ولتاژ

ولتاژ

سلام من سید امیرعلی غمخواری موسس ghamkhari24 هستم و در این مطلب قصد داشتم تا درباره ی ولتاژ به صورت کامل صحبت کنم که از مبانی برق و پایه های الکترونیکی است.

ویدیو

در ویدیو زیر ولتاژ به صورت کامل توضیح داده شده است ، حتما ویدیو را تماشا کنید چون نکات خوبی در آن گفته شده است.

در ادامه می توانید به خواندن مطلب بپردازید که درک ساده تر و بهتری از ولتاژ داشته باشید.

ولتاژ چیست؟

زمانی که اختلاف پتانسیل ( تفاوت میزان برق یا همان انرژی بین دو نقطه که موجب حرکت کردن برق از نقطه پر انرژی به کم انرژی می شود ) بین دو نقطه اتفاق می افتد به اختلاف پتانسیل بین دو بخش موجود در مدار ولتاژ می گویند.

زمانی که در بین اختلاف پتانسیل ولتاژ به وجود می آید ، ولتاژ باعث ایجاد جریان برق در مدار می شود.

جریان الکتریکی ، مقدار و حجم بار الکتریکی ای است که در اختلاف پتانسیل عبور میکند.

در قطعاتی که مقدار مقاومت کمتری دارد، جریان الکتریکی که از آن می گذرد بیشتر است.

ولتاژ به دو نوع مستقیم ( DC ) و متناوب ( AC )  تقسیم می شود.

تفاوت آنها در مسیر اختلاف پتانسیل است که یکی از آنها ثابت و دیگری تناوب دارد و مدام مسیر حرکت جا به جا می شود.

در ادامه درباره ی این دو نوع از ولتاژ گفته می شود.

اختلاف پتانسیل

اختلاف پتانسیل به صورت تئوری

به اختلاف انرژی بین دو نقطه اختلاف پتانسیل گفته می شود.

زمانی که اختلاف انرژی بین دو نقطه تفاوت داشته باشد الکتریسیته از انرژی بیشتر به انرژی کمتر حرکت می کند.

اختلاف پتانسیل به صورت هیدرولیکی

هیدرولیکی مفهوم دیگر آن، آبی است.

سیستم هیدرولیکی برای شبیه سازی آن به برق کاربرد دارد.

وقتی که اختلاف پتانسیل را برای مثال آب در نظر گرفته شود میتوان به صورت آسانتر به درک آن رسید.

اگر لیوانی آب را در یک سطح زاویه دار ریخت ، آب به طرف پایین حرکت میکند.

دلیل پایین آمدن آب اختلاف ارتفاع آن است و چون جاذبه زمین اجسام را به طرف خود می کشد، آب تمایل دارد به پایین ترین سطح ممکن بیاید.

دقیقا اختلاف پتانسیل هم همین است، یعنی آب در علم برق، بار الکتریکی است و جاذبه که آب را به پایین می کشد مثل ولتاژ است.

پس اختلاف پتانسیل زمانی رخ می دهد که انرژی دو بخش متفاوت است و انرژی از انرژی بیشتر به انرژی کمتر جاری می شود.

ولتاژ مستقیم

زمانی که ولتاژ مستقیم باشد اختلاف پتانسیل بین دو نقطه به یک جهت به طور همیشگی حرکت می کنند و به طور مستقیم به یک مسیر الکتریکی ادامه می دهند.

ولتاژ متناوب

وقتی که ولتاژ متناوب باشد ،  اختلاف پتانسیل جریان الکتریکی از یک مسیر عبور نمی کند و اختلاف پتانسیل بین دو نقطه جابه جا می شود.

یعنی اختلاف پتانسیل از نقطه 1 به 2 می رود و سپس از 2 به 1 می رود و این ترتیب پشت سر هم ادامه دارد.

نول نقطه ی 0 ولت است و زمانی که فاز مثبت می شود اختلاف پتانسیل از فاز به نول صورت گرفته و زمانی که فاز منفی باشد الکتریسیته از طرف نول به فاز می آید.

تعداد جابه جا شدن اختلاف پتانسیل در ثانیه را هرتز می نامند که واحد فرکانس هرتز است.

واحد اندازه گیری

ولتاژ نوعی کمیت عددی است و واحد آن ولت است.

واحد اندازی گیری این کمیت ، ولت است و نام واحد اندازه گیری آن از روی دانشمند ایتالیایی الساندرا ولتا گرفته شد و ولت نام گذاری شد.

مخفف این کلمه در مدارات الکترونیکی با حرف V نمایش داده می شود.

الساندارا ولتا نیز اولین باتری های الکتریکی را طراحی کرده است.

واحد مورد استفاده برای انتقال یک کولمب بار الکتریکی از قطعه ای که مقاومت آن 1 اهم باشد ولت نام دارد.

یک کولمب برابر با (6.28*10¹⁸) است.

در طی این اتفاق یک دانشمند آلمانی یک فرمول کشف کرد و به افتخار اسم او این فرمول قانون اهم نام گذاری شد و با این فرمول می توانیم رابطه محاسبه ی ولتاژ برحسب جریان عبوری (I) از یک قطعه رسانا با مقاومت (R) به دست آوریم.

V=IR

ابزار اندازه گیری

دستگاه ولت متر

برای اندازه گیری این نوع از کمیت عددی از دستگاهی به اسم ولت متر استفاده می شود.

ولت متر قابلیتی است که روی مولتی متر که کمیت های دیگری را اندازه گیری می کنند می تواند وجود داشته باشد.

در زمانی پیش از دستگاهی به اسم ولت متر استفاده می کردند که فقط قابلیت اندازه گیری ولتاژ را داشت ولی امروزه دستگاهی به نام مولتی متر آمده است که قابلیت اندازه گیری پارامتر های دیگر مانند:

آمپر متر

(مقدار جریان مدار را مشخص می کند)

فاراد سنج

(مقدار ظرفیت خازن را مشخص می کند)

هانری سنج

(مقدار ظرفیت سلف را مشخص می کند)

اهم متر

(مقدار مقاومت مدار و قطعه مقاومت را مشخص می کند)

هرتز سنج

(مقدار فرکانس برق متناوب را مشخص می کند)

فازمتر القایی

(از طریق امواج و بدون اتصال نشان می دهد که جسم نزدیک آن دارای برق و یا بدون برق است)

دما سنج

(دما را با سنسور مشخص می کند)

و…

اندازه گیری ولتاژ با ولت متر

ولت متر با استفاده از عبور کردن جریان از مقاومت ثابت داخلی آن ولتاژ را اندازه گیری می کند.

ولت متر برای اندازه گیری ولتاژ به دو نقطه برای اتصال به آن و به دست آوردن اختلاف پتانسیل بین آنها نیاز دارد.

برای اندازه گیری مقدار ولت در مدار دستگاه ولت باید با مدار به صورت مواری قرار بگیرد.

نوع اندازه گیری ولتاژ برعکس جریان است که آمپرمتر باید با مدار به صورت سری بسته شود.

نمایش معکوس ولتاژ

زمانی که مثبت ولت متر به نقطه ی دارای اخلاف پتانسیل کمتر و سر منفی که باید به اختلاف پتانسیل کمتر وصل شود به نقطه ی دارای اخلاف پتانسیل بیشتر اتصال برخورد کند ولتاژ که از ولت متر عبور می کند به طور معکوس است ( برعکس ) و در ولت متر ولتاژ منفی را نمایش می دهد.

اعمال ولتاژ بیش از حد به ولت متر

زمانی که به ولت متر ولت بیشتر از تحمل آن داده شود و از ولتاژ از محدوده تحمل ولت متر بیشتر باشد در روی صفحه نمایش آن F یا با 0 و 1 یا با سایر نماد ها نشان داده می شود.

ولت متر عقربه ای

ولت متر های قدیمی به صورت عقربه ای بوده که زمانی که ولتاژ به آن داده شود عقربه بر روی هر عددی که باشد آن عدد نشان دهنده مقدار ولت است ، مانند ساعت که اگر عقربه ی آن روی هر عددی باشد آن عدد نشان دهنده آن زمان است.

این نوع ولت متر دو نام دارد که به آن ولت متر عقربه ای و آنالوگ می گویند.

نحوه محاسبه

(این محاسبات برگرفته از قانون اهم است)

محاسبه ولتاژ با توان الکتریکی و جریان الکتریکی

برای محاسبه این پارامتر باید با داشتن مقدار توان الکتریکی و جریان الکتریکی ، توان را بر جریان تقسیم کرد.

عدد به دست آمده میزان ولتاژ است.

محاسبه جریان الکتریکی با توان الکتریکی و ولتاژ

برای بدست آوردن میزان جریان الکتریکی در مدار با توان الکتریکی و میزان ولت مقدار توان الکتریکی را باید بر مقدار ولتاژ تقسیم کرد.

مقدار به دست آمده میزان جریان الکتریکی است.

محاسبه توان الکتریکی با ولتاژ و جریان الکتریکی

برای محاسبه کردن میزان توان الکتریکی با میزان ولت و جریان الکتریکی باید میزان ولت را با مقدار جریان الکتریکی در مدار ضرب کرد تا مقدار توان بدست بیاید.

های ولتاژ

احتمالا نام (های ولتاژ) را شنیده باشید و کنجکاو هستید که معنای کلمه را بدانید.

های ولتاژ به معنای ولتاژ بالای 1000 ولت است.

برق های ولتاژ دارای آرک است که یعنی اگر دو سیم برق را نزدیک هم کنیم بین آنها جرقه ایجاد می شود.

هر چقدر که ولتاژ بالاتر باشد جرقه بزرگتر است و همچنین جریان هم در اندازه ی جرقه تاثیر دارد.

مثلا برق رعد برق های ولتاژ است و چون جریان و ولتاژ آن بسیار بالا است جرقه ای بزرگ می زند.

برقی که در کویل تسلا هم ایجاد می شود های ولتاژ است ولی چون جریان و ولتاژ آن به اندازه صاعقه نیست ، آرک آن کمتر است.

کویل تسلا به صورت کامل از 0 تا 100 به طور واضح در مطلب زیر توضییح داده شده است و اگر دوست دارید در مورد این دستگاه بیشتر مطالعه کنید روی لینک زیر کلیک کنید.

لینک: https://ghamkhari24.com/tesla-coil

توضیحی خلاصه از کویل تسلا:

تسلا کویل ترانس بدون هسته می باشد که با استفاده از دو سیم پیچ اولیه و ثانویه که به هم القا می دهند ، ولتاژ  معمولی ورودی را به ولتاژ بالا و جریان پایین ، و فرکانس متناوب تبدیل می کند و یک شار مغناطیسی دور سیم پیچ ایجاد میکند که میتواند لامپ های گازی رو به طور بیسیم روشن کرد.

سیم پیچ این وسیله یک میدان مغناطیس ایجاد می کند.

آن مغناطیس دور سیم پیچ می چرخد.

عبور این امواج مغناطیسی از برخی گاز ها مثل گاز داخل لامپ کم مصرف باعث می شود گاز از خود نور تولید کند.

افزاینده ولتاژ

عملکرد این مدار الکتریکی افزایش و چند برابر کردن مقدار ولتاژ است که این مقدار می تواند از یک ولت تا میلیون ها ولت باشد.

انواع زیادی برای افزایش و چند برابر کردن ولتاژ وجود دارد که چند مورد از آن ها نوشته شده:

1. کویل تسلا 

افزایش با سیم پیچ اولیه و ثانویه و القای آنها که مانند ترانس عمل می کند.

2. آبشار ویلارد

با دیود و خازن ها این عمل را افزایش می دهد و در هر نوبت از خازن و دیود ها ولتاژ 2 برابر می شود.

با افزایش تعداد خازن و دیود ها مقدار ولت خرجی هم افزایش پیدا می کند.

ورودی خازن ها حتما باید با برق متناوب باشد و خازن ها هم باید بدون قطب باشند.

3. ترانس افزاینده

با استفاده از القای امواج سیم پیچ اولیه و سیم پیچ ثانویه به هم مقدار سطح ولتاژ افزایش پیدا می کند.

ورودی ترانس حتما باید با برق متناوب باشد.

4.افزاینده سوییچینگ

توسط قطعات موجود در مدار عمل افزایش را انجام می دهد

چند مورد از اختلاف پتانسیل برق

برق شهری

اختلاف پتانسیل برق شهری 110 الی 240 ولت است و این ولتاژ در کشور های مختلف تفاوت دارد.

خط های برق

ولتاژ خط های برق از نیروگاه به شهر ولتاژ بالایی دارد تا در طی مسیر برق بسیار بالا است تا در عبور از مسیر افت نکند.

باتری قلمی

یکی از پرکاربرد ترین باتری ها باتری قلمی است که در ساعت با چراغ قوه یا برای استفاده در دستگاه های دیگر کاربرد دارد ، باتری قلمی 1.5 ولت است.

باتری لیتیوم یون

یکی دیگر از باتری های پر استفاده باتری لیتیوم یون است که در لپ تاپ و … استفاده می شود اختلاف پتانسیل این باتری 3/7 ولت است.

باتری ماشین

باتری ماشین در مدارات الکترونیک کاربرد گسترده ای دارد.

دلیل استفاده گسترده ی باتری ماشین ، رایج ترین ولتاژ برای منبع تغذیه برای دستگاه های الکترونیکی است.

ولتاژ باتری ماشین و موتور 12 ولت است البته در بعضی از خوردرو ها ، باتری ماشین 24 ولت است.

رعد و برق

رعد و برق معمولا در بین 10 میلیون تا 20 میلیون ولت است ولی گاهی به 100 میلیون ولت هم می رسد.

(قابل توجه است که جریان صاعقه معمولا 10 هزار ولت است و در صورت شدید بودن آن جریان آن به 200 هزار ولت هم می رسد)

(برای درک بهتر از این مقدار جریان زیاد می توان گفت که برق 220 ولت خانگی از بین 30 آمپر است)

سوالات متداول

ولتاژ چیست؟

زمانی که ما انرژی دو بخش را اندازه گیری می کنیم جریان الکتریکی از سطح بیشتر به کمتر بخاطر فشار بخش بیشتر می رود و این فشار را ولتاژ را می گویند.

جریان چیست؟

مقدار عبور الکتریسته در مدار با زمان تعیین شده را جریان می گویند که واحد جریان آمپر است.

دلیل نام گذاری

این نام به خاطر فیزیکدان ایتالیایی یعنی الساندرا ولتا از روی نام این فیزیکدان نام گذاری شد.

الساندار ولتا باتری های اولیه را ایجاد کرده است.

تفاوت ولتاژ و جریان چیست؟

ولتاژ سرعت الکتریسیته ای است که در مدار عبور می کند و جریان مقدار بار الکتریکی ای است که در حال چرخش در مدار است.

اختلاف پتانسیل چیست؟

به اختلاف انرژی از دو قسمت اختلاف پتانسیل می گویند که انرژی از سطح بیشتر به کمتر می رود.

دستگاه اندازه گیری ولتاژ چیست؟

دستگاه اندازه گیری این کمیت ، ولت متر نام دارد که دو نوع دیجیتال و عقربه ای است.

اگر از این متن لذت بردید و استفاده کردید خوشحال میشم که اینستاگرام من را دنبال کنید:

اینستاگرامghamkhari24

می توانید در بعد از این مطلب، مطالب دیگر از مبانی برق را ببینید.

خیلی ممنونم که تا اینجای مطلب همراه من بودید.

لطفا از مطالب دیگر در وبسایت مطالعه بفرمایید

برای بازدید از مطالب دیگر سایت روی لینک زیر کلیک کنید.

لینک: ghamkhari24.com

حتما مطلب جریان الکتریکی در نوار زیر مطالعه کنید.

نویسنده: سید امیرعلی غمخواری

اگر هر سوال درباره ولتاژ داشتید در بخش زیر در نظرات سوال خود را بپرسید یا اینکه به تلگرام برای سوال مراجعه کنید.