باتری به عنوان یک منبع انرژی الکتریکی که از یک یا چند سلول الکتروشیمیایی تشکیل شده است، برای تامین انرژی اتصالات الکتریکی خارجی به وسایلی مانند چراغ قوه، ماشین های الکتریکی و تلفن های همراه تعریف می شود. باتری دارای یک ترمینال مثبت به نام کاتد و یک پایانه منفی به نام آند است.
بسیاری از ما اصطلاحات باتری و سلول را به جای هم استفاده می کنیم، اما آنها کمی متفاوت هستند. یک باتری معمولاً حاوی انرژی الکتریکی است که از یک شرکت تامین می شود و به راحتی از یک منبع خارجی قابل شارژ است. یک سلول از منابع شیمیایی انرژی مانند گاز طبیعی، گازوئیل یا پروپان تشکیل شده است. یک سلول این منابع را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و نیرو تولید می کند.
انرژی الکتریکی اغلب در کاربردهای مختلفی مانند رادیو، رایانه، تلویزیون، تلفن و قطارهای پرسرعت استفاده می شود. از انرژی الکتریکی در تولید نور و گرما نیز استفاده می شود. انتقال انرژی نتیجه جریان الکترون است. مدار الکتریکی نامی است که به مسیر کاملی که بارها در آن جریان دارند داده می شود. بیایید حفاری کنیم و بیشتر بدانیم.
اهداف یادگیری
تا پایان این مبحث، انتظار می رود که؛
مدارهای ساده
مدار یک حلقه بسته است که الکترون ها می توانند در آن حرکت کنند. تا زمانی که یک مدار کامل نباشد (یک دایره کامل بسازد)، الکترون ها نمی توانند حرکت کنند، بنابراین نام مدار است.
مدار الکتریکی مسیری است که جریان الکتریکی از طریق آن منتقل می شود. این شامل: دستگاهی که انرژی می دهد مانند سلول، ژنراتور یا باتری، دستگاه هایی که از جریان استفاده می کنند مانند مشعل یا لامپ، و سیم های اتصال دهنده.
برای راه اندازی یک مدار ساده، به یک لامپ، سیم های اتصال، یک باتری و یک کلید نیاز دارید.
وقتی سوئیچ بسته است، لامپ روشن می شود، اما وقتی کلید باز است، لامپ روشن نمی شود. لامپ هنگامی که مدار بسته است روشن می شود زیرا بارها از طریق آن جریان دارند. نرخ جریان بارها (در واحد زمان) به عنوان جریان الکتریکی شناخته می شود. آمپر (A) واحد SI جریان است.
I = Q ∕ t در جایی که من جریان را نشان می دهم، Q نشان دهنده بار بر حسب کولن و t نشان دهنده زمان بر حسب ثانیه است.
مثلا،
مقدار جریانی را که از یک لامپ می گذرد وقتی 300 کولن بار به مدت 2.5 دقیقه از آن عبور می کند محاسبه کنید.
راه حل
در اینجا ما 2.5 دقیقه را با ضرب آن در 60 (به عنوان 1 دقیقه = 60 ثانیه) به ثانیه تبدیل می کنیم.
I = Q ∕ t = 300 ∕ (2.5 x 60) = 2 A
یک مدار جریان الکتریکی امکان حرکت بارها را در یک مسیر کامل زمانی که کلید بسته است، می دهد. به این مدار بسته می گویند. سیم مسی به راحتی اجازه می دهد تا بارهای الکتریکی جریان یابد. سیم ها را می توان با یک ماده عایق مانند لاستیک برای جلوگیری از برق گرفتگی کاربر پوشاند. منبع انرژی الکتریکی در مدار سلول است و جریان بارها را در اطراف مدار حفظ می کند.
هنگامی که سوئیچ با وارد کردن شکاف باز می شود، جریان شارژ متوقف می شود. سپس گفته می شود که مدار باز است. اتصال شل قطعات یا سیم ها باعث باز شدن یا شکستن مدار می شود.
نمادهای الکتریکی مورد استفاده در مدارهای ترسیمی
نیروی الکتروموتور و تفاوت پتانسیل
هدف یک باتری یا سلول در یک مدار، تامین انرژی برای جریان دادن بارها است. این بر حسب اختلاف پتانسیل (pd) بر حسب ولت اندازه گیری می شود. ولتاژ نیرویی است که الکترون ها را به اطراف مدار فشار می دهد.
تفاوت پتانسیل . این به ولتاژ اندازه گیری شده در باتری یا سلول در هنگام تامین جریان اشاره دارد.
نیروی محرکه الکتریکی . این در یک سلول یا باتری زمانی که جریان را تامین نمی کند اندازه گیری می شود. همچنین با ولت اندازه گیری می شود.
نیروی محرکه الکتریکی اغلب بیشتر از اختلاف پتانسیل است زیرا مقداری از انرژی برای عبور جریان از خود سلول استفاده می شود. ولت از دست رفته نامی است که به تفاوت بین اختلاف پتانسیل و نیروی الکتروموتور داده می شود. ولتاژ در نتیجه مخالفت با جریان بارها در سلول (مقاومت داخلی) از بین می رود.
چیدمان سلول ها
سلول ها را می توان به صورت سری یا موازی مرتب کرد. آرایش سری زمانی است که سلول ها به گونه ای متصل می شوند که پایانه مثبت یکی به پایانه منفی دیگری متصل شود. دو یا چند سلول که به صورت سری به هم متصل شده اند یک باتری را می سازند.
آرایش موازی زمانی است که سلول ها در کنار هم قرار می گیرند. پایانه های مثبت به هم وصل شده اند و پایانه های منفی یکسان.
هادی ها و عایق ها
هادی ها موادی هستند که می توانند الکتریسیته را هدایت کنند. آنها اجازه می دهند جریان الکتریکی از آنها عبور کند. آنها شامل مس، آلومینیوم و نقره هستند.
عایق ها موادی هستند که اجازه نمی دهند بارهای الکتریکی از خود عبور کنند مانند پلاستیک، چوب خشک و لاستیک.
