آشنایی با مفاهیم ولتاژ و جریان و مقاومت

مقدمه

وقتی که وارد دنیای الکترونیک میشویم، سه مفهوم وجود دارد که فهمیدن آن بسیار ضروری و اساسی است. این سه مفهوم، ولتاژ و جریان و مقاومت هستند. دانستن این مفاهیم مقدار مشکل هست. علت این موضوع هم اینه که ما نمیتونیم اون ها رو ببینیم. ما با چشم غیرمسلخ نمیتونیم جاری شدن انرژی و ولتاژ موجود در یک باتری رو ببینیم. به منظور تشخیص انتقال انرژی، ما باید از ابزارهای اندازه گیری مثل مولتی متر، لاجیک آنالایزر یا اسیلوسکوپ استفاده کنیم تا دقیق بفهمیم که حرکت بارها در یک سیستم به چه شکلی اتفاق می افتد. در این آموزش ما قصد داریم، ابتدا با مفاهیم ولتاژ و جریان و مقاومت آشنا بشیم و سپس رابطه بین این سه رو با هم دیگه بررسی کنیم. 

آنچه در این جلسه خواهیم گفت:

  • رابطه ی بین ولتاژ و جریان و مقاومت با بارالکتریکی چیست؟
  • مفهوم ولتاژ و جریان و مقاومت

پیشنهاد میکنم برای فهم بهتر این مطلب، ابتدا جلسات زیر را بخوانید:

بار الکتریکی

الکتریسیته همان حرکت الکترون ها است. با استفاده از الکترون ها ما میتوانیم یک کار را انجام دهیم. لامپ ها، گوشی های تلفن و … همه نتیجه حرکت الکترون ها و انجام یک کار است. 

در دنیای الکترونیک سه مفهوم وجود دارد که ما میخواهیم این سه مفهوم را با استفاده از الکترون ها  و بار الکتریکی توضیح دهیم:

ولتاژ همان تفاوت بار الکتریکی در دو نقطه است.

 جریان در واقع نرخ حرکت بارهای الکتریکی است.  

 مقاومت در واقع، تمایل به جلوگیری از حرکت بارهای الکتریکی ( جریان الکتریکی) است.

وقتی که ما در مورد این سه پارامتر صحبت میکنیم، منظور ما حرکت بارهای الکتریکی است و در واقع رفتار الکترون هاست. یک مدار الکتریکی، یک حلقه بسته است که به الکترون ها برای جا به جایی از نقطه ای به نقطه دیگر کمک میکند. قطعاتی هم که در یک مدار الکتریکی وجود دارند، به ما اجازه کنترل بارهای الکتریکی و انجام کار توسط آن ها را می دهند. 

اجازه بدید وارد اصل مطلب بشیم و این سه مفهوم رو با هم دیگه مرور کنیم. 

ولتاژ

ما ولتاژ را به صورت اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه در یک مدار تعریف می کنیم. یک نقطه بار الکتریکی بیشتری نسبت به نقطه ی دیگر دارد. اختلاف بار الکتریکی بین این دو نقطه را ولتاژ می نامند. واحد اندازه گیری ولتاژ، ولت است.واحد ولت، به افتخار دانشمند ایتالیایی، Alessandro Volta که اولین باتری را اختراع کرده است، نام گذاری شده است. ( اگر چه تحقیقات جدید نشان میدهد که اولین باتری توسط ایرانیان ساخته شده است. ) در مدارات و شماتیک ها و فرمول ها، ولتاژ با حرف “V” نمایش داده می شود. 

ولتاژ و جریان و مقاومت، یک تشابه جذاب با یک منبع آب دارند که باعث فهم راحتتر آنها می شود. در این تشابه، آب به صورت بار الکتریکی، ولتاژ به صورت فشار آب و جریان الکتریکی به صورت حرکت آب ، تشبیه می شود. بنابراین به طور خلاصه خواهیم داشت:

آشنایی با مفاهیم ولتاژ و جریان و قانون اهم

یک مخزن آب که در یک ارتفاع مشخصی از سطح زمین قرار گرفته است را درنظر بگیرید. در پایین این مخزن هم یک شلنگ آب وجود دارد. 

فشار در نقطه انتهایی شلنگ را میتوان به صورت ولتاژ در نظر گرفت. آب موجود در مخزن را به عنوان بارالکتریکی میتوانیم فرض کنیم. آب بیشتر به معنای وجود بار الکتریکی بیشتر است و بار الکتریکی بیشتر، یعنی ولتاژ بیشتر و این یعنی فشار بیشتر. يك باتری چراغ قوه را در نظر بگيريد كه تا زماني كه باتری پر از بار الكتريكی است نور چراغ قوه به شدت می تابد و با گذشت زمان كه بار الكتريكی درون باتری كم مي شود شدت نور هم كم ميشود. توجه کنید که فشار را در نقطه انتهایی شلنگ اندازه گیری میکنیم.

این مخزن آب را میتوانیم به یک باتری تشبیه کنیم. جایی که ما یک مقدار مشخص، انرژی الکتریکی ذخیره میکنیم و در مواقع مورد نیاز، آن را آزاد میکنیم. اگر ما آب مخزن را کمی تخلیه کنیم، فشار آب در نقطه انتهایی شلنگ، کاهش پیدا میکند که ما میتوانیم این موضوع را به صورت کاهش ولتاژ در نظر بگیریم. دقیقا مثل چراغ قوه ای که باتری آن کمی ضعیف شده است و نور کمتری دارد. فشار کمتر به معنای این است که آب کمتری هم جاری میشود که این موضوع ما را به سمت جریان الکتریکی، هدایت می کند

جریان الکتریکی

جریان الکتریکی را میتوان به صورت، میزان آبی که از شلنگ خارج می شود را در نظر گرفت. فشار بیشتر آب به این معناست که آب بیشتری هم از شلنگ خارج می شود و برعکس. ما میتوانیم میزان آب خارج شده از شلنگ در یک مدت زمان مشخص را اندازه گیری کرد. به همین ترتیب میتوان، میزان بار الکتریکی جا به جا شده در یک مدت زمان مشخص، در یک مدار الکتریکی را اندازه گیری کرد. واحد اندازه گیری جریان الکتریکی، آمپر است. یک آمپر را میتوان جا به جایی 1018 * 6.241 الکترون ( یک کولمب ) در یک ثانیه، از یک نقطه از مدار را تعریف کرد. در مدارات الکتریکی جریان الکتریکی را با حرف I نمایش می دهند. 

حال دو مخزن آب را در نظر بگیرید که از دو انتهای این مخزن، دو شلنگ آب خارج شده است. هر دو مخزن، آب یکسانی دارند، اما قطر شلنگ آب در یکی از مخازن از دیگری کمتر است. 

ما میزان فشار آب یکسانی رو در دو انتهای لوله ها احساس میکنیم. اما وقتی آب جاری میشود، نرخ آب خروجی در شلنگ پهن تر، بیشتر از نرخ آب خروجی در شلنگ باریک تر است. به زبان ما، جریان جاری شده از لوله باریک تر، کمتر از جریان جاری شده از لوله پهن تر است. اگر ما میخوایم که نرخ آب جاری شده در دو لوله یکسان بشه، باید میزان آب موجود در مخزن دارای شلنگ باریک تر، بیشتر شود. 

پس همانطور که گفتیم برای این که جریان آب خروجی از دو شلنگ یکسان شود، باید مخزن با شلنگ باریکتر آب بیشتری داشته باشد.  این مفهوم به ما میگوید که برای افزایش جریان باید ولتاژ را افزایش دهیم. 

حال میخواهیم رابطه ی بین ولتاژ و جریان را بدست آوریم. ولی در اینجا یک پارامتر سومی هم وجود دارد که باید آن را در نظر بگیریم. پهنای شلنگ انتهای مخزن. در این شبیه سازی، پهنای لوله را میتوان به مشابه با مقاومت در نظر گرفت. بنابراین نیاز داریم که یک پارامتر دیگر هم به شبیه سازی خودمان اضاه کنیم. این پارامتر پهنای شلنگ است:

مقاومت

دوباره همان دو مخزنی که دارای قطر شلنگ های متفاوتی بودند را در نظر بگیرید. 

طبق صحبت های گفته شده در بالا، در هر لحظه از دو شلنگ با پهناهای متفاوت، آب یکسانی خارج نمی شود. این مفهوم دقیقا همان مقاومت است. شلنگ باریکتر، مقاومت بیشتر در مقابل آب دارد و از آن آب کمتری خارج میشود. 

در دنیای الکترونیک، این موضوع را میتوانیم به صورت مشابه با دو مدار که ولتاژ یکسان و مقاومت متفاوتی دارند، در نظر بگیریم. مداری با مقاومت بالاتر، به بارهای الکتریکی کمتری، اجازه حرکت کردن میدهد. به زبان دیگر در مداری با مقاومت بالاتر، جریان الکتریکی پایین تر است. 

واحد اندازه گیری مقاومت اهم است. یک اهم مقاومت بین دو نقطه از یک رسانا است که اگر اختلاف پتانسیل دو سر آن، 1 ولت باشد، 1 آمپر جریان از آن رسانا بگذرد. در  شماتیک ها و مدارهای الکتریکی، مقاومت ها را  با حرف یونانی “Ω” مشخص می شود که به صورت “اهم” تلفظ می شود. 

26 نظر

  • رحیم

    سلام خسته نباشید بسیار ساده بیان کردید .عالی بود برای من که چند سالی بود این مفاهیم را درست نمیدانستم

    • حامد قاسمی

      با سلام. سپاس از لطف شما.

  • وحید محمدی

    عرض سلام و احترام
    وقت بخیر جناب قاسمی
    عرضی داشتم خدمتتان اگر امکانش هست بفرمایید چظور با جنابعالی مکاتبه داشته باشم.

    ممنون از بابت مطالب مفید و کاربردی که منتشر میکنید

    شاد و سربلند باشید
    تشکر

    • حامد قاسمی

      با سلام خدمت شما. ارتباط با ما صرفا از طریق کامنت ها و بخش تماس با ما امکان پذیر هست.
      سوالات فنی خودتون رو ازبخش کامنت ها بپرسید و سایر موارد هم از بخش تماس با ما.
      با تشکر.
      پیروز باشید .

  • علی رضا حیدری

    سلام تشکر از سایت خوب تون واقعا خیلی مفید بود برام

    یک درس مختصر در باره پرتن نیترن و اتم ندارید مثل همین درس تو ضح کوتاه باشد

    • حامد قاسمی

      با سلام. ما یک جلسه در مورد الکتریسیته منتشر کردیم که در همین مورد هست. البته این جلسه ، جلسه اول اون هست و جلسه دوم اون هم به زودی منتشر خواهد شد. از لینک زیر میتونید به این جلسه دسترسی داشته باشید.
      الکتریسیتهپیروز باشید.

  • سپهر

    آقا دمتون گرم من اصلا اینا رو نمیفهمیدم ولی با این مطالب فوق العاده دیگه فول فول شدم واقعا ممنونم  واقعا    🙂

    • حامد قاسمی

      خواهش میکنم. ممنون از لطف شما.
      موفق باشید.

  • محمد صادق صابری

    سلام  یه سوال من میتونم برا تدریس ام از این  مطلب استفاده کنم ؟؟

    • حامد قاسمی

      با سلام. لطفا از قسمت تماس با ما ، درخواستتون رو اعلام بفرمایید تا تعرفه های مربوط به خرید مطالب به شما اعلام بشه.
      موفق باشید.

  • علی حسین بخشی

    سلام خدا خیرت بده دست مریزاد حقیر کار آموز فنی حرفه ای بخش تعمیر لوازم خانگی هر چه مربی توضیح داد اصول الکتریسیته برایم نا مفهوم بود و الان گیره را شما باز کردید شفاف و پر ثمر بود ، دست شما استاد بزرگوار را از دور میبوسم و اما چه کتابهایی میشه مطالعه کنیم در این رابطه میشه راهنمایی کنید خودتون کتاب یا کلیپ یا پکیچ آموزشی دارید؟

    • حامد قاسمی

      با سلام خدمت شما و تشکر به خاطر نظری که گذاشتید.
      در مورد سوالتون باید عرض کنم که ما خودمون یک مجموعه آموزشی الکترونیک رو داریم رایگان آموزش میدیم و به مرور این آموزش ها رو داریم تکمیل میکنیم که از این لینک این آموزش ها در دسترس هست و شاید برای شما مفید باشه.
      جناب اقای اوژن کی نژاد هم یک مجموعه ای از آموزش الکترونیک آنالوگ آماده کرده اند که شاید بعضی از جلسات اون به درد شما بخوره. این مجموعه از این لینک در دسترس می باشد.
      اما اگه انگلیسی شما خوب هست پیشنهاد من استفاده از دوره هایی هست که در سایت های Coursera و edx است که اساتید خوب دانشگاهی این مفاهیم رو آموزش میدن. در نهایت هم اگه سوالی پیش اومد که براتون نامفهوم و گنگ بود ما در اینجا پاسخگوی شما خواهیم بود.
      ممنون از همراه شما.

  • محسن ثریا

    با عرض سلام ادب و احترام
    حتمابه ساعتی که پیام مینویسم دقت میفرمایید واین به خاطر سایت عالی شماست که تا این موقع بنده رو بیدار نگه داشته
    واقعا باید تشکر کنم و خسته نباشید بگم

    روی ورودی اداپتور لپ تاپ من نوشته
    100-240v , 2.5A و خروجی 19.5v , 6.7A
    واقعا یه لپتاپ 2.5 آمپر جریان میکشه؟
    یعنی مثلا اگه کنتور و فیوز برق ما 15 آمپر هست فقط 6 تا لپتاپ میتونن برق بگیرن؟

    باتشکر

    • قاسم قاسمی

      با سلام خدمت شما دوست عزیز
      ابتدا اینکه برق خانه ها یا به صورت تکفاز است و یا به صورت سه فاز است. هنگامی که برق خانه ما تکفاز باشد معمولا یک فیوز 25 آمپر و یا یک فیوز 32 آمپر دارد و در صورتی که سه فاز باشد سه برابر این مقدار آمپر می کشد یعنی اینکه حدود 75 آمپر جریان می کشد. حال با این تفاسیر چنانچه برق ورودی خانه شما سه فاز باشد که به اندازه کافی آمپر دارید ولی در صورتی که تکفاز باشد فقط می توانید به اندازه 25 آمپر و یا 32 آمپر جریان مصرف کنید. حال این 25 آمپر می تواند روشن شدن همزمان 10 یا 15 لب تاپ باشد و یا کولر و… البته در صورتی که آمپر مصرفی از این مقدار تجاوز کند فیوز عمل می کند و از مشکلات بعدی جلوگیری می کند. همچنین لپ تاپ ها هم کمتر از مقدار ذکر شده آمپر مصرفی دارند.
      موفق باشید

  • علی غلامی

    با سلام خدمت شما.آداپتور ریش تراشم خراب شده.روش هم اینو نوشته
    100-240V~50/60Hz 9w
    15V _~5.4W
    اصلا وقتی هم سالم بود ضعیف کار میکرد آداپتور با چه ولتاژ و آمپری براش بگیرم که قویتر بشه.ممنون میشم جوابمو بدین

    • قاسم قاسمی

      سلام جناب غلامي
      اطلاعاتي كه روي هر دستگاهي نوشته مي شود بر اساس قطعات داخلي آن دستگاه است و نمي توان بدون تغيير قطعات داخلي آن را تغيير داد. تمامي آداپتورهايي كه شركت هاي سازنده براي تجهيزاتشان پيشنهاد مي د هند بر اساس همين قطعات داخلي بكار رفته مي باشد بنابراين بهترين انتخاب براي آداپتور شما همان اطلاعاتي است كه خودتان ذكر كرديد در غير اين صورت به قطعات داخلي دستگاه آسيب مي رسد.
      موفق باشيد

  • حسن بیگلوئی

    سلام، از آنجایی که جریان آب در سیستم انتقال آب نسبت به جریان الکترون ها در مدار الکتریکی ملموس تر است، لذا یک تشبیه بسیار خوبی برای یادگیری فرزندان کشورمان در زمینه الکترونیک و الکتریسیته می باشد که امروزه این مطالب جزء لاینفک زندگی ماشینی است. از شما بسیار ممنون و متشکرم.

  • کیا

    سلام.میخوام پیزو الکتریک بخار سرد راه اندازی کنم میشه خیلی ساده واسم بگید چکار کنم.قطعات چی لازم داره؟؟؟؟ ممنون از لطفتون

    • حامد قاسمی

      با سلام خدمت شما.
      برای راه اندازی این پیزوالکتریک بخار سرد شما به یک منبع تغذیه نیاز دارید که مقدار ولتاژ و جریان اون با توجه به نوع ماژول انتخابی شما بستگی داره و در اکثر فروشگاه ها هم منبع تغذیه متناسب با اون قرار داده شده.
      موفق باشید.

  • معصومی

    سلام
    با تشکر از مطالب ارائه شده
    آیا امکان خرید مطالب شما جهت ارائه در کلاسهای آموزشی وجود داره؟

    • حامد قاسمی

      سلام. بله. لطفا از بخش تماس با ما درخواست خودتون رو بدید تا در اسرع وقت بررسی و به شما اعلام بشه

  • سعید

    خیلی کمک کرد ممنون

  • يوسف

    درود بر شما استاد بزرگوار عالي بود سپاسگذارم…

  • افشین غفوری.عضو تیم رباتیک کازرون

    عالی

  • حسین

    ّبسیار عالی بود تشکر می کنم

  • نوشتن نظر

    نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

    اضافه کردن تصویر ( فقط فرمت jpg)