في الحياة اليوميةنحن نتعامل مع الكهرباء في كل وقت. وبدون تحريك الجسيمات المشحونة، فإن عمل الأدوات والأجهزة التي نستخدمها أمر مستحيل. ومن أجل التمتع الكامل بهذه الإنجازات الحضارية وضمان خدمتها على المدى الطويل، فأنت بحاجة إلى معرفة وفهم مبدأ التشغيل.

تجيب الهندسة الكهربائية على الأسئلة المتعلقة بإنتاج واستخدام الطاقة الحالية لأغراض عملية. ومع ذلك، ليس من السهل على الإطلاق وصف العالم غير المرئي لنا بلغة يسهل الوصول إليها، حيث يسود التيار والجهد. لهذا السبب الفوائد في الطلب المستمر"الكهرباء للأغبياء" أو "الهندسة الكهربائية للمبتدئين".

ماذا يدرس هذا العلم الغامض، وما هي المعرفة والمهارات التي يمكن الحصول عليها نتيجة إتقانه؟

وصف تخصص "الأسس النظرية للهندسة الكهربائية"

في سجلات الطلاب الذين يتلقون التخصصات الفنية، يمكنك رؤية الاختصار الغامض "TOE". هذا هو بالضبط العلم الذي نحتاجه.

يمكن اعتبار تاريخ ميلاد الهندسة الكهربائية الفترة أوائل التاسع عشرقرون عندما تم اختراع المصدر الأول العاصمة . أصبحت الفيزياء أم فرع المعرفة "الوليد". وقد أثرت الاكتشافات اللاحقة في مجال الكهرباء والمغناطيسية هذا العلم بحقائق ومفاهيم جديدة كانت لها أهمية عملية كبيرة.

مِلكِي نظرة حديثةكصناعة مستقلة، تولت زمام الأمور في نهاية القرن التاسع عشر، ومنذ ذلك الحين المدرجة في مناهج الجامعات التقنيةويتفاعل بنشاط مع التخصصات الأخرى. وبالتالي، لدراسة الهندسة الكهربائية بنجاح، يجب أن يكون لديك المعرفة النظرية من دورة مدرسية في الفيزياء والكيمياء والرياضيات. وفي المقابل، هناك تخصصات مهمة مثل:

• الإلكترونيات والإلكترونيات الراديوية؛
• الكهروميكانيكية.
• الطاقة، هندسة الإضاءة، الخ.

التركيز الرئيسي للهندسة الكهربائية هو، بطبيعة الحال، التيار وخصائصه. وبعد ذلك تتحدث النظرية عن المجالات الكهرومغناطيسية وخصائصها وتطبيقاتها العملية. يسلط الجزء الأخير من التخصص الضوء على الأجهزة التي تعمل فيها الإلكترونيات النشطة. أي شخص يتقن هذا العلم سوف يفهم الكثير عن العالم من حوله.

ما هي أهمية الهندسة الكهربائية اليوم؟ لا يمكن لعمال الكهرباء الاستغناء عن المعرفة بهذا الانضباط:

• كهربائي؛
• إلى المجرب؛
• طاقة.

إن انتشار الكهرباء في كل مكان يجعل دراستها ضرورية للإنسان العادي حتى يكون شخصًا متعلمًا ويكون قادرًا على تطبيق معرفته في الحياة اليومية.

من الصعب فهم ما لا يمكنك رؤيته و"لمسه". معظم الكتب المدرسية الكهربائية مليئة بالمصطلحات الغامضة والرسوم البيانية المرهقة. ولذلك فإن النوايا الحسنة للمبتدئين في دراسة هذا العلم غالبا ما تظل مجرد خطط.

في الواقع، تعد الهندسة الكهربائية علمًا مثيرًا للاهتمام للغاية، ويمكن تقديم المبادئ الأساسية للكهرباء بلغة يسهل على الدمى الوصول إليها. إذا اقتربت من العملية التعليمية بطريقة إبداعية ومع العناية الواجبة، سيصبح الكثير مفهومًا ومثيرًا. فيما يلي بعض النصائح المفيدة لتعلم الكهرباء للدمى.

رحلة إلى عالم الإلكترونات عليك أن تبدأ بدراسة الأسس النظرية- المفاهيم والقوانين. قم بشراء دليل تدريبي، على سبيل المثال، "الهندسة الكهربائية للدمى"، والذي سيتم كتابته بلغة يمكنك فهمها، أو العديد من هذه الكتب المدرسية. التوفر أمثلة توضيحيةوالحقائق التاريخية سوف تنوع عملية التعلم وتساعد على استيعاب المعرفة بشكل أفضل. يمكنك التحقق من تقدمك باستخدام الاختبارات والواجبات وأسئلة الامتحانات المختلفة. ارجع مرة أخرى إلى تلك الفقرات التي ارتكبت فيها أخطاء عند التدقيق.

إذا كنت متأكدا من أنك قد درست القسم المادي من الانضباط بشكل كامل، فيمكنك الانتقال إلى مواد أكثر تعقيدا - الوصف المخططات الكهربائيةوالأجهزة.

هل تشعر "بالذكاء" الكافي من الناحية النظرية؟ لقد حان الوقت لتطوير المهارات العملية. يمكن العثور بسهولة على المواد اللازمة لإنشاء دوائر وآليات بسيطة في متاجر الأدوات الكهربائية والمنزلية. لكن، لا تتعجل لبدء النمذجة على الفور- تعرف أولاً على قسم "السلامة الكهربائية" حتى لا تسبب ضرراً لصحتك.

للحصول على فائدة عملية من معرفتك الجديدة، حاول إصلاح الكسر الأجهزة المنزلية. تأكد من دراسة متطلبات التشغيل أو اتباع التعليمات أو دعوة كهربائي ذي خبرة للعمل معك. لم يحن وقت التجريب بعد، ولا ينبغي العبث بالكهرباء.

حاول، لا تتعجل، كن فضوليًا ومجتهدًا، ادرس جميع المواد المتاحة ثم من "الحصان الأسود" سوف يتحول التيار الكهربائي إلى صديق جيد ومخلصلك. وربما تكون قادرًا على تحقيق اكتشاف كهربائي كبير وتصبح ثريًا ومشهورًا بين عشية وضحاها.

الدليل المرجعيفي الهندسة الكهربائية وأساسيات الإلكترونيات:
كتاب مدرسي للتخصصات غير الكهربائية في الجامعات

تم تحريره بواسطة البروفيسور. ايه في نيتوشيلا

تمت الموافقة عليها من قبل وزارة التعليم العالي والثانوي الخاص في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية كوسيلة تعليمية لطلاب التخصصات غير الكهروتقنية في الجامعات

تخرج من المدرسه

المراجعون:قسم " الهندسة الكهربائية النظرية» معهد موسكو للطيران سمي على اسم. سيرجو أوردجونيكيدزه (رئيس القسم - البروفيسور إس. بي. كولوسوف)؛ دكتور تك. العلوم، البروفيسور. A. E. Krasno-polsky (معهد موسكو للصلب والسبائك).

يتكون الدليل من جزأين: الدوائر الكهربائية والمغناطيسية؛ الكهرومغناطيسية والإلكترونية و الأجهزة الكهروميكانيكية. يغطي الجزء الأول المبادئ والأساليب الأساسية في الهندسة الكهربائية والإلكترونية؛ في الجزء الثاني - الأجهزة الكهربائية والإلكترونية التي تقوم بتحويل التيارات والفولتية، الطاقة الكهربائيةإلى الميكانيكية أو الحرارية.

الدليل المرجعي لأساسيات الهندسة الكهربائية والإلكترونيات: كتاب مدرسي للمهندسين غير الكهربائيين. متخصص. الجامعات / P. V. Ermuratsky، A. A. Kosyakin، V. S. Listvin وآخرون؛ إد. ايه في نيتوشيلا. م: أعلى. المدرسة، 1986.-248 ص: مريض. 55 ك.

مقدمة
مقدمة

الجزء 1. الدوائر الكهربائية والمغناطيسية

القسم الأول. الدوائر الخطية

الفصل 1. دوائر التيار المستمر الخطية
§ 1.1. الخصائص والدوائر المكافئة لمصادر ومستقبلات (مستهلكي) الطاقة الكهربائية
§ 1.2. قوانين كيرشوف للدائرة الخطية
§ 1.3. طرق التيارات الحلقية، الإمكانات العقدية، الكميات التناسبية
§ 1.4. مبادئ التراكب والتعويض والمعاملة بالمثل
§ 1.5. شبكات ذات طرفين. مبدأ المولد المكافئ. المعادلات والدوائر المكافئة
§ 1.6. رباعيات. المعادلات والدوائر المكافئة

الفصل 2. دوائر التيار الجيبية أحادية الطور
§ 2.1. الحصول على EMF يتغير بشكل جيبي مع مرور الوقت
§ 2.2. الوصف الرياضي للدالة التي تتغير جيبيا مع الزمن (أبسط دالة توافقية)
§ 2.3. التيار الجيبي في العناصر المقاومة والحثية والسعوية
§ 2.4. قوانين أوم وكيرشوف لدوائر التيار الجيبية الخطية
§ 2.5. توصيل العناصر النشطة (المقاومة) والمتفاعلة (الحثية أو السعوية) لدائرة التيار الجيبية
§ 2.6. معادلة التسلسل و دوائر متوازيةاستبدال فروع دائرة التيار المتردد بتردد ثابت
§ 2.7. تطبيق مبادئ وطرق حساب دوائر التيار المستمر الخطية الدوائر الخطيةالتيار الجيبي
§ 2.8. المجسمات الترددية وخصائص الدوائر التسلسلية والمتوازية التي تربط العناصر النشطة (المقاومة) بالعناصر التفاعلية (الحثية أو السعوية)
§ 2.9. الطاقة في دائرة التيار الجيبية
§ 2.10. رنين الفولتية والتيارات
§ 2.11. الدوائر المكافئة للملفات الحثية والمكثفات الحقيقية
§ 2.12. قدرة معقدة ومعقدة السماحية
§ 2.13. حساب دائرة متفرعة من التيار الجيبية
§ 2.14. انخفاض الجهد وفقدانه عند نقل التيار الجيبي
§ 2.15. الدوائر ذات الحث المتبادل

الفصل 3. دوائر ثلاثية الطور
§ 3.1. نظام EMF ثلاثي الطور ووصفه الرياضي
§ 3.2. أنواع الاتصالات بين المصادر والمستقبلات لنظام ثلاثي الطور
§ 3.3. نظام رباعي الأسلاك لتوصيل المصادر وأجهزة الاستقبال
§ 3.4. نظام ثلاثي الأسلاك لتوصيل المصادر وأجهزة الاستقبال
§ 3.5. قوة ثلاث مراحل
§ 3.6. التأريض الوقائيوتصفير نظام ثلاث مراحل

الفصل 4. العمليات العابرة في الدوائر الكهربائية الخطية
§ 4.1. حدوث عمليات عابرة في الدوائر الكهربائية
§ 4.2. حل المعادلات بناء على قوانين أوم وكيرشوف للعمليات العابرة
§ 4.3. التبديل في الدوائر ذات العناصر المقاومة والحثية
§ 4.4. التبديل في الدوائر مع عناصر المقاومة والسعة
§ 4.5. التبديل في الدوائر مع اتصال تسلسلي للعناصر المقاومة والحثية والسعوية

القسم الثاني. الدوائر غير الخطية

الفصل 5. الدوائر الكهربائية ذات الشبكات المقاومة غير الخطية ذات الطرفين
§ 5.1. الخصائص والدوائر المكافئة للشبكات المقاومة غير الخطية ذات الطرفين
§ 5.2. أساسيات حساب الدوائر التي تحتوي على شبكات خطية وغير خطية ذات طرفين

الفصل 6. الدوائر الكهربائية ذات الرباعيات غير الخطية
§6.1. خصائص الرباعيات المقاومة غير الخطية
§ 6.2. تيار كهربائي مباشر في دائرة ذات شبكة مقاومة غير خطية ذات أربع أطراف
§ 6.3. التيار الكهربائي المتناوب في دائرة ذات شبكة مقاومة غير خطية ذات أربع أطراف
§ 6.4. دائرة مكافئة لشبكة غير خطية ذات أربع أطراف لمكون التيار المتردد في الدائرة

الفصل 7. الدوائر المغناطيسية
§ 7.1. المواد المغناطيسية وخصائصها
§ 7.2. الدائرة المغناطيسية عند جزء في المليون ثابت
§ 7.3. الدائرة المغناطيسية في متغير m.f.s. التيار الجيبي المكافئ
§ 7.4. الدائرة المغناطيسية عند جزء في المليون ثابت ومتغير
§ 7.5. النفاذية المغناطيسية المعقدة والحث المعقد

الجزء 2. الأجهزة الكهرومغناطيسية والإلكترونية والكهروميكانيكية

القسم الثالث. المحولات الكهرومغناطيسية

الفصل 8. المحولات
§ 8.1. التصميم والمعلمات الرئيسية
§ 8.2. المعادلات الأساسية للمحولات أحادية الطور
§ 8.3. دائرة مكافئة للمحول
§ 8.4. تحديد معلمات الدائرة المكافئة للمحولات. بناء مخطط متجه
§ 8.5. الخصائص الخارجية وكفاءة المحول
§ 8.6. المحولات ثلاثية الطور
§ 8.7. محولات الصك
§ 8.8. المحولات الذاتية
§ 8.9. المحولات للمنشآت الكهروحرارية

الفصل 9. محولات الطاقة المغناطيسية
§ 9.1. مكبرات الصوت المغناطيسية تعليقفي مكبرات الصوت
§ 9.2. مثبتات المغناطيسية الحديدية والرنين الحديدي
§ 9.3. مضاعفات التردد المغناطيسي

القسم الرابع. المحولات الإلكترونية

الفصل 10. المحولات ذات الشبكات غير الخطية ذات المطرافين
§ 10.1. المثبتات البارامترية الجهد المستمروالحالية
§ 10.2. مقومات. المفاهيم الأساسية
§ 10.3. دوائر التصحيح
§ 10.4. تشغيل المقوم على مصدر EMF مضاد
§ 10.5. عملية المعدل للتحميل بالسعة
§ 10.6. تصحيح تجانس الجهد
§ 10.7. دوائر تصحيح مضاعف الجهد
§ 10.8. المعدلات التي تسيطر عليها

الفصل 11. المحولات ذات الشبكات غير الخطية ذات الأربع أطراف
§ 11.1. مكبرات الصوت. الأحكام الأساسية
§ 11.2. أبسط دوائر مضخمات الجهد
§ 11.3. اتصال تتالي من مكبرات الصوت
§ 11.4. ردود الفعل في مكبرات الصوت
§ 11.5. مضخمات الطاقة
§ 11.6. مفاتيح الترانزستور. المشغلات

الفصل 12. المولدات الإلكترونية
§ 12.1. المفاهيم الأساسية
§ 12.2. مولدات الموجة الجيبية
§ 12.3. الهزاز المتعدد

الفصل 13. أساسيات الإلكترونيات الدقيقة
§ 13.1. الدوائر المتكاملة
§ 13.2. مكبرات الصوت التشغيلية
§ 13.3. عناصر المنطق
§ 13.4. الدوائر المركبة
§ 13.5. دوائر متتابعة

القسم الخامس. القياسات والأدوات الكهربائية

الفصل 14. أسئلة عامةالقياسات الكهربائية
§ 14.1. المفاهيم والتعاريف الأساسية
§ 14.2. خصائص ومعلمات أدوات القياس
§ 14.3. الصور الرسومية التقليدية للأجهزة
§ 14.4. أسطورة، تطبق على مقياس أدوات القياس

الفصل 5. أجهزة القياس الكهربائية
§ 15.1. مقاسات
§ 15.2. الكهروميكانيكية محولات القياس
§ 15.3. محولات القياس الكهربائية
§ 15.4. أجهزة القراءة والتسجيل

الفصل 16. طرق القياس
§ 16.1. القياس الحالي
§ 16.2. قياس الجهد
§ 16.3. قياس الطاقة والطاقة
§ 16.4. قياسات معامل القدرة وتحول الطور
§ 16.5. قياس تردد الجهد المتردد
§ 16.6. الطرق المباشرة لقياس المقاومة الأومية
§ 16.7. مقارنة طرق القياس
§ 16.8. طريقة الرنين لقياس معلمات الملفات الحثية والمكثفات
§ 16.9. أدوات لقياس وتسجيل المقادير المتغيرة بمرور الوقت
§ 16.10. عدادات رقمية

القسم السادس. الآلات الكهربائية

الفصل 17. الآلات الكهربائية ذات التيار المستمر
§ 17.1. تصميم الآلات الكهربائية ذات التيار المستمر
§ 17.2. المعادلات الأساسية والدوائر المكافئة
§ 17.3. مولد تيار مستمر متحمس بشكل مستقل
§ 17.4. مولد التيار المستمر مع الإثارة المتوازية والمختلطة
§ 17.5. محركات التيار المستمر ذات الإثارة المتوازية والمختلطة
§ 17.6. آلة DC كمحول كهروميكانيكي

الفصل 18. الآلات الكهربائية AC
§ 18.1. تصنيف
§ 18.2. الدورية المجال المغناطيسي
§ 18.3. تصميم ومبدأ تشغيل الآلات غير المتزامنة والمتزامنة
§ 18.4. المعادلات والدوائر المكافئة لمرحلة واحدة من آلة غير متزامنة. توازن القوة
§ 18.5. الخصائص الميكانيكية للآلة غير المتزامنة
§ 18.6. المعادلات والدائرة المكافئة لمرحلة واحدة من آلة متزامنة
§ 18.7. خصائص الآلة المتزامنة
§ 18.8. مخططات البدء للأجهزة المتزامنة
§ 18.9. الآلات الكهربائية ذات التيار المتردد أحادية الطور قوة منخفضة
§ 18.10. مقارنة بين الآلات الكهربائية التي تعمل بالتيار المستمر والتيار المتردد

التطبيقات
الملحق 1. تسميات الحروف ووحدات الكميات الأساسية في الهندسة الكهربائية
الملحق 2. القوانين الفيزيائية والمفاهيم الأساسية
الملحق 3. المفاهيم الرياضية المستخدمة في الهندسة الكهربائية

مراجع
مؤشر الموضوع

مقدمة

تعتبر الهندسة الكهربائية وأساسيات الإلكترونيات من أولى التخصصات الهندسية التي يدرسها الطلاب في معظم تخصصات الكلية.

تتغير طرق الحساب والبحث في الهندسة الكهربائية مع تطور العلم والتكنولوجيا. أصبحت بعض الأساليب أقل أهمية، في حين أن البعض الآخر، على العكس من ذلك، أصبح بشكل متزايد قيمة أعلى. سعى المؤلفون إلى عكس هذه التغييرات في الكتاب المدرسي.

الدليل المرجعي عبارة عن ملخص موجز للمبادئ والمبادئ الأساسية للهندسة الكهربائية والإلكترونية. تتوافق مادة الدليل مع الجزء العام (القسمين الأول والثاني) من البرنامج في التخصصات الكهربائية للتخصصات غير الكهربائية لمؤسسات التعليم العالي المعتمدة من المديرية التربوية والمنهجية ل التعليم العاليوزارة التعليم العالي في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية 13 يوليو 1984

يتكون الدليل من جزأين: "الدوائر الكهربائية والمغناطيسية" و"الأجهزة الكهرومغناطيسية والإلكترونية والكهروميكانيكية". يوضح الجزء الأول المبادئ والأساليب الأساسية للهندسة الكهربائية اللازمة لبناء النماذج الرياضية للأجهزة الكهربائية والإلكترونية؛ يتم التقسيم إلى دوائر خطية وغير خطية. ويتناول الجزء الثاني الأجهزة المختلفة التي تعمل على تحويل التيارات والفولتية، والطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية أو حرارية لنقلها أو استهلاكها، وكذلك الإشارات الكهربائية لنقل المعلومات وتحويلها. يحدد الملحق الأسئلة التي يجب أن يعرفها الطلاب من دورات الفيزياء والرياضيات العليا.

تم بناء الدليل المرجعي على أساس الكتب المدرسية. ومع ذلك، يتم عرض عدد من القضايا بشكل مختلف من أجل تحقيق تنسيق أفضل بين الأقسام المختلفة وتعكس بعض القرارات المنهجية الجديدة. على عكس العرض التقليدي، يعتمد الكتاب مبدأ واحدا لاختيار الاتجاهات الإيجابية المشروطة e، d.s. والتيارات التي تكون فيها المصادر ذات اتجاهات إيجابية للتيار و e. د.س. تتزامن، ولكن في أجهزة الاستقبال فهي عكس ذلك. فيما يتعلق بخصائص التردد، يتم إعطاء التردد على مقياس لوغاريتمي؛ ويتم تقديم المجسمات الترددية المستخدمة على نطاق واسع في الأتمتة. يتم إيلاء الاهتمام للنظر في الدوائر المكافئة وخصائص التردد للملفات والمكثفات الحثية الحقيقية. منذ نظرية المولد المكافئة لديها قيمة عظيمةفي الإلكترونيات، يسمى مفهوم المذبذب المكافئ بالمبدأ. يتم لفت الانتباه إلى الفرق بين المصادر التابعة والمستقلة في الدوائر المكافئة.

يتم تقديم عرض الرباعيات بالشكل المعتمد عند النظر في الأجهزة الإلكترونية. ونظرًا للاستخدام الواسع النطاق للمعالجات الدقيقة في مختلف مجالات العلوم والتكنولوجيا، فقد تم تسليط الضوء على قضايا الإلكترونيات الدقيقة في فصل منفصل.

يتم استخدام بعض المصطلحات التي لها معاني مختلفة في الهندسة الكهربائية والإلكترونية، على سبيل المثال، مفهوم "التتالي"، في تفسير واحد.

ناقل الكميات الفيزيائيةويتم تقديم صور الوظائف العددية للوقت والمشغلين المعقدين على المستوى المعقد بما يتوافق تمامًا مع الكتب المدرسية في الرياضيات والفيزياء العليا، وكذلك مع معايير الاتحاد الحالية، ويتم تقديم المخططات المتجهة كرسوم توضيحية مرئية للمعادلات المعقدة.

يعتمد هذا الكتاب على أداة تعليمية لدورة "الهندسة الكهربائية وأساسيات الإلكترونيات"، المنشورة في معهد موسكو للتكنولوجيا الكيميائية الدقيقة. إم في لومونوسوف في عامي 1982 و 1983

تم العمل على المخطوطة على النحو التالي: الفصل. 1، المقدمة والملاحق التي كتبها G. P. Lychkina، المقدمة، الفصل. 2 - 6 - أ.ف. نيتوشيل، الفصل. 7 - 9، 17، 18 - ب. إرموراتسكي، الفصل. 10-13 - أ.أ.كوسياكين والفصل. 14-16 -ت. إس ليستفين.

في إعداد المخطوطة، تلقى المؤلفون مساعدة كبيرة من تعليقات البروفيسور. معهد موسكو للتكنولوجيا الكيميائية سمي بهذا الاسم. D. I. Mendeleev، دكتوراه في الهندسة. العلوم G. G. Rekus حول النشر داخل الجامعة للدليل، وكذلك المراجعات التي أجراها موظفو قسم الهندسة الكهربائية النظرية في معهد موسكو للطيران. سيرجو أوردزونيكيدزه (رئيس القسم - البروفيسور إس بي كولوسوف) والأستاذ. معهد موسكو للصلب والسبائك، دكتور تك. العلوم A. E. كراسنوبولسكي، الذي يعبر المؤلفون عن امتنانهم.

يمكن إرسال التعليقات على الكتاب إلى العنوان التالي: 101430، موسكو، GSP-4، شارع Neglinnaya، 29/14، دار النشر " تخرج من المدرسه».

تحميل الدليل المرجعي لأساسيات الهندسة الكهربائية والإلكترونيات: كتاب مدرسي للتخصصات غير الكهروتقنية في الجامعات. موسكو، دار النشر "المدرسة العليا"، 1986

لنبدأ بمفهوم الكهرباء. التيار الكهربائي هو الحركة المنتظمة للجزيئات المشحونة تحت تأثير المجال الكهربائي. يمكن أن تكون الجسيمات إلكترونات حرة من المعدن إذا كان التيار يتدفق عبر سلك معدني، أو أيونات إذا كان التيار يتدفق في غاز أو سائل.
هناك أيضًا تيار في أشباه الموصلات، ولكن هذا موضوع منفصل للمناقشة. مثال على ذلك هو محول الجهد العالي من فرن الميكروويف - أولا، تتدفق الإلكترونات عبر الأسلاك، ثم تتحرك الأيونات بين الأسلاك، على التوالي، أولا يتدفق التيار عبر المعدن، ثم عبر الهواء. تسمى المادة موصلاً أو شبه موصل إذا كانت تحتوي على جزيئات يمكنها حمل شحنة كهربائية. إذا لم تكن هناك مثل هذه الجزيئات، فإن هذه المادة تسمى عازلة؛ تحمل الجسيمات المشحونة شحنة كهربائية، والتي تقاس بـ q بالكولوم.

وحدة قياس التيار تسمى أمبير ويرمز لها بالحرف I، يتولد تيار مقداره 1 أمبير عند المرور بنقطة ما الدائرة الكهربائيةشحنة قدرها 1 كولوم في الثانية، أي تقريبًا أن القوة الحالية تقاس بالكولوم في الثانية. وفي الجوهر، قوة التيار هي كمية الكهرباء المتدفقة لكل وحدة زمنية عبر المقطع العرضي للموصل. كلما زاد عدد الجسيمات المشحونة التي تسير على طول السلك، كلما زاد التيار.

لتحريك الجسيمات المشحونة من قطب إلى آخر، من الضروري خلق فرق جهد أو – جهد – بين القطبين. يتم قياس الجهد بالفولت ويتم تحديده بالحرف V أو U. للحصول على جهد 1 فولت، تحتاج إلى نقل شحنة 1 C بين القطبين، أثناء القيام بـ 1 J من العمل، أوافق على أن الأمر غير واضح بعض الشيء .

من أجل الوضوح، تخيل خزان مياه يقع على ارتفاع معين. أنبوب يخرج من الخزان. يتدفق الماء عبر الأنبوب تحت تأثير الجاذبية. ليكن الماء شحنة كهربائية، وارتفاع عمود الماء هو الجهد، وسرعة سريان الماء هي التيار الكهربائي. بتعبير أدق، ليس معدل التدفق، ولكن كمية المياه المتدفقة في الثانية. أنت تفهم أنه كلما ارتفع مستوى الماء، كلما زاد الضغط بالأسفل، وكلما زاد الضغط بالأسفل، كلما تدفق الماء أكثر عبر الأنبوب لأن السرعة ستكون أعلى.. وبالمثل، كلما ارتفع الجهد، كلما زاد تدفق المياه عبر الأنبوب. تيار أعلىسوف تتدفق في الدائرة

يتم تحديد العلاقة بين الكميات الثلاث المدروسة في دائرة التيار المباشر بواسطة قانون أوم، والذي يتم التعبير عنه بهذه الصيغة، ويبدو أن قوة التيار في الدائرة تتناسب طرديًا مع الجهد، وتتناسب عكسيًا مع المقاومة. كلما زادت المقاومة، قل التيار، والعكس صحيح.

سأضيف بضع كلمات أخرى عن المقاومة. يمكن قياسه، أو يمكن عده. لنفترض أن لدينا موصلًا بطول ومساحة معروفين المقطع العرضي. مربع، مستدير، لا يهم. المواد المختلفة تختلف المقاومة، وبالنسبة للموصل الوهمي لدينا، هناك هذه الصيغة التي تحدد العلاقة بين الطول ومساحة المقطع العرضي والمقاومة. يمكن العثور على مقاومة المواد على الإنترنت في شكل جداول.

مرة أخرى، يمكننا إجراء تشبيه بالماء: يتدفق الماء عبر الأنبوب، دع الأنبوب يتمتع بخشونة محددة. من المنطقي أن نفترض أنه كلما كان الأنبوب أطول وأضيق، قل تدفق الماء عبره لكل وحدة زمنية. انظر كم هو بسيط؟ لا تحتاج حتى إلى حفظ الصيغة، فقط تخيل أنبوبًا به ماء.

أما بالنسبة لقياس المقاومة، فأنت بحاجة إلى جهاز، وهو جهاز قياس المقاومة. في الوقت الحاضر، أصبحت الأدوات العالمية أكثر شعبية - أجهزة القياس المتعددة؛ فهي تقيس المقاومة والتيار والجهد ومجموعة من الأشياء الأخرى. دعونا نقوم بالتجربة. سوف آخذ قطعة من سلك نيتشروم ذات طول معروف ومساحة مقطع عرضي، وأجد المقاومة على الموقع الإلكتروني الذي اشتريتها منه وأحسب المقاومة. الآن سأقوم بقياس نفس القطعة باستخدام الجهاز. بالنسبة لمثل هذه المقاومة الصغيرة، سأضطر إلى طرح مقاومة مجسات جهازي، وهي 0.8 أوم. تماما مثل ذلك!

يتم تقسيم المقياس المتعدد حسب حجم الكميات المقاسة؛ ويتم ذلك للحصول على دقة قياس أعلى. إذا أردت قياس مقاومة قيمتها الاسمية 100 كيلو أوم، أقوم بضبط المقبض على أقرب مقاومة أكبر. في حالتي هو 200 كيلو أوم. إذا أردت قياس 1 كيلو أوم، أستخدم 2 أوم. وهذا صحيح بالنسبة لقياس الكميات الأخرى. أي أن المقياس يوضح حدود القياس الذي يجب عليك الوقوع فيه.

فلنستمر في الاستمتاع بالمقياس المتعدد ونحاول قياس باقي الكميات التي تعلمناها. سآخذ عدة مصادر مختلفة للتيار المستمر. فليكن مصدر طاقة 12 فولت ومنفذ USB ومحولًا صنعه جدي في شبابه.

يمكننا قياس الجهد على هذه المصادر الآن عن طريق توصيل الفولتميتر على التوازي، أي مباشرة بموجب وناقص المصادر. كل شيء واضح بالنسبة للجهد، ويمكن أخذه وقياسه. ولكن لقياس القوة الحالية، تحتاج إلى إنشاء دائرة كهربائية يتدفق من خلالها التيار. يجب أن يكون هناك مستهلك أو حمل في الدائرة الكهربائية. دعونا نربط المستهلك بكل مصدر. قطعة شريط LEDوالمحرك والمقاوم (160 أوم).

دعونا نقيس التيار المتدفق في الدوائر. للقيام بذلك، أقوم بتحويل جهاز القياس المتعدد إلى وضع القياس الحالي وتحويل المسبار إلى الإدخال الحالي. يتم توصيل الأميتر على التوالي بالجسم الذي يتم قياسه. هذا هو الرسم التخطيطي، ويجب أيضًا تذكره وعدم الخلط بينه وبين توصيل الفولتميتر. بالمناسبة، هناك شيء مثل المشابك الحالية. إنها تسمح لك بقياس التيار في الدائرة دون الاتصال مباشرة بالدائرة. أي أنك لا تحتاج إلى فصل الأسلاك، كل ما عليك فعله هو وضعها على السلك وسيتم قياسها. حسنًا، لنعد إلى مقياس الأميتر المعتاد.

لذلك قمت بقياس جميع التيارات. الآن نحن نعرف مقدار التيار المستهلك في كل دائرة. هنا لدينا مصابيح LED ساطعة، وهنا المحرك يدور، وهنا... إذن قف هناك، ماذا تفعل المقاومة؟ لا يغني لنا أغاني، ولا يضيء الغرفة، ولا يشغل أي آلية. إذن ما الذي ينفق عليه 90 مللي أمبير بالكامل؟ هذا لن ينجح، فلنكتشف ذلك. يستمع! اوه، انه ساخن! إذن هذا هو المكان الذي يتم فيه إنفاق الطاقة! هل من الممكن حساب نوع الطاقة الموجودة هنا بطريقة أو بأخرى؟ اتضح أن هذا ممكن. قانون يصف الفعل الحراري التيار الكهربائيتم اكتشافه في القرن التاسع عشر على يد عالمين هما جيمس جول وإميليوس لينز.

كان هذا القانون يسمى قانون جول لينز. يتم التعبير عنها بهذه الصيغة، وتظهر عدديًا عدد جول الطاقة المنطلقة في الموصل الذي يتدفق فيه التيار لكل وحدة زمنية. من هذا القانون يمكنك العثور على القوة التي يتم تحريرها على هذا الموصل، ويشار إلى القوة خطاب انجليزي R ويقاس بالواط. لقد وجدت هذا اللوح الرائع جدًا الذي يربط بين جميع الكميات التي درسناها حتى الآن.

وهكذا، على طاولتي، تُستخدم الطاقة الكهربائية للإضاءة ولأداء الأعمال الميكانيكية ولتسخين الهواء المحيط. بالمناسبة، على هذا المبدأ تعمل السخانات المختلفة والغلايات الكهربائية ومجففات الشعر ومكاوي اللحام وما إلى ذلك. هناك دوامة رفيعة في كل مكان، والتي تسخن تحت تأثير التيار.

يجب أن تؤخذ هذه النقطة في الاعتبار عند توصيل الأسلاك بالحمل، أي أن وضع الأسلاك على المقابس في جميع أنحاء الشقة مدرج أيضًا في هذا المفهوم. إذا أخذت سلكًا رفيعًا جدًا بحيث لا يمكن توصيله بمنفذ توصيل، وقمت بتوصيل جهاز كمبيوتر وغلاية وميكروويف بهذا المنفذ، فقد يسخن السلك ويتسبب في نشوب حريق. لذلك توجد مثل هذه العلامة التي تربط مساحة المقطع العرضي للأسلاك بأقصى قدر من الطاقة التي ستتدفق عبر هذه الأسلاك. إذا قررت سحب الأسلاك، فلا تنس ذلك.

أيضًا، كجزء من هذه المشكلة، أود أن أذكر ميزات الاتصالات المتوازية والمتسلسلة للمستهلكين الحاليين. في اتصال تسلسليالقوة الحالية هي نفسها لجميع المستهلكين، وينقسم الجهد إلى أجزاء، والمقاومة الإجمالية للمستهلكين هي مجموع كل المقاومات. في اتصال متوازيالجهد الكهربائي على جميع المستهلكين هو نفسه، ويتم تقسيم القوة الحالية، ويتم حساب المقاومة الإجمالية باستخدام هذه الصيغة.

وهذا يثير نقطة مثيرة للاهتمام للغاية والتي يمكن استخدامها لقياس القوة الحالية. لنفترض أنك بحاجة إلى قياس التيار في دائرة تبلغ سعتها حوالي 2 أمبير. لا يستطيع الأميتر التعامل مع هذه المهمة، لذا يمكنك استخدام قانون أوم شكل نقي. نحن نعلم أن القوة الحالية هي نفسها في اتصال سلسلة. لنأخذ مقاومة ذات مقاومة صغيرة جدًا وندخلها على التوالي مع الحمل. دعونا نقيس الجهد عليه. الآن، باستخدام قانون أوم، نجد القوة الحالية. كما ترون، فإنه يتزامن مع حساب الشريط. الشيء الرئيسي الذي يجب تذكره هنا هو أن هذه المقاومة الإضافية يجب أن تكون ذات مقاومة منخفضة قدر الإمكان حتى يكون لها تأثير ضئيل على القياسات.

هناك آخر جدا نقطة مهمة، والتي تحتاج إلى معرفتها. جميع المصادر لديها الحد الأقصى لتيار الإخراج إذا تم تجاوز هذا التيار، يمكن أن يسخن المصدر، ويفشل، وفي أسوأ الحالات، حتى يشتعل. النتيجة الأكثر ملاءمة هي عندما يكون المصدر مزودًا بحماية من التيار الزائد، وفي هذه الحالة سوف يقوم ببساطة بإيقاف التيار. وكما نتذكر من قانون أوم، كلما قلت المقاومة، كلما زاد التيار. أي أنك إذا أخذت قطعة من السلك كحمل، أي أغلقت المصدر على نفسه، فإن قوة التيار في الدائرة سوف تقفز إلى قيم ضخمة، وهذا ما يسمى ماس كهربائى. إذا كنت تتذكر بداية المشكلة، فيمكنك رسم تشبيه بالماء. إذا استبدلنا المقاومة الصفرية بقانون أوم، فسنحصل على تيار كبير بلا حدود. عملياً، هذا لا يحدث بالطبع، لأن المصدر لديه مقاومة داخلية متصلة على التوالي. ويسمى هذا القانون قانون أوم للدائرة الكاملة. وهكذا التيار ماس كهربائىيعتمد على قيمة المقاومة الداخلية للمصدر.

لنعد الآن إلى الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن ينتجه المصدر. كما قلت من قبل، يتم تحديد التيار في الدائرة من خلال الحمل. كتب لي الكثير من الأشخاص على VK وسألوني شيئًا مثل هذا السؤال، وسأبالغ فيه قليلاً: سانيا، لدي مصدر طاقة بقوة 12 فولت و50 أمبير. إذا قمت بتوصيل قطعة صغيرة من شريط LED به، فهل سيحترق؟ لا بالطبع لن يحترق 50 أمبير هو الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن ينتجه المصدر. إذا قمت بتوصيل قطعة من الشريط بها، فسوف تأخذ بئرها، دعنا نقول 100 ملي أمبير، وهذا كل شيء. سيكون التيار في الدائرة 100 مللي أمبير، ولن يحترق أحد في أي مكان. شيء آخر هو أنه إذا أخذت كيلومترًا من شريط LED وقمت بتوصيله بمصدر الطاقة هذا، فسيكون التيار هناك أعلى من المسموح به، ومن المرجح أن يسخن مصدر الطاقة ويفشل. تذكر أن المستهلك هو الذي يحدد مقدار التيار في الدائرة. يمكن لهذه الوحدة أن تنتج بحد أقصى 2 أمبير، وعندما أقوم بقصرها على الترباس، لا يحدث شيء للمسمار. ولكن مصدر الطاقة لا يحب ذلك، فهو يعمل الظروف القاسية. ولكن إذا كنت تأخذ مصدرًا قادرًا على توصيل عشرات الأمبيرات، فلن يعجبك هذا الموقف.

على سبيل المثال، دعونا نحسب مصدر الطاقة المطلوب لتشغيل قسم معروف من شريط LED. لذلك، اشترينا بكرة من شريط LED من الصينيين ونريد تشغيل ثلاثة أمتار من هذا الشريط بالذات. أولاً، نذهب إلى صفحة المنتج ونحاول معرفة مقدار الوات الذي يستهلكه متر واحد من الشريط. لم أتمكن من العثور على هذه المعلومات، لذلك هناك هذه العلامة. دعونا نرى أي نوع من الشريط لدينا. الثنائيات 5050، 60 قطعة لكل متر. ونلاحظ أن القدرة تساوي 14 واطًا لكل متر. أريد 3 أمتار يعني القوة ستكون 42 واط. يُنصح باستخدام مصدر طاقة باحتياطي طاقة بنسبة 30٪ حتى لا يعمل في الوضع الحرج. ونتيجة لذلك نحصل على 55 واط. أقرب مصدر طاقة مناسب سيكون 60 واط. من صيغة الطاقة نعبر عن قوة التيار ونجدها، مع العلم أن مصابيح LED تعمل بجهد 12 فولت. اتضح أننا بحاجة إلى وحدة بتيار 5 أمبير. على سبيل المثال، نذهب إلى علي، نجده، وشرائه.

من المهم جدًا معرفة الاستهلاك الحالي عند صنع أي منتجات USB محلية الصنع. الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أخذه من USB هو 500 ملي أمبير، ومن الأفضل عدم تجاوزه.

وأخيرا، كلمة قصيرة حول احتياطات السلامة. هنا يمكنك معرفة القيم التي تعتبرها الكهرباء غير ضارة بحياة الإنسان.

نوصي بالقراءة

الكابلات والأسلاك

ماء مالح الطماطم - بكل ذوقه!

المعدات الكهربائية

الكلمات القديمة ومعناها

أساسيات الهندسة الكهربائية

مميزات وعيوب مهنة عالم البيئة 5 مهن تتعلق بالبيئة

محرك كهربائي

طيور الغراب: الوصف والصورة والنظام الغذائي وخصائص وخصائص النوع المسؤول في عائلة الغراب

المقابس والمفاتيح

أنواع الطاووس وأوصافها وصورها

القياسات والحسابات

ما هي المؤامرات للأحذية؟