به نام خدا

این پایان نامه ورد و آماده پرینت میباشد

موضوع پایان نامه : صنعت برق

فهرست

عنوان                                                        صفحه

جريان الكتريكي                                                      1

تاريخچه برق و الكتريسته                               2

مشخصات جريان الكتريكي                                      2

سرعت رانش                                                4

چگالي جريان الكتريكي                                            4

اشكال مختلف جريان الكتريكي                                 5

اندازه گيري جريان الكتريكي                                    6

قانون اهم                                                               7

آمپر متر چيست؟                                                    9

طرز كار آمپر متر                                                   10

بكار بردن آمپر متر                                       12

مقاومت                                                                  14

توليد                                                                      16

تعاريف الكتريكي                                                     17

تاريخچه توليد جريان الكتريسته                      19

منابع انرژي اوليه بكار رفته در توليد برق                  22

اتصال كوتاه برقي                                                   24

برق اضطراري                                                        26

انتقال توان الكتريكي                                                28

ورودي شبكه برق                                                   29

خروجي شبكه                                                         30

توليد                                                                      32

ژنراتور برقي(الكتريكي)                                           36

ديناموي گرام                                                         38

مولدهاي جريان مستقيم                                           42

ماشين هاي الكتريكي جريان مستقيم                         43

جريان متناوب                                                        44

توزيع برق و تغذيه خانگي                               45

فركانسهاي ACدر كشورها                                     49

توليد برق                                                               55

لرزش ديوارها هم برق توليد مي كند                         66

نتيجه گيري                                                            68

منابع                                                                     69

جریان الکتریکیدر برق

جریان الکتریکی دربرق، جریان سرعت عبور الکترونها دریک سیم مسی یاجسمرسانا است. جریان قراردادی در تاریخ علم الکتریسته ابتدا به صورت عبوربارهایمثبت تعریف شد. هر چند امروزه می‌دانیم که در صورت داشتن رسانای فلزی ، جریانالکتریسته ناشی از عبور بارهای منفی ،الکترون ، در جهت مخالف است. علیرغم این درک اشتباه ، کماکان تعریف قراردادی جریان تغییرینکرده است. نمادی که عموما برای نشان دادن جریان الکتریکی (میزان باری که در ثانیهاز مقطع هادی عبور می‌کند) در مدار بکار می‌رود، I است.

تاریخچهبرق و الكتريسيته

تاریخ الکتریسیته به 600 سال قبل از میلاد می‌رسد. در داستانهایمیلتوس(Miletus) می‌خوانیم که یککهربا در اثر مالش کاه را جذب می‌کند. مغناطیس از موقعی شناخته شد که مشاهده گردید، بعضی از سنگها مثل مگنیتیت ، آهن رامی‌ربایند. الکتریسیته و مغناطیس ، در ابتدا جداگانه توسعه پیدا کردند، تا این کهدر سال 1825اورستد(Orested) رابطه‌ای بین آنها مشاهدهکرد. بدین ترتیب اگر جریانی از سیم بگذرد می‌تواند یک جسم مغناطیسی را تحت تأثیرقرار دهد. بعدهافارادهکشف کرد که الکتریسیته و مغناطیس جدااز هم نیستند و درمبحثالکترومغناطیس قرار می‌گیرد.

مشخصات جریان الکتریکی

از نظر تاریخی نماد جریانI ، از کلمه آلمانیIntensit که به معنی شدت است، گرفته شده است. واحد جریان الکتریکی دردستگاهSI ، آمپر است. به همین علت بعضیاوقات جریان الکتریکی بطور غیر رسمی و به دلیل همانندی با واژهولتاژ ، آمپراژ خوانده می‌شود. اما مهندسین از این گونه استفاده ناشیانه ، ناراضی هستند.

آیا شدت جریان در نقاط مختلف هادی متفاوت است؟

شدت جریان در هر سطح مقطعاز هادی مقدار ثابتی است و بستگی به مساحت مقطع ندارد. مانند این که مقدار آبی کهدر هر سطح مقطع از لوله عبور می‌کند، همواره در واحد زمان همه جا مساوی است، حتیاگر سطح مقطعها مختلف باشد. ثابت بودن جریان الکتریسیته از این امر ناشی می‌شود کهبارالکتریکی در هادی حفظ می‌شود. در هیچ نقطه‌ای بار الکتریکی نمی‌تواند روی هممتراکم شود و یا از هادی بیرون ریخته شود. به عبارت دیگر در هادی چشمه یا چاهی برایبار الکتریکی وجود ندارد.

سرعت رانش

میدانالکتریکیکه بر روی الکترونهای هادی اثر می‌کند، هیچ گونه شتاب برآیندی ایجادنمی‌کند. چونالکترونها پیوسته با یونهای هادی برخورد می‌کنند. لذا انرژی حاصل از شتاب الکترونها به انرژینوسانی شبکه تبدیل می‌شود و الکترونها سرعت جریان متوسط ثابتی (سرعت رانش) درراستای خلاف جهت میدان الکتریکی بدست می‌آورند.

چگالی جریان الکتریکی

جریانI یک مشخصه برای اجسام رسانا است و مانندجرم، حجم و ... یک کمیت کلی محسوب می‌شود. در حالی که کمیت ویژه‌ دانستیه یاچگالی جریانj است که یککمیتبرداری است و همواره منسوب به یک نقطه از هادی می‌باشد. در صورتی که جریانالکتریسیته در سطح مقطع یک هادی بطور یکنواخت جاری باشد، چگالی جریان برای تمامنقاط این مقطع برابرj = I/Aاست. دراین رابطهA مساحت سطح مقطع است. بردارj در هر نقطه به طرفی که بار الکتریکی مثبتدر آن نقطه حرکت می‌کند، متوجه است و بدین ترتیب یک الکترون در آن نقطه در جهتj حرکت خواهد کرد.

اشکال مختلف جریان الکتریکی

در هادیهای فلزی ، مانند سیمها ، جریان ناشیاز عبور الکترونها است، اما این امر در مورد اکثر هادیهای غیر فلزی صادق نیست. جریان الکتریکی درالکترولیتها ، عبور اتمهای باردار شده به صورت الکتریکی (یونها) است، که در هر دو نوع مثبت ومنفی وجود دارند. برای مثال، یکپیلالکتروشیمیایی ممکن است با آب نمک (یک محلول ازکلرید سدیم) در یک طرف غشا و آب خالص در طرفدیگر ساخته شود. غشا به یونهای مثبت سدیم اجازه عبور می‌دهد، اما به یونهای منفیکلر این اجازه را نمی‌دهد. بنابراین یک جریان خالص ایجاد می‌شود.

جریانالکتریکی درپلاسما عبور الکترونها ، مانند یونهای مثبت و منفی است. در آب یخ زده و در برخی ازالکترولیتهای جامد ، عبورپروتونها ، جریان الکتریکی را ایجاد می‌کند. نمونه‌هایی هم وجود دارد که علیرغم اینکه درآنها ، الکترونها بارهایی هستند که از نظر فیزیکی حرکت می‌کنند، اما تصور جریانمانند 'حفره‌های (نقاطی که برای خنثی شدن از نظر الکتریکی نیاز به یک الکتروندارند) مثبت متحرک ، قابل فهم تر است. این شرایطی است که در یکنیم هادی نوعp وجود دارد.

اندازه گیری جریان الکتریکی

جریان الکتریکی را می‌توان مستقیما توسط یکگالوانومتر اندازه گیری کرد. اما این روش نیاز به قطع مدار دارد که گاهی مشکل است. جریان رامی‌توان بدون قطع مدار و توسط اندازه گیریمیدان مغناطیسیکه جریان تولید می‌کند،محاسبه کرد. ابزارهای مورد نیاز برای این کار شامل سنسورهای اثر هال ، کلمپگیره‌های جریان و سیم پیچهای روگووسکی است.

مقاومت الکتریکی

اگراختلاف پتانسیلمعینی را یک بار به دوانتهای سیم مسی و بار دیگر به دو انتهای میله چوبی وصل کنیم، شدت جریانهای حاصل درهر لحظه با هم اختلاف زیادی خواهند داشت. خاصیتی از هادی را که اختلاف مزبور راباعث می‌شود،مقاومتالکتریکی گویند، که آن را باR نشان می‌دهند و مقدار آن برابرR = V/Iاست که در آنV اختلاف پتانسیل بین دوسر سیم وI جریان الکتریکی است. واحد مقاومت الکتریکی اهم یا ولت بر آمپر می‌باشد.

توان الکتریکی

یک مدار الکتریکی را در نظر می‌گیریم که حامل جریانI وولتاژV بوده و یک مقاومتRدر آن قرار دارد. بار الکتریکیdq موقع عبور از مقاومتبه اندازهVdq ، ازانرژی پتانسیل الکتریکیخود را از دستمی‌دهد. طبققانونبقای انرژی ، این انرژی در مقاومت به صورت دیگری ، مثلا گرما ظاهر می‌شود. گردر مدت زمانdt ، انرژیdu حاصل شود، در این صورت داریم:

P=du/dt