری‌های الکتریکی فرسوده): پیلِ وسایل الکترونیکی دارای مواد سمی مانند کادمیوم، سرب، نیکل و جیوه است. در کشور ما ایران، بیشترین پیلِ مصرف شده از نوع «نیکل - کادمیوم» است. اگر این مواد بیش از اندازه به بدن ما برسند در بافت‌های بدن انباشته می‌گردند و ایجاد مسمومیت می‌کنند و سبب بروز بیماری‌های مختلف می‌شوند. برای مثال، فلز سرب مشکل کم‌خونی به‌وجود می‌آورد. باتری‌ها در ردهٔ «پسماندهای خطرناک» دسته‌بندی می‌شوند. به‌طور مثال یک عدد پیل برای سمی کردن حدود یک تن زباله کافی است. در بعضی از کشورها برای دفع زباله‌های الکترونیکی، آیین‌نامه‌های خاص وضع شده است. برای کاهش مصرف در محیط زندگی و کار، بهتر است از پیل‌های قابل شارژ استفاده کنید.
شکل 4-2- الف و ب وسایل الکترونیکی و پیل‌های مستعمل را نشان می‌دهد. این وسایل را باید به‌صورت جداگانه جمع‌آوری کنید و به غرفه‌هایِ بازیافت شهرداری تحویل دهید. شکل 4-2- پ نماِد بازیافت است. شکل 4-2- ت به این معنی است که وسیلهٔ مربوطه، نباید با زباله‌های خانگی دفع شود.
شکل 4-2- زباله‌های الکترونیکی و لزوم بازیافت آن‌ها
الف- شکل 4-2- زباله‌های الکترونیکی و لزوم بازیافت آن‌ها
ب- شکل 4-2- زباله‌های الکترونیکی و لزوم بازیافت آن‌ها
ب) منبع ولتاژ متناوب (AC): منابع ولتاژی است که قطب مثبت (+) و قطب منفی (-) آن‌ها به‌ترتیب جابه‌جا می‌شوند و با این جابه‌جایی جهت جریان الکتریکی در مدار الکتریکی نیز تغییر می‌کند. برق شهر نمونه‌ای از منبع جریان یا ولتاژ متناوب است.
در کتاب کار و فناوری پایهٔ نهم بیشتر با این ولتاژ آشنا می‌شوید. شکل 5-2 نماد مداری منبع ولتاژ مستقیم و متناوب را نشان می‌دهد.
شکل 5-2- نماد مداری منابع ولتاژ الکترونیکی
الف- نماد مداری منبع DC
الف- نماد مداری منبع DC
ب- نماد مداری منبع AC
ب- نماد مداری منبع AC
2- جریان الکتریکی
عبور جهت‌دارِ الکترون‌ها از یک رسانا یا هادیِ الکتریسیته «شدت جریان الکتریکی» نام دارد که با حرف II نشان داده می‌شود و واحد آن آمپر (A) است. یک منبع می‌تواند، آب را در مسیری مشخص به جریان اندازد؛ در مدار الکتریکی به جای آب، الکترون در مسیِر سیم، جریان دارد، هرچه میزان الکترون عبوری از سیم بیشتر باشد، جریان بیشتر است (شکل 6-2).
شکل 6-2- عبور الکترون از یک سطح فرضی سیم، در طی زمان معین
شکل 6-2- عبور الکترون از یک سطح فرضی سیم، در طی زمان معین
نکته: چون پتانسیل مثبت، بیشتر و قوی‌تر از پتانسیل منفی تعریف می‌شود، در مدارهای الکتریکی طبق قرارداد، جهت جریان الکتریکی از قطب مثبت به قطب منفی در نظر گرفته می‌شود.
دیود نوردهنده (LED) (Light Emitting Diode): دیود نوردهنده در حقیقت یک لامپِ کوچک با ولتاژ کم (بین 1/5 تا 3 ولت) و جریان 10 تا 30 میلی‌آمپر است. این قطعه الکترونیکی دارای دو پایه، یکی مثبت (آند) و دیگری منفی (کاتد) است که همواره جریان را از قطب مثبت به قطب منفی هدایت می‌کند. معمولاً پایهٔ متصل به قطب مثبت (آند) بلندتر است (شکل 7-2).
