تعریف برق و الکترونیک

تولید برق:
همان طور که الکتریسیته می تواند مغناطیس ایجاد کند، مغناطیس نیز می تواند الکتریسیته تولید کند. داخل دینام کمی شبیه موتور الکتریکی است.

هنگامی که دوچرخه خود را پدال می زنید، گشتاوری که روی چرخ وجود دارد دینام را می چرخاند. درون دینام، یک هسته سنگین وجود دارد که با سیم آهنی محکم بسته شده است (دقیقاً مانند داخل موتور).

هسته آزادانه در داخل آهن ربای ثابت می چرخد. هنگام رکاب زدن، هسته درون این آهن ربای خارجی می چرخد و برق تولید می کند. برق از دینام خارج می شود و لامپ دوچرخه را روشن می کند.

ژنراتورهای الکتریکی مورد استفاده در نیروگاه ها دقیقاً به همان شیوه کار می کنند، فقط در مقیاس بسیار بزرگ تر.

این ژنراتورهای بزرگ به جای اینکه از پاهای شخصی نیرو بگیرند، با نیروی حاصل از بخار حرکت می کند. بخار حاصل از سوزاندن سوخت یا واکنش های هسته ای است.

نیروگاه ها می توانند مقدار زیادی برق تولید کنند، اما مقدار زیادی از انرژی زیادی را که تولید می کنند تلف می کنند. این انرژی باید از نیروگاه به خانه ها، دفاتر و کارخانه هایی که کیلومترها دورتر هستند، منتقل شود.

تولید برق در نیروگاه و رساندن آن به یک ساختمان دوردست می تواند تا دو سوم انرژی را که در ابتدا در سوخت وجود داشت، هدر دهد!

مشکل دیگر نیروگاه ها تولید برق از طریق سوزاندن «سوخت های فسیلی» مانند زغال سنگ، گاز یا روغن است.

این سوخت ها آلودگی ایجاد می کنند و به مشکلی معروف به گرم شدن کره زمین منجر می شوند. مشکل دیگر سوخت های فسیلی این است که منابع محدودی اند و در حال اتمام هستند.

روشهای دیگری نیز برای تولید انرژی وجود دارد که دارای کارایی بیشتر و آلودگی کمتری هستند و در گرم شدن کره زمین تأثیر زیادی ندارند. به این نوع انرژی، انرژی تجدیدپذیر گفته می شود، زیرا می تواند تا بی نهایت دوام داشته باشد.

نمونه هایی از انرژی های تجدید پذیر شامل توربین های بادی و انرژی خورشیدی است. برخلاف نیروگاه های بزرگ برق، آن ها اغلب روش های بسیار کارآمدتری برای تولید برق هستند. از آنجا که می توان آن ها را نزدیک به محل مصرف برق قرار داد، انرژی کمتری برای انتقال انرژی هدر می رود.

برق و الکترونیک:
تصویر زیر یک ترانزیستور (یک قطعه الکترونیکی معمولی) روی برد مدار چاپی را نشان می دهد. قطعاتی از این دست درست مثل ماشین های لباسشویی با برق کار می کنند، اما با جریان و ولتاژ بسیار کمتر.

برق مربوط به جریان های نسبتاً زیاد انرژی الکتریکی برای مواردی مانند ماشین لباسشویی یا تأمین برق مته است.

الکترونیک نوع متفاوتی از برق است که به کنترل کارها با استفاده از جریان های بسیار کم برق مربوط می شود.

فرض کنید ماشین لباسشویی الکترونیکی دارید. جریان زیاد از برق از پریز برق (منبع تغذیه) برای چرخاندن درام و گرم شدن آب مورد استفاده قرار می گیرد.

جریان کمتری از برق اجزای الکترونیکی در واحد برنامه ریزی شده ماشین لباسشویی به کار می رود. این جریان های کوچک جریان های بزرگ تر را کنترل کرده و باعث چرخش درام به جلو و عقب می شوند، منبع آب را باز و بسته می کنند و غیره.

قدرت برق:
قبل از اختراع برق، مردم مجبور بودند در هر کجا و هر زمان که احتیاج داشته باشند انرژی تولید کنند. بنابراین، آن ها مجبور بودند آتش چوب یا زغال سنگ درست کنند تا خانه هایشان را گرم کنند یا غذا بپزند. اختراع برق همه این ها را تغییر داد.

این بدان معناست که می توان انرژی را در یک مکان تولید کرد و سپس در فواصل طولانی تا هر کجا که لازم بود تأمین کرد. مردم دیگر نگران تولید انرژی برای گرم کردن یا پخت و پز نیستند و تنها کاری که باید انجام دهند این است که برق را روشن کنند.

نکته خوب دیگر در مورد برق این است که مانند یک «زبان» مشترک است که تمام وسایل مدرن می توانند از آن استفاده کنند.

شما می توانید با استفاده از انرژی موجود در بنزین اتومبیل رانندگی کنید یا می توانید با استفاده از زغال چوب در باغ خود کبابی بپزید، اما نمی توانید ماشین خود را با زغال روشن کنید یا غذا را با بنزین بپزید. اما برق کاملاً متفاوت است.

می توانید با آن آشپزی کنید، اتومبیل را با آن برانید، خانه خود را با آن گرم کنید و تلفن همراه خود را با آن شارژ کنید. این زیبایی و قدرت برق عالی است: انرژی برای همه، در همه جا و همیشه!

اندازه گیری برق:
می توان برق را به روش های مختلف اندازه گیری کرد، اما چند سنجه از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند که در ادامه آن ها را معرفی می کنیم. برای اندازه گیری ولتاژ، جریان و مقاومت می توانید از یک مولتی متر دیجیتال مانند تصویر زیر استفاده کنید.

ولتاژ:
ولتاژ نوعی نیروی الکتریکی است که باعث می شود الکتریسیته از طریق یک سیم حرکت کند و آن را برحسب ولت اندازه گیری می کنیم.

هرچه ولتاژ بیشتر باشد، جریان بیشتری تمایل به گذر دارد. بنابراین یک باتری اتومبیل 12 ولتی به طور کلی جریان بیشتری از یک باتری چراغ قوه 1٫5 ولتی تولید می کند.

جریان:
ولتاژ به خودی خود به جایی نمی رود و صحبت در مورد گذر ولتاژ از هر چیزی کاملاً اشتباه است. آنچه از سیم در مدار حرکت می کند، جریان الکتریکی است: یک جریان ثابت الکترون که برحسب آمپر اندازه گیری می شود.

توان:
ولتاژ و جریان با هم به ما انرژی الکتریکی می دهند. هرچه ولتاژ بیشتر و جریان بیشتر باشد، توان الکتریکی بیشتری نیز خواهیم داشت. توان الکتریکی را در واحدهایی به نام وات اندازه گیری می کنیم. وسیله ای که از 1 وات مصرف می کند، در هر ثانیه 1 ژول انرژی صرف می کند.

توان الکتریکی در مدار برابر با حاصل ضرب ولتاژ در جریان است (به عبارت دیگر: وات = ولت × آمپر). بنابراین اگر یک لامپ 100 واتی دارید و می دانید منبع تغذیه شما 230 ولت است (ولتاژ خانگی رایج در ایران)، جریان باید 0٫4 = 100/230 آمپر باشد.

انرژی:
توان اندازه گیری میزان انرژی در هر ثانیه است. برای اطلاع از میزان کل انرژی مورد استفاده یک دستگاه الکتریکی، باید توان مصرفی آن در ثانیه را در کل ثانیه هایی که برای آن استفاده می کنید ضرب کنید.

نتیجه ای که می گیرید برحسب «واحد توان × زمان» اندازه گیری می شود که اغلب به یک واحد استاندارد به نام کیلووات-ساعت تبدیل می شود.

اگر از توستر برقی با توان 1000 وات (1 کیلووات) برای یک ساعت کامل استفاده کنید، 1 کیلووات ساعت انرژی مصرف کرده اید.

می توانید از همان مقدار انرژی برای استفاده از توستر 2000 واتی به مدت 0٫5 ساعت یا لامپ 100 واتی برای 10 ساعت بهره گیری کنید.