فهرست مطالب جزوه ی الکترونیک 1 فصل اول مدار الکتریکی و نقشه ی فنی................................................. 2 خواص مدارات سری....................................................... 3 3................................................... خواص مدارات موازی... جریان الکتریکی.......................................................... 4 مقاومت های رنگی....................................................... 11 توان ماکزیمم مجاز مقاومت ها.............................................. 13 تقسیم جریان بین دو شاخه ی موازی.......................................... 15 تقسیم ولتاژ بین مقاومت های سری........................................... 17 18............................................................ خازن..... شارژ و دشارژ خازن...................................................... 22 ترانسفورماتور.......................................................... 23. مبدل ها............................................................... 22 1
مدار الکتریکی و نقشه ی فنی یکی از منابع متداول برای تولید انرژی الکتریکی پیل یا باتری است. در پیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. برای استفاده از انرژی الکتریکی الزم است مدار الکتریکی تشکیل شود. عناصر اصلی یک مدار الکتریکی عبارت اند از: مصرف کننده منبع تغذیه و سیم های رابط البته عناصر دیگری نیز به مدار الکتریکی اضافه می شوند که هر کدام کار خاصی انجام می دهند. مثال کلید فیوز مقاومت و... در مدار الکتریکی سیم های رابط و سایر قطعات یک حلقه ی بسته به وجود می آورند و تنها در این صورت است که جریان برق برقرار می شود. قطعات مدارهای الکتریکی را با عالئم یا نشانه هایی مخصوص نمایش می دهند. به این ترتیب که برای هر قطعه یا هر اتصال دهنده یک عالمت اختصاری فنی خاص تعریف می کنند. قطعات الکتریکی و نماد آن ها بسیار متنوع اند که با توجه به نیاز به تدریج و در طول جزوه معرفی می شوند. تعدادی از قطعات و عالئم اختصاری آنها در شکل زیر آمده است. 2
خواص مدارات سری 1( اگر یکی از المپ ها بسوزد جریان دیگر المپ ها نیز قطع شده و بقیه ی المپ ها هم خاموش خواهند شد. در یک مدار سری جریان برای تمام عناصر یکسان است. ولتاژ بین همه ی عناصر تقسیم می شود.) به نسبت مقدار مقاومت هر شاخه( )2 )3 یعنی: مقاومتی که مقدار بزرگ تری دارد ولتاژ بیشتری هم بر می دارد و بر عکس. 4( اگر مصرف کننده ها مشابه باشند ولتاژ باتری به نسبت مساوی بین همه ی آن ها تقسیم خواهد شد. خواص مدارات موازی ولتاژ برای تمام عناصر موازی یکسان است. اگر یکی از عناصر موازی بسوزد هیچ تأثیری بر جریان و ولتاژ دیگر عناصر ندارد. جریان بین شاخه ها تقسیم می شود.) به نسبت عکس مقاومت هر شاخه ) )1 )2 )3 یعنی: مقاومتی که مقدار بزرگ تری دارد جریان کمتری هم بر می دارد و بر عکس. 3
4( اگر مصرف کننده ها ( المپ ها ) مشابه باشند در اینصورت جریان بین آن ها به نسبت مساوی تقسیم خواهد شد. جریان الکتریکی تعداد الکترون هایی که از یک نقطه ی مدار در جهت مشخص عبور می کنند مقدار جریان عبوری از مدار را تعیین می کنند. هرقدر تعداد این الکترون ها بیشتر باشد اصطالحا می گویند شدت جریان بیشتر است. یک آمپر: اگر از یک نقطه ی سیمی در یک ثانیه یک کولن الکتریسیته ( 18 10 6.28 الکترون( در جهت مشخص بگذرد می گوییم شدت جریان عبوری از مدار یک آمپر است. جهت های واقعی و قراردادی جریان قبل از کشف الکترون دانشمندان تصور می کردند که در یک باتری بارهای مثبت از قطب مثبت باتری به سمت قطب منفی باتری حرکت می کنند. اما در واقع الکترون ها هستند که از قطب منفی باتری به طرف قطب مثبت حرکت می کنند و بارهای مثبت عمال حرکتی ندارند و جهت تعریف شده برای پروتون ها کامال فرضی و قراردادی است. به شکل زیر توجه کنید: 4
نکته: جهت جریان مشکلی را در درک مفاهیم ایجاد نمی کند. جریان الکتریکی را با حرف I نشان می دهند و واحد آن آمپر [A] است. برای اندازه گیری شدت جریان از آمپرمتر استفاده می شود. شدت Intensity= شمای فنی آمپرمتر و شکل ظاهری یک نمونه مولتی متر دیجیتال به صورت زیر است. برای قرار دادن آمپرمتر در مدار باید ابتدا قسمتی از مدار را قطع کنیم سپس آمپرمتر را در حد فاصل بریدگی ایجاد شده قرار دهیم. یعنی: آمپرمتر را با مصرف کننده به صورت سری قرار دهیم. نکته: اگر اشتباها آمپرمتر را با مصرف کننده موازی قرار دهیم آمپرمتر مصرف کننده را از مدار خارج خواهد کرد. در این حالت منبع تغذیه مصرف کننده را نخواهد دید. نکته: هرگز جریان الکتریکی در مدار مصرف نمی شود بلکه فقط جاری می شود. 5
جریان مستقیم: عبارت از جریانی است که فقط در یک جهت جاری می شود و آن را با نماد dc نشان می دهند. جریان مستقیم را جریان یک طرفه نیز می گویند. جریان یک طرفه = current dc = direct جریان مستقیم بر دو نوع است: الف( جریان dc ثابت ب ) جریان dc متغیر زمان 6
جریان متناوب: جریانی است که مقدار و جهت آن با زمان به صورت یکنواخت تغییر می کند. جریان متناوب را جریان دو طرفه تکرار پذیر یا ac می گویند. جریان متناوب = ac alternative current = پ ر کاربردترین جریان متناوب جریان متناوب سینوسی است. A B C در جریان سینوسی ابتدا مقدار جریان صفر است. سپس در جهت مثبت افزایش می یابد تا به مقدار حداکثر ( بیشینه ) می رسد.)نقطه ی ) A مجددا کاهش می یابد تا به صفر برسد.)نقطه ی ) B حاال در جهت منفی به بیشترین مقدار افزایش می یابد. )نقطه ی ) C بار دیگر به صفر می رسد. مراحل فوق با گذشت زمان تکرار می شود. نکته: شروع یک موج تا شروع موج بعدی را دوره ی تناوب می نامند. یک دوره ی تناوب را یک سیکل کامل می گویند. در مدارهای الکتریکی جریان متناوب ac( ) را با عالمت اختصاری نشان می دهند. 7
توجه: توضیحات کامل در مورد موج سینوسی را از جزوه ی فصل دوم مدارهای الکتریکی دانلود کنید. نکته: برای اندازه گیری جریان dc از آمپرمتر dc و برای اندازه گیری جریان مؤثر از آمپرمتر ac استفاده می کنیم. فرکانس: در جریان متناوب تعداد سیکل های کاملی که در یک ثانیه اتفاق می افتد را فرکانس می گویند و آن را با حرف f نشان می دهند. واحد فرکانس هرتز یا سیکل بر ثانیه است و آن را با عالمت HZ یا CPS نمایش می دهند. f[hz] = f[cps] = f[ C S ] زمان تناوب: زمان یک دوره ی تناوب را زمان تناوب یا پریود می گویند و آن را با عالمت T نشان می دهند. واحد T ثانیه است. T[S] بین T و f روابط زیر برقرار است. f = 1 T T = 1 f یا اسیالتور: یک مدار الکتریکی است که می تواند فرکانس های مختلفی را تولید کند. ولتاژ یا اختالف پتانسیل الکتریکی: کمیتی است که جریان الکتریکی را به وجود می آورد. ولتاژ یک باتری یا یک مولد عبارت از کمیتی است که الکترون ها را در مدار الکتریکی به حرکت در می آورد. واحد ولتاژ ولت است و آن را با عالمت V نشان می دهند. ولتاژ را با ولتمتر اندازه گیری می کنند. شمای فنی ولتمتر به صورت شکل زیر است. 8
در شکل های زیر 3 نمونه مولتی متر نشان داده شده است. ولتاژ مؤثر: عبارت است از معادل ولتاژ dc که می توان آن را برای مصارف روشنایی یا گرمایی جایگزین ولتاژ ac کرد. ولتمتر در مدار به صورت موازی قرار می گیرد و نیازی به قطع کردن سیم در مدار نیست و کافی است که پایانه های آن را به دو سر عنصر مورد نظر متصل کنیم. به سیم های قرمز و مشکی مولتی متر پایانه) ترمینال ) یا پراب می گویند. 9
مواد از نظر هدایت الکتریکی به 3 دسته تقسیم می شوند: هادی ها: موادی هستند که جریان الکتریکی را به راحتی از خود عبور می دهند. عایق ها: موادی هستند که مانع عبور جریان الکتریکی می شوند. نیمه هادی ها: در حد فاصل عایق ها و هادی ها قرار دارند. )1 )2 )3 این مواد دارای خواص ویژه ای هستند. مقاومت: به مخالفت در مقابل عبور جریان الکتریکی مقاومت می گویند و آن را با حرف R نشان می دهند. واحد مقاومت الکتریکی اهم است. R[Ω] فرمول ساختاری مقاومت به صورت زیر است: R = ρ L A : R مقاومت الکتریکی : ρ مقاومت مخصوص : L طول سیم : A سطح مقطع سیم مقاومت الکتریکی با سطح مقطع سیم رابطه ی معکوس و با مقاومت مخصوص و طول سیم رابطه ی مستقیم دارد. قانون اهم: در صورتی که در اثر عبور جریان I از یک هادی ولتاژی برابر با V ولت در دو سر آن افت کند مقدار مقاومت الکتریکی از رابطه ی زیر به دست می آید: R = V I نکته: مقاومت ها و هادی ها به گونه ای ساخته می شوند که بتوانند جریان عبوری از مدار را در حد مورد نیاز مدار محدود کنند. مقاومت های ثابت برای مقادیری بین چند اهم تا میلیون ها اهم )MΩ( ساخته می شوند. 11
تا 2 آموزشگاه فنی مجازی ابوریحان این مقاومت ها غالبا به شکل استوانه ای ساخته می شوند و روی آن ها 3 دارد. نوار رنگی وجود هر نوار رنگی نماینده ی یک عدد است که از روی آن می توانیم مقدار مقاومت و سایر مشخصات از قبیل ضریب حرارتی را مشخص کنیم. برای خواندن مقاومت های رنگی باید از اولین نوار رنگی که به انتهای مقاومت نزدیک تر است شروع کنیم. در استاندارد چهار رنگ: اولین نوار نماینده ی عدد اول دومین نوار نماینده ی عدد دوم و سومین نوار نماینده ی تعداد صفرهایی است که باید در مقابل دو رقم اول و دوم قرار گیرد. نوار چهارم تلرانس را مشخص می کند. تلرانس میزان خطا را نشان می دهد و اغلب به رنگ طالیی یا نقره ای است. اگر رنگ تلرانس طالیی باشد مقدار خطا %5 و اگر رنگ تلرانس نقره ای باشد مقدار خطا %11 است. 11
در استاندارد 5 رنگ: نوارهای اول دوم و سوم نماینده ی عدد هستند و نوار چهارم تعداد صفرها را مشخص می کند. نوار پنجم نیز بیان کننده ی تلرانس است. در استاندارد 5 رنگ به جای رنگ چهارم می تواند رنگ های طالیی یا نقره ای نیز قرار بگیرد که در این صورت اعداد قبلی به جای ضریب اعشار خواهند خورد. نکته: اگر رنگ ضریب طالیی باشد در اینصورت مقدار مقاومت بر 11 تقسیم خواهد شد یعنی یک رقم اعشار خواهد گرفت و اگر رنگ ضریب نقره ای باشد در اینصورت مقدار مقاومت بر 111 تقسیم خواهد شد یعنی دو رقم اعشار خواهد گرفت. استاندارد 3 رنگ: این استاندارد مشابه استاندارد 4 رنگ است با این تفاوت که رنگ تلرانس وجود ندارد. تلرانس در استاندارد 3 رنگ 21 درصد است. اصطالحا گفته می شود که در استاندارد 3 رنگ تلرانس بی رنگ است. مقاومت متغیر: مقاومتی است که مقدار آن را می توانیم تغییر دهیم. دو نوع مقاومت متغیر وجود دارد: الف( پتانسیومتر یا ولوم: که برای تغییر ولتاژ به کار می رود. 3 پایه دارد) 2 پایه ی ثابت و یک پایه ی متغیر ) و از هر 3 پایه ی آن در مدارات استفاده می شود. شمای فنی)عالمت اختصاری ) پتانسیومتر به صورت زیر است. 12
چند نمونه پتانسیومتر پر کاربرد در الکترونیک در شکل زیر نشان داده شده است. ب ) رئوستا: برای تغییر جریان به کار می رود. 2 پایه دارد) یکی ثابت و دیگری متغیر (. شمای فنی رئوستا به صورت زیر است. توان ماکزیمم مجاز مقاومت ها وقتی جریان الکتریکی از مقاومت عبور می کند گرما تولید می شود. 13
هر قدر شدت جریان عبوری از یک مقاومت بیشتر باشد مقدار حرارت تولید شده نیز بیشتر است. در صورتی که گرمای تولید شده از حد معینی تجاوز کند مقاومت آسیب می بیند. به همین دلیل برای گرم شدن مقاومت محدودیت در نظر می گیرند. مقدار محدودیت گرما را با مقدار توان مجاز مقاومت بیان می کنند. مقدار توان الکتریکی تلف شده در مقاومت هرگز نباید از مقدار مجاز آن تجاوز نماید. توان مجاز مقاومت ها به بزرگی ابعاد آن بستگی دارد. هر قدر ابعاد مقاومت بزرگ تر باشد توان مجاز آن بیشتر است. توان مجاز با توان مصرفی متفاوت است. مقدار ماکزیمم توان مجاز مقاومت ها را کارخانه ی سازنده تعیین می کند. اما مقدار توان مصرفی را در مدار محاسبه می کنند. توان مصرفی) P ( در مقاومت به صورت گرما تلف می شود. مقدار توان مصرفی به ولتاژ و جریان عبوری از آن بستگی دارد و از روابط زیر محاسبه می شود: P = V. I P = R. I 2 P = V2 R 14
تقسیم جریان بین دو شاخه ی موازی آموزشگاه فنی مجازی ابوریحان IT I1 I 2 R1 R2 I 1 ابتدا مقدار و حاال می توانیم را از رابطه ی روبرو محاسبه می کنیم: I T R I 2 1= R 1 +R 2 I 2 را از یکی از دو رابطه ی زیر بدست آوریم: I 2=IT I 1 و یا I T R 1 I 2= R1 +R 2 مثال 1 ( مقدار جریان را در شاخه های موازی پیدا کنید. 12A I1 I 2 2Ω 6Ω I 1 = 12 6 2+6 = 72 8 = 9A I 2 = I T I 1 = 12 9 = 3A 6A 5Ω 3Ω I1 I 2 18Ω 6Ω مثال 2 ( مقادیر I 1 و را بیابید. I 2 نکته: مقاومت 5Ω تاثیری بر جریان کل ندارد. درضمن هر شاخه فقط می تواند شامل یک مقاومت باشد. به بیان دیگر مقاومتهای موجود در یک شاخه را باید باهم ترکیب کنیم و آنها را به یک مقاومت تبدیل کنیم. 15
I 1 = 6 9 18+9 = 54 27 = 2A I 2 = I T I 1 = 6 2 = 4A نکته: اگر سه مقاومت با هم موازی شوند و ما بخواهیم جریان آنها را بدست آوریم باید ابتدا دو تا از مقاومتها را با هم ترکیب کنیم و سپس تقسیم جریان را بین دو مقاومت موجود انجام دهیم. بعد از انجام این کار دوباره مدار را به حالت اول برمی گردانیم و تقسیم جریان را بین دو شاخه ای انجام می دهیم که قبال آنها را ترکیب کرده بودیم. مثال 3 ( جریان های هر سه شاخه ی زیر را محاسبه کنید. 15A 15A I1 I2 I3 I1,2 I3 20Ω 30Ω 6Ω 12Ω 6Ω I 1,2 = 15 6 12+6 = 90 18 = 5A و I 3 = 15 5 = 10A I1 20Ω I1,2 =5A I2 30Ω حاال جریان 5A را بین مقاومتهای 21Ω و 31Ω تقسیم می کنیم. I 1 = 5 30 20+30 = 150 50 = 3A و I 2 = 5 3 = 2A 16
تقسیم ولتاژ بین مقاومتهای سری: V 2 V 1 = V T R 1 R 1 +R 2 اگر تعداد مقاومتها دوتا باشد: بدست می آوریم: و سپس مقدار را از یکی از روابط زیر می توانند V 2 = V T R V 2 2=VT V 1 و یا R 1 +R 2 در تقسیم ولتاژ الزم نیست که تعداد مقاومتها حتما دو تا باشند بلکه هر تعداد V 1 = V T R 1 R 1 + R 2 + R 3 باشند. اگر تعداد مقاومتها سه تا باشند داریم: V 2 = V T R 2 R 1 + R 2 + R 3 و نهایتا مقدار V 3 را می توانیم از یکی از روابط زیر بداست آوریم: V 3 = V T R 3 R 1 + R 2 + R 3 V 3 = V T (V 1 + V 2 ) و یا مثال 4 ( ولتاژ مقاومتهای سری را بدست آورید. 2Ω 10V + _ 3Ω 17
مقاومت V 2Ω = 10 2 2+3 = 20 5 = 4V مقاومت V 3Ω = 10 4 = 6V مثال 5 ( ولتاژ مقاومتها را بدست آورید. 3Ω 20V + _ 1Ω مقاومت V 3Ω = 20 3 3+1+6 = 60 10 = 6V 6Ω مقاومت V 1Ω = 20 1 3+1+6 = 20 10 = 2V مقاومت V 6Ω = 20 6 2 = 12V خازن: قطعه ای الکترونیکی است که می تواند بار الکتریکی را به صورت الکترون در خود ذخیره کند و در صورت نیاز انرژی را به مدار باز گرداند. فرمول ساختاری خازن به صورت زیر است: C = ε A d : C ظرفیت خازن است. : ε جنس عایق)دی الکتریک( را نشان می دهد. : A مساحت صفحات خازن است. : d فاصله ی بین دو صفحه ی خازن است که البته به آن ضخامت عایق هم می گویند. 18
شکل ظاهری و عالمت فنی خازن به صورت زیر است: ظرفیت خازن: توانایی خازن را در ذخیره ی بار الکتریکی ظرفیت خازن می گویند. هرچه ظرفیت خازن بیشتر باشد می تواند بار الکتریکی بیشتری ذخیره کند. ظرفیت خازن به شکل فیزیکی آن وابسته است و با جنس عایق و مساحت صفحات رابطه ی مستقیم و با فاصله ی بین صفحات رابطه ی عکس دارد. واحد ظرفیت خازن فاراد است. C[F] ولتاژ کار خازن WV( (: حداکثر مقدار ولتاژ dc یا ماکزیمم ولتاژ ac را که خازن می تواند تحمل کند به طوری که دی الکتریک آن آسیب نبیند ولتاژ کار خازن یا wv می نامند. 19
انواع خازن الف( خازن های ثابت: خازن های ثابت معموال دارای ظرفیت ثابتی هستند و بر اساس جنس دی الکتریک نام گذاری می شوند. ب ) خازن های الکترولیتی: خازن های الکترولیتی همان خازن های ثابت اند که معموال با ظرفیت باال ساخته می شوند. این خازن ها قطبی هستند یعنی هنگام اتصال آنها به مدار باید قطب مثبت و منفی آن را در نظر داشت. ج ) خازن های متغیر: خازن های متغیر دارای دو مجموعه صفحات ثابت و متحرک اند که به موازات یکدیگر نصب شده اند و بین آنها ماده ی دی الکتریک قرار دارد. با حرکت دادن صفحات متحرک ظرفیت خازن تغییر می کند. 21
از این نوع خازن ها در تنظیم موج رادیو برای گرفتن ایستگاه های مختلف رادیویی استفاده می شود. شارژ و دشارژ خازن هرگاه خازن را با یک مقاومت سری کنیم و آن دو را به باتری متصل نماییم خازن شروع به شارژ شدن می کند. یک خازن پس از شارژ شدن می تواند مانند باتری عمل کند زیرا: مقداری از انرژی باتری را در خود ذخیره کرده است. ولتاژ دو سر خازن پس از شارژ کامل دقیقا برابر با ولتاژ باتری خواهد شد. خازن پس از شارژ کامل تبدیل به مدار باز می شود. 21
نکته: هیچ گاه خازن را مستقیما به باتری متصل نکنید زیرا این کار باعث آسیب رساندن به خازن می شود. خازن می تواند انرژی ذخیره شده را تا مدت زیادی پس از شارژ در خود نگه دارد. در این حالت تخلیه ی خازن از طریق نفوذ در عایق انجام می شود که بسیار کند است. در صورتی که بخواهیم تخلیه ی انرژی خازن را در مدت زمان دلخواه تنظیم کنیم از مدار زیر کمک می گیریم. با اتصال کلید انرژی ذخیره شده در خازن از طریق مقاومت R تخلیه خواهد شد. نکته: هرگز نباید خازن را از طریق اتصال کوتاه تخلیه نمود. زیرا آسیب می بیند. رفتار خازن در جریان dc هنگامی که خازن در یک مدار dc قرار می گیرد مدت زمان کوتاهی از آن جریان عبور می کند و خازن شارژ می شود که به این حالت حالت گذرا می گوییم. حالت گذرا بسیار کوتاه است و در مدارات پیچیده معموال از بررسی اتفاقاتی که در این زمان می افتد صرف نظر می شود. 22
رفتار خازن در جریان ac خازن در مدارات جریان متناوب یا ac مانند مقاومت رفتار می کند. مقدار مقاومت خازن در اینگونه مدارات به فرکانس منبع بستگی دارد و با آن رابطه ی عکس دارد. به مقاومت خازن در مدارات ac مقاومت ظاهری خازن یا راکتانس خازنی می گویند. ترانسفورماتور) ترانس ) یکی از قطعات مهم الکتریکی ترانسفورماتور است. ترانسفورماتور می تواند ولتاژ یا جریان متناوب را افزایش یا کاهش دهد. یک ترانسفورماتور افزاینده ولتاژ را افزایش می دهد و بر عکس جریان را کاهش می دهد. ترانسفورماتور کاهنده ولتاژ را کاهش و جریان را افزایش می دهد. یک ترانسفورماتور حداقل از دو سیم پیچ و یک هسته ی آهنی تشکیل می شود. سیم پیچ ها را به ترتیب سیم پیچ اولیه و ثانویه می نامند. ارتباط سیم پیچ های اولیه و ثانویه با یکدیگر الکتریکی نیست بلکه مغناطیسی است. ولتاژ متناوب به سیم پیچ اولیه ( ورودی ترانسفورماتور ) داده می شود و ولتاژ خروجی از دو سر ثانویه) خروجی ترانسفورماتور ) دریافت می گردد. اگر ترانسفورماتور افزاینده باشد ولتاژ ثانویه بیشتر از اولیه و اگر ترانسفورماتور کاهنده باشد ولتاژ ثانویه کم تر از اولیه است. نکته: به علت تلفات ایجاد شده در مدار اولیه و ثانویه عمال توان خروجی ترانسفورماتور از توان ورودی آن اندکی کمتر است هر چند در محاسبات معمولی آنها را برابر در نظر می گیرند و از تلفات ترانس صرف نظر می کنند. 23
عالمت اختصاری ترانس به صورت زیر است. شکل های فوق ترانس با هسته ی آهنی را نشان می دهد. شکل های زیر ترانس با هسته ی فریت را نشان می دهد. اگر ترانس بدون هسته باشد در این صورت شمای فنی آن به صورت زیر است. نسبت ولتاژ اولیه به ولتاژ ثانویه تقریبا برابر است با نسبت تعداد دور سیم پیچ اولیه به تعداد دور سیم پیچ ثانویه. = تعداد دور اولیه = k تعداد دور ثانویه ولتاژ اولیه ولتاژ ثانویه V 1 V 2 = N 1 N 2 = k نسبت فوق را نسبت دور یا نسبت تبدیل ترانسفورماتور می گویند. البته بین جریان های ورودی و خروجی ولتاژها و تعداد دور نیز رابطه ی زیر وجود دارد. 24
V 1 V 2 = N 1 N 2 = I 2 I 1 مثال (با توجه به شکل زیر مقدار ولتاژ ورودی ترانس را پیدا کنید. V 1 =? V 2 = 10v N 1 = 800 N 2 = 400 V 1 V 2 = N 1 N 2 V 1 = 800 10 400 400V 1 = 8000 V 1 = 8000 400 = 20 مثال ) در یک ترانسفورماتور اگر ولتاژ اولیه 241 ولت ac و ولتاژ ثانویه 481 ولت ac باشد و جریان اولیه 211 میلی آمپر باشد جریان در سیم پیچ ثانویه چقدر است V 1 V 2 = I 2 I 1 240 480 = I 2 200m 480I 2 = 240 200m I 2 = 48000m 480 = 100m شکل ظاهری چند ترانسفورماتور در زیر آمده است. 25
مبدل ها مبدل به وسیله ای گفته می شود که در مقابل تغییرات یک نوع انرژی حساس باشد یا یک نوع انرژی را به نوع دیگر تبدیل کند. غالبا تغییرات ضعیف کمیت های الکتریکی ایجاد شده در مبدل را توسط یک تقویت کننده تقویت می کنند و پس از پردازش آن را برای یک مدار کنترل کننده به کار می برند. مبدل ها به دو دسته تقسیم می شوند: مبدل های ورودی مانند: میکروفون تریستور مقاومت تابع نور) LDR ( صفحه کلید و... مبدل های خروجی مانند: بلندگو رله موتور المان حرارتی نمایشگر و... میکروفون: وسیله ای است که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. شمای فنی میکروفون به صورت مقابل است: شرح کامل میکروفون ها در فصل 9 کتاب مبانی مخابرات موجود است. شکل زیر ساختمان داخلی میکروفون الکترودینامیکی و تصویر دو نوع میکروفون خازنی را نشان می دهد. 26
ترمیستور: یا مقاومت حرارتی مقاومتی است که مقدار آن در اثر تغییرات گرما تغییر می کند. ترمیستور بر 2 نوع است: 1( مقاومت با ضریب حرارتی منفی) NTC (: در صورتی که در اثر باالرفتن دما مقدار مقاومت الکتریکی کاهش یابد این مقاومت را NTC می نامند. 2( مقاومت با ضریب حرارتی مثبت) PTC (: در صورتی که در اثر باال رفتن دما مقدار مقاومت الکتریکی افزایش یابد این مقاومت را PTC می نامند. نکته: از ترمیستور برای تبدیل دما به انرژی الکتریکی استفاده می شود. عالمت اختصاری PTC و NTC زیر مشاهده می شود. و همچنین شکل ظاهری چند نمونه ترمیستور در شکل های 27
مقاومت تابع نور یا : LDR مقاومت های تابع نور مقاومت هایی هستند که مقدار آن ها در اثر تابش نور تغییر می کند. ( با افزایش شدت نور مقدار این مقاومت کاهش می یابد و در تاریکی مقدار این مقاومت ها افزایش می یابد. ) نکته: از این مقاومت ها جهت تبدیل انرژی نورانی به انرژی الکتریکی استفاده می شود. عالمت اختصاری و شکل ظاهری چند نمونه LDR در زیر آمده است. کلید ها: هنگامی که کلید یک دستگاه را می زنیم انرژی الکتریکی وارد دستگاه می شود و آن را به کار می اندازد. بنابراین کلید یک وسیله ی مکانیکی جهت کنترل مدار است. از این رو کلید ها را به منزله ی مبدل های ورودی سیستم می شناسند. در شکل های زیر چند نمونه کلید و عالمت اختصاری آن را مشاهده می کنید. مبدل های خروجی : مبدل های خروجی مبدل هایی هستند که انرژی موجود در خروجی سیستم را به نوع دیگری از انرژی قابل استفاده تبدیل می کنند. 28
1( بلندگو: بلندگو انرژی الکتریکی حاصل از صوت را به انرژی مکانیکی صوتی که قابل شنیدن است تبدیل می کند. در شکل زیر یک نمونه بلندگو و عالمت فنی و ساختمان داخلی آن آمده است. شرح کامل بلندگو و انواع آن در فصل 9 کتاب مبانی مخابرات موجود است. 2( بوبین یا سولونوئید: از پیچاندن یک سیم به دور یک هسته بوبین درست می شود در اثر عبور جریان الکتریکی از بوبین میدان مغناطیسی در اطراف آن تشکیل می شود. هر قدر تعداد دورهای سیم پیچ و جریان عبوری از آن بیشتر باشد شدت میدان مغناطیسی نیز بیشتر خواهد شد. در صورتی که جنس هسته ی بوبین آهن نرم باشد شدت میدان مغناطیسی بیشتر می گردد. عالمت اختصاری بوبین بدون هسته به صورت روبه رو است: عالمت اختصاری بوبین با هسته ی آهنی به صورت روبه رو است: عالمت اختصاری بوبین با هسته ی فریتی به صورت روبه رو است: 3( رله: رله یا کنتاکتور یک کلید الکتریکی است. در هر رله یک بوبین وجود دارد که در اثر عبور جریان الکتریکی از آن مغناطیسی می شود. 29
با مغناطیسی شدن بوبین صفحه ی فلزی که تعدادی کنتاکت) اتصال ) روی آن نصب شده است حرکت می کند و موجب می شود تعدادی از کنتاکت ها بسته یا باز شوند. معموال کنتاکت های رله جریان زیادی را از خودعبور می دهند. به این ترتیب با استفاده از رله می توان با جریان بسیار کم جریان های زیاد را تحت کنترل قرار داد. در شکل های زیر چند نمونه رله و عالمت فنی آن نشان داده شده است. المپ ها: المپ ها انرژی الکتریکی را به انرژی نورانی تبدیل می کنند. موتور الکتریکی: موتور الکتریکی مبدلی است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی )4 )5 دورانی تبدیل می کند. در شکل های زیر چند نمونه موتور الکتریکی و عالمت فنی آن ها رسم شده است. 31
2( گرم کننده ها: تمام گرم کننده ها مبدل انرژی الکتریکی به گرمایی هستند. 31