دانلود مقاله مقاومت و الکتریسیته ساکن

ترانزیستور از ویکی‌پدیا، دایره المعارف آزاد.

معرفی ترانزیستور را معمولا به عنوان یکی از قطعات الکترونیک می شناسند.

ترانزیستور یکی از ادوات حالت جامد است که از مواد نیمه رسانایی مانند سیلیسیم (سیلیکان) ساخته می شود.

کاربرد ترانزیستور هم در مدارات الکترونیک آنالوگ و هم در مدارات الکترونیک دیجیتال کاربردهای بسیار وسیعی دارد.

در آنالوگ می توان از آن به عنوان تقویت کننده یا تنظیم کننده ولتاژ (رگولاتور) و ...

استفاده کرد.

کاربرد ترانزیستور در الکترونیک دیجیتال شامل مواردی مانند پیاده سازی مدارهای منطقی، حافظه ها، سوئیچ کردن و ...

می شود.

عملکرد ترانزیستور از دیدگاه مداری یک عنصر سه پایه می باشد که با اعمال یک سیگنال به یکی از پایه های آن میزان جریان عبور کننده از دو پایه دیگر آن را می توان تنظیم کرد.

برای عملکرد صحیح ترانزیستور در مدار باید توسط المان های دیگر مانند مقاومت ها و ...

جریان ها و ولتاژ های لازم را برای آن فراهم کرد و یا اصطلاحا آن را بایاس کرد.

انواع دو دسته مهم از ترانزیستورها BJT (ترانزیستور دوقطبی پیوندی) و FET (ترانزیستور اثر میدانی) هستند.

ترانزیستور دوقطبی پیوندی در ترانزیستور دو قطبی پیوندی با اعمال یک جریان به پایه بیس جریان عبوری از دو پایه کلکتور و امیتر کنترل می شود.

ترانزیستورهای دوقطبی پیوندی در دونوع npn و pnp ساخته می شوند.

بسته به حالت بایاس این ترانزیستورها ممکن است در ناحیه قطع، فعال و یا اشباع کار کنند.

ترانزیستور اثر میدانی در ترانزیستور اثر میدانی با اعمال یک ولتاژ به پایه گیت میزان جریان عبوری از دو پایه سورس و درین کنترل می شود.

ترانزیستور اثر میدانی بر دو قسم است: نوع n یا N-Type و نوع p یا P-Type.

از دیدگاهی دیگر این ترانزیستورها در دو نوع افزایشی و تخلیه‌ای ساخته می شوند فلیپ فلاپ درالکترونیک و کامپیوتر، فلیپ فلاپ یک نوع مدار دیجیتال است که می تواند به عنوان یک بیت حافظه عمل کند.

یک فلیپ فلاپ می تواند شامل دو سیگنال ورودی، صفر یا یک در پایه ورودی باشد.

ضمنا یک فلیپ فلاپ دارای یک پایه زمانی(clock) و یک خروجی(out put) و دو پایه set و reset می باشد.

بعضی از فلیپ فلاپ ها شامل یک پایه clear می باشند که خروجی را دوباره راه اندازی(reset)می کنند.

(در واقع فیلیپ فلاپ ها یکی از انواع مدارات مجتمع Ic)) هستند که برای کار به اتصالات تغذیه و زمین نیاز دارند.) تغییرات پالسهای ورودی که منظور همان صفر و یک دیجیتال می باشند، بهمراه پایه clock سبب تغییرات در خروجی می شوند.

(عملا هر تغییری در وضعیت خروجی، به طور همزمان وابسته به تغییرات پالس در پایهclock است.

مشخصات آیسی های فلیپ فلاپ ها مثلا پایه های ورودی، خروجی و بقیه پایه ها توسط کارخانه های سازنده در دفترچه هایی تحت عنوان دیتاشیت(data sheet) قرار می گیرند.) فلیپ فلاپ ها انواع متفاوتی دارند که این انواع مختلف عبارتند از: فلیپ فلاپ SR فلیپ فلاپ JK فلیپ فلاپ T فلیپ فلاپ D فلیپ فلاپ SR مدار داخلی یک فلیپ فلاپ SR با استفاده از گیت NOR فلیپ فلاپ SR یک المان فیزیکی است که می تواند به عنوان یک عنصر تاخیر دهنده به کار گرفته شود.

این المان فیزیکی دارای دو ورودی به نام های R و S می باشد و دو خروجی دارد که یکی متمم دیگری است.

طرز کاراین فلیپ فلاپ در جدول صحت به این شکل است که وقتی عملکرد مدار را بررسی می کنیم اگر S=1 و R=0 باشد، اصطلاحا می گویند مدار set است یعنی خروجی آن 1 شده است.

اگر پس از آن S=0 شود، مدار در وضعیت set باقی می ماند ولی اگر R=1 شود اصطلاحا می گویند مدار Reset شده است یعنی خروجی در این لحظه صفر است، و اگر در این لحظه R=0 شود مدار در حالت Reset باقی می ماند.

بنابراین R=0 و S=0 در خروجی نشان می دهد که کدامیک از S یا R آخرین بار برابر 1 بوده است.

یعنی مدار آخرین وضعیت غیر صفر ورودی را به خاطر سپرده است.

مطابق جدول کارنو اگر R و S همزمان در حالت 1 قرار گیرند مدار در حالت نامشخص خواهد بود.

به این خاطر مدارهای دارای فلیپ فلاپ SR را طوری طراحی می کنند که هیچ گاه ورودی های S و R همزمان برابر 1 نشود.

این مورد محدودیتی برای فلیپ فلاپ SR است، که در فلیپ فلاپ JK این نقص برطرف شده است.

فلیپ فلاپ JK این عنصر تاخیر دهنده دارای دو ورودی به نام J و K می باشد و دو خروجی آن یکی متمم دیگری است و در آن محدودیت فلیپ فلاپ SR را رفع کرده اند و دو ورودی J=1 و 1=K برای این مدار قابل قبول است.

در این فلیپ فلاپ همانند نوع SR ورودی تمام صفر یعنی J=0 و K=0 تاثیری در حالت خروجی فلیپ فلاپ ندارد و همان حالت قبلی حفظ می شود.

ولی اگر J=1 و 1=K باشد یک ورودی قابل قبول است که باعث تغییر حالت در مقدار خروجی می شود.

مدار داخلی یک فلیپ فلاپ JK فلیپ فلاپ T مدار داخلی یک فلیپ فلاپ T این عنصر تاخیر دهنده دارای یک ورودی به نام T است و دو خروجی به صورت Y و متمم آن دارد.

چنانچه T=1 شود باعث تغییر در خروجی می شود یعنی اگر خروجی صفر باشد مقدار آن یک می شود و برعکس اگر خروجی یک باشد مقدار آن صفر می شود.

این فلیپ فلاپ را به این خاطر فلیپ فلاپ جهشی نیز می نامند.

فلیپ فلاپ T همانند فلیپ فلاپ JK است که دو ورودی آن از یک متغیر مقدار می گیرد یعنی یا هر دو J و K مقدار صفر و یا هر دو مقدار یک دارند.

به این ترتیب در مواقعی یک است، ایجاد جهش می کند.

فلیپ فلاپ D مدار داخلی یک فلیپ فلاپ D این مدار تاخیر دهنده شبیه به یک عنصر تاخیر دهنده ساعت عمل می کند به این ترتیب که هر ورودی به آن می دهیم در یک فاصله زمانی مشخصی بعدا همان ورودی را به صورت خروجی دریافت می کنیم.

از این رو این فلیپ فلاپ را فلیپ فلاپ تاخیر (Delay) می نامند.

این فلیپ فلاپ یک ورودی به نام D دارد.

نگاه اجمالی پتانسیل سنج ، وسیله‌ای الکتریکی است که از قطعه سیمی مقاوم (یا از ماده مقاوم الکتریکی) با مقاومت R تشکیل شده است و روی آن یک سر اتصال لغزنده قرار دارد.

که با سیم اتصال الکتریکی برقرار می‌کند و معمولا در آزمایشگاه برای تنظیم و کنترل جریان از یک مقاومت متغیر استفاده می‌شود.

پتانسیل منبع در سه محل اتصال الکتریکی دارد.

عبارت است از نقطه A و B در دو سر سیم مقاوم و سر اتصال لغزنده T، پیچ تنظیم صدای رادیو یا وسایل صوتی دیگر ، پتانسیل سنجی ساده و ارزان قیمت است.

اما پتانسیل سنج دقیق وسیله‌ای گرانقیمت است که برای اندازه‌گیری ولتاژ با دقت بسیار زیاد بکار برده می‌شود.

اساس کار پتانسیومتر اگر اتصال بین نقطه A و T برقرار شود، این وسیله به یک مقاومت قابل تنظیم یا رئوستا تبدیل می‌شود.

مقاومت بین نقطه‌های A و T و شکل R1 نشان داده می شود.

با حرکت سر اتصال لغزنده T در طول سیم مقاوم ، از سر اتصال A تا سر اتصال B ، مقاومت R1 از صفر تا مقدار R تغییر می‌کند.

نام پتانسیل سنج از آنجا گرفته شده است که این وسیله می‌تواند مقادیر مختلف اختلاف پتانسیل الکتریکی که یا ولتاژ ، میان سر اتصال T و یکی از دو سر سیم پتانسیل سنج (مثلا نقطه A) را بسنجد.

فرض کنید باتری با نیروی محرکه الکتریکی V به دو سر A و B ، وصل شده است.

مقاومت بین A و T را R1 و مقاومت بین B و T را R2 می‌گیریم.

به این ترتیب ، این دو مقاومت یک تقسیم کننده ولتاژ محسوب می‌شود.

ولتاژ میان دو سر اتصال A و T را VTA کسری از ولتاژ میان A و B که VBA است.

در این صورت مقاومت R1 + R2 ثابت و برابر با مقاومت پتانسیل سنج ، R است.

هنگامی که لغزنده در طول سیم مقاوم حرکت می‌کند، مقاومت R1 از صفر تا R و ولتاژ VTA بیان نقطه‌های A و T از صفر تا VRA تغییر می‌کند.

این کار ، روش ساده‌ای برای تولید ولتاژ متغیر با استفاده از ولتاژ ثابت است.

مثال کاربردی در مورد پیچ تنظیم صدای رادیو ، ولتاژ VBA داده شده به پتانسیل سنج ، ولتاژی با بسامد صوتی متناظر با موج صوتی است.

مقدار متغیر ولتاژ دو سر اتصال پتانسیل سنج (VTA) به بلندگو داده می‌شود.

(از طریق تقویت کننده رادیو) و با حرکت لغزنده شدت صوتی که از رادیو می‌شنویم، تغییر می‌کند.

پتانسیومتر دقیق در پتانسیل سنجهای دقیق ، نسبت مقاومتهای R1 و R1 با دقت زیاد قابل تنظیم است.

در این نوع وسایل ، یک باتری با ولتاژ V از طریق رئوستای r به پتانسیل سنج وصل می‌شود.

و رئوستا تا جایی میزان می‌شود که ولتاژ VBA مقدار معین و دقیقی (مثلا 1.6000 ولت) داشته باشد.

هنگامی که ولتاژ نامعلوم Vx را از طریق گالوانومتر به سر اتصال T اعمال می‌کنیم.

نسبت R1/R را آنقدر تغییر می‌دهیم تا گالوانومتر عبور هیچ جریانی را نشان ندهد.

در این شرایط ، ولتاژ Vx برابر است با (VBA(R1/R.

روش درجه بندی ولتاژ برای درجه بندی ولتاژ VBA ، پیل استانداردی را با ولتاژ دقیقا معلوم به جای Vx قرار می‌دهیم، نسبت R1/R متناظر با این ولتاژ را تنظیم ، رئوستای r را برای جریان صفر گالوانومتر میزان می‌کنیم.

با استفاده از پتانسیل سنج بسیار دقیق می‌توان ولتاژها را تا پنج رقم با معنی و تا حد میلی ولت هم اندازه ‌گیری کرد.

اما ، فرآیند اندازه گیری با پتانسیل سنج کند و دستگاه اندازه ‌گیری هم پر حجم است.

در حال حاضر ، بیشتر اندازه گیریهای دقیق ولتاژ با استفاده از ولت سنجهای رقمی و دقیق انجام می‌گیرند.

پتانسیل سنج را برای درجه بندی ولت سنج رقمی می‌توان بکار برد.

آزمایش تامسون تامسون در آزمایشی که در سال 1913 انجام داد، گاز نئون را به وسیله الکترونهای پر انرژی کاتدی گلوله باران کرد.

اتمهای برانگیخته شده نئون با از دست دادن یک الکترون به یونهای تبدیل شدند.

با سرعت دادن به این یونهای مثبت در میدان الکتریکی و سپس منحرف کردن مسیر آنها در میدان مغناطیسی، مشاهده شد که مقدار انحراف یونهای یکسان نیست، بلکه سه لکه رنگین نزدیک به یکدیگر بر صفحه فلوئورسان پدید می‌آورند.

قاعده کلی این است که هر چه ذره متحرک سنگین‌تر باشد، دچار انحراف کمتری می‌شود.

بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که این یونهای گازی از سه نوع اتم نئون پدید آمده‌اند که ساختمان الکترونی یکسان داشته ولی در جرم با یکدیگر متفاوت هستند، بدینسان مفهوم ‹‹ ایزوتوپ›› پیشنهاد شد و یک پایه مهم دیگر از تئوری اتمی دالتون فرو ریخت زیرا ثابت شد که اتمهای یک عنصر ممکن است یکسان نباشند!

رادرفورد برای تفسیر علت تفاوت جرم ایزوتوپهای نئون، وجود ذره بنیادی و خنثای ‹‹ نوترون›› را پیش بینی کرد که 12سال بعد به وسیله چادویک به طریق تجربی به اثبات رسید.

نگاهی اجمالی هرگاه از یک سیم پیچ که دارای هسته آهنی است، جریان الکتریکی عبور کند، هسته سیم پیچ آهنربا می‌شود.

از این خاصیت برای قطع و وصل مدارها استفاده می‌شود.

جزئی که این عمل را انجام می‌دهد، رله نامیده می‌شود.

بطور کلی رله‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند: رله ضربه‌ ای رله ضربه‌ای تشکیل شده است از یک بوبین با هسته آهنی که یک اهرم در بالای آن قرار دارد.

وقتی ولتاژ به بوبین وصل می‌شود، اهرم به طرف هسته کشیده می‌شود.

در انتهای اهرم یک زائده پلاستیکی وجود دارد.

در مقابل این زائده یک چرخ دنده به اندازه 8/1 دور دوران می‌کند.

در زیر این چرخ دنده کنتاکتی وجود دارد که با چرخش چرخ دنده قطع و وصل می‌شود.

طریقه قطع و وصل به این ترتیب است که روی محور چرخ دنده یک مکعب وجود دارد که هنگام دوران ، در یک مرحله سطح صاف مکعب و در مرحله بعد راس مشترک بین دو سطح جانبی مکعب روی کنتاکت قرار می‌گیرد و به این ترتیب مدار را قطع و وصل می‌کند.

رله ضربه‌ای تشکیل شده است از یک بوبین با هسته آهنی که یک اهرم در بالای آن قرار دارد.

طرز اتصال یک رله ضربه‌ای بسیار ساده است.

معمولا این رله‌ها با ولتاژ 220 ولت کار می‌کنند.

غالبا در داخل رله یک طرف بوبین به یک طرف کنتاکت اتصال داده شده است که در این حالت تعداد ترمینالهای خروجی رله سه عدد است.

برای اتصال رله ضربه‌ای به مدار از شستی استارت استفاده می‌کنند.

مقدار جریان مجاز کنتاکتهای داخلی رله بوسیله کارخانه سازنده روی آن نوشته می‌شود.

همچنین نقشه اختصاری اتصال رله نیز روی آن ترسیم می‌شود.

اگر شما با علائم اختصاری نقشه آشنایی داشته باشید، به آسانی می‌توانید نقشه حقیقی رله را از روی نقشه اختصاری آن که بوسیله کارخانه داده شده است، ترسیم کنید.

رله زمانی رله‌های زمانی در انواع مختلف و با ساختمانهای گوناگونی ساخته می‌شوند.

در گذشته برای این که تعدادی لامپ را از چند نقطه خاموش و روشن کنند، از کلید تبدیل به همراه کلید صلیبی استفاده می‌کردند (مثلا در راهروهای طویل و دارای خروجی‌های متعدد و یا در راه پله‌های ساختمانهای چندین طبقه)، اما امروزه کلید صلیبی کمتر شاخته می‌شود و در بازار موجود نیست و به جای آن در چنین مواردی از نوعی رله زمانی استفاده می‌شود که به آن رله راه پله می‌گویند.

در مدار روشنایی راه پله با رله زمانی ، با فشار به یک شستی که جای کلید بکار گرفته شده است، رله شروع به کار کرده و لامپهای راه پله روشن می‌شوند و پس از گذشت زمان معینی خاموش می‌گردند.

بر روی رله‌های راه پله معمولا دکمه‌ای وجود دارد که سه حالت خاموش ، روشن دائم و روشن زمانی توسط آن انتخاب می‌شود.

حالت خاموش برای روز است، حالت روشن دائم برای مواقعی از شب که رفت آمد زیاد است، استفاده می‌شود و حالت روشن زمانی برای اوقاتی از شب که رفت آمد کم است، در نظر گرفته شده است.

رله در حالت روشن ، زمان معینی که روی آن تنظیم شده است، لامپها را روشن نگه می‌دارد.

معمولا زمان تنظیمی به گونه‌ای است که فرد پس از ورود به راه پله بتواند در روشنایی لامپها به در منزل برسد.

رله‌های زمانی در دو نوع ساده و تاخیری هستند.

معمولا هر رله دارای کنتاکتهایی است که در شرایط عادی (تحریک نشده) باز یا بسته‌اند.

زمانی که رله عمل می‌کند، کنتاکتهای باز آن بسته و کنتاکتهای بسته آن باز می‌شود.

به این ترتیب می‌توان با استفاده از این کنتاکتها مداری را قطع یا وصل کرد.

هنگامی که یک رله زمانی ساده را تحریک می‌کنیم، این رله پس از گذشت زمان تنظیم شده روی آن ، تغییر حالت داده و عمل قطع و وصل را انجام می‌دهد و تا زمانی که تحریک رله را قطع نکنیم، در این حالت باقی می‌ماند.

با قطع تحریک ، رله به حالت اول برمی‌گردد.

رله تاخیری به این صورت عمل می‌کند که وقتی آن را تحریک می‌کنیم، بلافاصله کنتاکتهای رله تغییر حالت داده و مدار را وصل می‌کنند.

پس با گذشت زمان تنظیم شده ، مجددا رله به حالت اول خود برمی‌گردد.

به این ترتیب معلوم می‌شود که رله‌های راه پله از نوع تاخیری هستند.

دید کلی مصرف زیاد لامپ‌های رشته‌ای و نیز داغ شدن سریع آنها که خرابی زودرس و سوختن لامپ را سبب می‌شد، باعث شد که لامپهایی با کیفیت و بازده بالایی تولید گردد.

لامپهای جدیدی ساخته شدند که مشکل لامپهای رشته‌ای را نداشتند.

این لامپها با توان خروجی بالا و نور زیاد ، درصد بیشتری از انرژی الکتریکی را به نورانی تبدیل می‌کنند.

امروزه این لامپها تحت عنوان لامپهای مهتابی معروف هستند.

ساختمان لامپ لامپ مهتابی ، لوله تخلیه الکتریکی گازی است که نورش به شیوه تازه‌ای افزایش داده شده است و می‌توان از آن برای روشنایی منازل استفاده نمود.

سطح داخلی جدار لامپ با نمکهای فلزی فلورنست یا فسفرسنت مانند تنگستات کلسیم ، سولفید روی ، سیلیکات روی ، و ...

پوشیده شده است.

لامپ از بخار جیوه با فشار خیلی کم پر شده است.

مکانیزم کار لامپ الکترونهایی که از الکترودهای گداخته لامپ خارج می‌شوند با اتمهای جیوه داخل لامپ برخورد کرده و باعث تابشی آنها می‌شود.

بخش عمده‌ای از این تابش ، پرتوهای نامرئی فرابنفش می‌باشد.

بخش قابل روئیت پرتوهای بخار جیوه در ناحیه سبز و آبی طیف مرئی واقع است که نور ضعیفی را می‌دهد.

نور فرابنفش با ماده فلورسنت که دیواره لوله از این ماده پوشیده شده ، برخورد کرده و موجب خروج نور با طول موج بلندتر و در ناحیه قابل روئیت طیف می‌شود.

به عبارت دیگر پوشش داخلی لامپ ، پرتوهای نامرئی را به نور مرئی تبدیل می‌نماید.

استارت لامپ لامپ مهتابی بایستی با یک خود القا (سیم پیچ) همراه باشد تا در روشن شدن لامپ کمک کند.

برای روشن شدن لامپ از یک استارت زن ( لامپ کوچک جرقه زدن) استفاده می‌شود که اتصال حرارتی دارد و به طور موازی با لامپ اصلی در مدار قرار می‌گیرد.

هنگامی که جریان برقرار می‌گردد ابتدا لامپ الکتریکی (استارت زن) روشن شده و موجب گرم شدن نوار دوفلزی گردیده و اتصال را برقرار می‌کند.

در نتیجه ، این لامپ الکتریکی اتصال کوتاه می‌کند و از کاتدهای لامپ اصلی جریان الکتریکی عبور می‌کند.

که موجب می‌شود در اثر حرارت کاتدها گداخته شوند و با سرد شدن نوار الکتریکی مدار قطع می‌شود.

نقش ترانس در لامپ با وجود خود القایی (ترانس) قطع جریان به توسط نوار دو فلزی ، فورا تولید ولتاژ زیادی می‌کند که تخلیه خود لامپ فلورسنت را سبب می‌شود و چون ولتاژ دو سر لامپ کمکی (استارت زن) کافی نیست، خاموش می‌شود.

نوار دو فلزی اتصال را باز نگاه می‌دارد.

کاتدهای لامپ اصلی بوسیله برخورد یونهای مثبت جیوه به دمای زیادی که می‌رسد، برافروخته باقی می‌مانند.

در نتیجه لامپ به عمل خود ادامه می‌دهد و بدین ترتیب نوری از خود گسیل می‌کند.

کیفیت نور لامپ مهتابی چون نور لامپ فلورسنت بوسیله حرارت ایجاد نمی‌شود، بلکه در اثر تحریک اتمها تولید می‌گردد، از نظر اقتصادی مفید و مقرون به صرفه است.

لامپ فلورسنت در سطح وسیع نور تولید می‌کند، روشنایی مناسبی تأمین می‌کند که سایه‌های کمی را سبب می‌شود.

جوشکاری مقاومتی: اگر در یک مدار مقاومت الکتریکی رسانایی خیلی بزرگتر از مقاومت اجزای دیگر باشد تقریباً تمام گرمای ژول در این رسانا آزاد می شود.

این امر در لامپ های التهابی و وسایل گرم کننده ای مشاهد می شود، که مقاومتشان خیلی بزرگتر از سیم های رابط است.

توزیع مقاومت مشابهی در جوشکاری مقاومتی به کار گرفته می شود، که فلزاتی با مقاومت ویژه زیاد را (مانند نیکل ، تانتالوم ، مولیبدن و غیره) به کار می برند.

در اینجا تمام مقاومت شبه مدار عملا در تمام قسمت هایی که باید جوش داده شوند متمرکز است.

اول اینکه ماده این قسمت ها مقاومت ویژه زیادی دارد.

و دوم اینکه محل تماس مقاومت بزرگی دارد.

زیرا قسمت ها در نواحی نسبتا کوچکی از سطح با هم تماس دارند (خالهای مجزا).

در جریان های شدید (صدها و هزاران آمپر) این قسمت ها برافروخته می شوند و به هم جوش می خورند.

در حالی که الکترودهای مسی تقریبا سرد می مانند.

کوره های الکتریکی: در مصارف خانگی از کوره های الکتریکی زیادی استفاده می شود.

کوره های الکتریکی شامل یک صفحه سرامیکی با فرورفتگی خاصی است، که مارپیچ گرم کننده در آن قرار می گیرد.

این مار پیچ از ماده ای با مقاومت ویژه زیاد ساخته شده است و نقطه ذوب بالایی دارد (معمولا از آلیاژ نیکل کرم یا آلیاژ فرو ـ آلومینیوم) با مقاومت زیاد ، این دو آلیاژ دارای مقاومت ویژه زیادی هستند که تقریبا به دما بستگی ندارد.

به علاوه این آلیاژها در دماهای زیاد خیلی کم اکسید می شوند.

بنابراین ماده مناسبی جهت ساخت رشته اجاق های الکتریکی هستند.

دو انتهای مارپیچ به اتصال هایی منتهی می شوند که با سیم رابط به برق شهر متصل می شوند.

دماهای بالا را می توان در کوره های الکتریکی بدست آورد.

از کوره های الکتریکی معروف کوره الکتریکی با لوله پلاتین می باشد.

دما در این کوره ها تاحدود 1300 درجه سانتیگراد می رسد.

با استفاده از موادی که مقاومت ویژه بازهم بالاتری دارند مثل مولیبدن به جای پلاتین دمای کوره هایی از این نوع را می توان تا 2500 درجه سانتیگراد بالا برد.

طراحی وسایل گرم کننده: برای کار عادی یک گرم کننده الکتریکی باید سیم پیچی آن به درستی طراحی شود.

عوامل تعیین کننده دمای سیم به علت عبور جریان الکتریکی را دنبال می کنیم یعنی گرمای ژول آزاد شده درون سیم باقی نمی ماند بلکه به علت انتقال گرما ، هدایت همرفت و تابش گرما از سطح سیم تلف می شود.

هر چه اختلاف بین دمای سیم و محیط پیرامون بیشتر باشد و پخش گرما به محیط اطراف سریعتر انجام پذیرد مقدار گرمای تلف شده بر اثر انتقال بیشتر خواهدبود.

بنابر این پس از اینکه جریان وصل شد دمای سیم به تدریج افزایش می یابد، تا اینکه در یک زمان به قدر کافی طولانی دما در مقدار ثابتی باقی می ماند.

به طوری که مقدار گرمای آزاد شده در سیم دقیقا برابر مقدار گرمای تلف شده در نتیجه انتقال گرماست.

عوامل تعیین کننده دمای سیستم: هر چه رسانندگی گرمایی محیط اطراف پایین باشد دمای نهایی بالاتر است و بر عکس هر چه رسانندگی گرمایی محیط بیشتر و خنک کردن بهتر باشد دمای بدست آمده توسط سیم بر اثر جریان معینی کمتر خواهد بود.

پس هر چه عایق بندی گرمایی سیم بهتر باشد،دمای سیم برای جریان معینی بیشتر است.

به این دلیل یک وسیله گرم کننده الکتریکی بایداز همه طرف به جز طرفی که از آن دمای زیاد قسمت گرم کننده به دست می آید کاملا عایق بندی شده باشد.

هر چه قطر سیم کمتر باشد مقاومت یکای طول آن بیشتر است و از این رو بنابرقانون ژول مقدار گرمای آزاد شده براثر جریان معینی به ازای یکای طول سیم بیشتر خواهد بود از طرف دیگر هر چه سیم نازک باشد سرعت سطح آن کوچکتر است و انتقال گرما کمتر خواهد بود بنابر این هر چه قطر سیم کمتر باشد برای جریان معینی دمای سیم بیشتر است.

نکات ویژه ای در طراحی گرم کننده های الکتریکی: برای اینکه از خراب شدن سریع سیم پیچ قسمت گرم کننده جلوگیری شود، باید دمای درحال کار آن پایین تر از مقدار معینی باشد که برای ماده سیم معین می شود.

این امر به این معناست که برای یک سیم با کلفتی معلوم و ساخته شده از ماده ای معلوم جریان حدی معین وجود دارد که بالاتر از آن سیم زودتر خراب می شود.

از مطالب اخیر نتیجه می گیریم که این جریان (بار ماکزیمم) به عایق بندی گرمایی نیز بستگی دارد و برای سیمی که در هوا باشد و در نتیجه همرفت به خوبی خنک شود، جریان می تواند خیلی شدیدتر از سیمی باشد که مثلا در پنبه نسوز محصور است.

با توجه به مشخصات الکتریکی و گرمایی سیمها از جمله آلیاژ نیکل کرم برای تولید وسایل گرم کننده الکتریکی معمولی و سیم نیکلین برای رئوستا استفاده می شود.

انواع زنگ اخبار از نظر ولتاژ کار ، زنگ اخبارها به سه دسته تقسیم می‌شوند:  زنگ اخباری که با ولتاژ AC کار می‌ کند.

 زنگ اخباری که با ولتاژ DC کار می‌ کند.

 زنگ اخباری که با ولتاژ DC و AC کار می‌ کند.

از نظر مقدار ولتاژ نیز می‌ توان زنگ اخبار را به دو دسته تقسیم کرد:  زنگ اخبار با ولتاژ کم  زنگ اخبار با ولتاژ زیاد منظور از ولتاژ کم ، یعنی این که زنگ اخبار با ولتاژ 6 ، 8 و یا 12 ولت کار می‌ کند و منظور از ولتاژ زیاد ، یعنی این که زنگ اخبار با اختلاف پتانسیل 220 ولت کار می‌ کند.

زنگ اخبار AC این زنگ از یک بوبین با هسته آهنی درست شده است که مقابل آن یک ورقه نازک فلزی با خاصیت فنری قرار دارد و قابل ارتعاش است.

چون ولتاژ متناوب دارای نوسان است و فرکانس آن 50 سیکل است، وقتی که به سیم پیچ زنگ اخبار وصل می‌شود، میدان مغناطیسی متغیری بوجود می‌آورد که می‌تواند ورقه نازک مقابل خود را به ارتعاش و در نتیجه به صدا در آورد.

زنگ اخبار DC همانطور که معلوم است این نوع زنگ اخبار با ولتاژ جریان مستقیم کار می‌کند و ساختمان داخلی آن تشکیل شده از: کاسه زنگ ، چکش و اهرم آهنی ، سیم پیچ و هسته آهنی ، پیچ کنتاکتها و فنرها.

طرز کار این زنگ اخبار به این صورت است که وقتی که جریان الکتریکی از طریق باتری به پیچ کنتاکت و از آنجا به یک فنر می‌رسد، پس از عبور جریان از سیم پیچ زنگ اخبار به باتری برمی‌گردد.

با بسته شدن مدار ، سیم پیچ هسته داخل خود را مغناطیس (آهنربا) کرده و اهرم آهنی را به سمت خود جذب می‌کند.

در این لحظه با این که کلید وصل است، با جدا شدن اهرم آهنی از پیچ کنتاکت مدار قطع می‌شود و اهرم آهنی توسط فنر به محل اولیه خود بازگردانده می‌شود.

به این ترتیب اتصال برقرار و دوباره مدار وصل می‌شود.

در همین زمان چکش همراه اهرم آهنی حرکت کرده و به کاسه زنگ برخورد می‌کند و باعث به صدا درآمدن آن می‌شود.

ترانسفورماتور زنگ اخبار زنگهای با ولتاژ کم احتیاج به وسیله دیگری دارند تا ولتاژ مورد نیاز آنها را تامین کند.

به این وسیله که ولتاژ زیاد (220 ولت) را به ولتاژ کم (6 یا 8 ولت) تبدیل می‌کند، ترانسفورماتور می‌گویند.

کار ترانسفورماتور زنگ اخبار ، تبدیل ولتاژ 220 ولت به ولتاژ 6 یا 8 و یا 12 ولت است.

به سیم پیچی که به 220 ولت وصل می‌شود، سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور گویند و به سیم پیچی که ولتاژ مورد نیاز 6 ، 8 یا 12 ولت را تامین می‌کند، سیم پیچ ثانویه می‌گویند.

هر دوی این سیم پیچها روی هسته آهنی که از ورقه‌های نازک تشکیل شده است، پیچیده شده‌اند.

شستی شستی یکی از انواع کلیدها است.

عمل این کلید بدین صورت است که تا وقتی روی آن نیرو وارد می‌شود، کنتاکتهای آن به هم وصل می‌شوند، ولی وقتی دست را از روی آن برمی‌داریم، مدار قطع خواهد شد، مانند زنگ مدارس.

اطلاعات اولیه: جنس پرتوهای کاتدی موقعی آشکار می شود که خواص آنها را از طریق آزمایش مطالعه نماییم.

نتایج عمده آزمایشات خواص قابل ملاحظه پرتوهای کاتدی را بیان می کنند که آنها را مرور می کنیم.

بار الکتریکی پرتوهای کاتدی: پرتوهای کاتدی بار منفی دارند.

واضح ترین این دلیل بیان آزمایشی است که در آن یک الکترود سوراخ دار مانند استوانه فارادی را به الکتروسکوپ حساسی متصل می کنند و آنرا در مسیر پرتوهای کاتدی قرار می دهند.

پرتوهای کاتدی با وارد شدن به داخل استوانه تمام بار خود را به الکتروسکوب انتقال می دهند.

تحلیل علامت بار و نحوه انحراف آن در میدان الکتریکی آشکار می سازد که پرتوهای کاتدی بار الکتریکی منفی دارند.

نحوه انتشار پرتوهای کاتدی: پرتوهای کاتدی در خطوط مستقیم و در امتداد عمود بر سطح کاتد منتشر می شوند.

بنابراین اگر کاتد به شکل قسمتی از کره باشد، پرتوهای کاتدی در امتداد شعاعهای این کره انتشار می یابد در مرکز آن جمع می شوندکانونی شدن پرتو).

اگر پرده ای لیا ن را در این ناحیه قرار دهیم، لکه روشنی بر آن مشاهده خواهد شد مکان این لکه از شکل و محل آند لامپ کاملا مستقل است.

بنابراین امتداد انتشار پرتوهای کاتدی به مکان آند بستگی ندارد.

بهتر است بدانید که کاتد تخت باریکه ای از پرتوهای موازی ایجاد می کند در صورتی که کاتد کروی (کاو) پرتوهای کاتدی را "کانونی می کنند".

این ویژگی پرتوهای کاتدی با نوع میدان الکتریکی در لامپ تخلیه گازی توضیح داده می شود.

وجود افت کاتدی مبین این است که میدان الکتریکی در مجاورت کاتد خیلی قوی و در بقیه قسمتهای لوله بسیار ضعیف است، به این دلیل پرتوهای کاتدی ، که ذرات باردارند، در نزدیکی کاتد تخت تاثیر نیروهای بسیار قوی قرار می گیرند و در امتداد خطوط میدان می شوند.

وی خطوط میدان بدون توجه به شکل آند و مکان آن ، بر سطح کاتد عمودند (همانند سطوح رساناها).

بنابراین پرتوهای کاتدی در نزدیکی کاتد در امتداد عمود بر سطح کاتد حرکت می کنند و تقریبا تمام سرعت عظیم خود را در مجاورت خیلی نزدیک کاتد به دست می آورند.

بقیه حرکت عملا در امتداد خط مستقیم صورت می گیرد (توسط اینرسی).

زیرا ، در فاصله دور از کاتد نیروهای کاتدی ناچیز هستند.

میدان الکتریکی در نقاط دور از کاتد ضعیف است.

مشاهدات اخیر نشان می دهد که پرتوهای کاتدی بنابر قوانین مکانیک منتشر می شوند، و از این رو جرم دارند.

جرم پرتوهای کاتدی: ذرات کاتدی جرم دارند.

این مطلب نیز به کمک آزمایش ویژه ای آشکار می شود.

پروانه سبکی را که بر محوری متصل است طوری در مسیر پرتوهای کاتدی قرار می دهیم.

که آنها (پرتوهای کاتدی) به تیغه های آن «کاتدها) برخورد کنند.

بنابراین پروانه به چرخش در می آید، این امر حاکی از این است که پرتوهای کاتدی به آن (پروانه) اندازه حرکت mv داده اند (m جرم و v سرعت ذره است).

پرتوهای کاتدی حامل انرژی: پرتوهای کاتدی با بمباران اجسام و جذب شدن در آنها باعث گرم شدن این اجسام می شوند.

اگر ورقه نازکی از قلع را در وسط کاتد کروی لامپ تخلیه گازی قرار دهیم، ورقه به شدت گرم و حتی ذوب می شود.

آزمایش های مشابه نشان می دهند که پرتوهای کاتدی دارای انرژی جنبشی هستند و آن را به اجسامی که در معرض بمباران آنها قرار گیرند، انتقال می دهند.

این چیزی است که انتظارش را داشتیم زیرا ذرات کاتدی جرم m دارند و با سرعت زیاد v حرکت می کنند.

هر ذره کاتدی باید انرژی جنبشی mv2/2 داشته باشد.

و آن را به جسمی که با آن برخورد می کند، انتقال دهد.

پرتوهای کاتدی ، با صرف این انرژی ، باعث تابانی صفحه لیان می شوند.

آنها همچنین صفحه حساس عکاسی را سیاه می کنند و باعث واکنشهای شیمیایی می شوند.

انحراف پرتوی کاتدی توسط میدان الکتریکی: پرتوهای کاتدی توسط میدان الکتریکی منحرف می شوند.

این اثر میدان الکتریکی بر پرتوهای کاتدی را می توان به آسانی پیش بینی کرد زیرا می دانیم که پرتوهای کاتدی بار الکتریکی دارند.

به توسط آزمایش هایی این مفهوم نیز تایید شده است.

و بار منفی آنها با این خاصیت اثبات می شود.

انحراف پرتوی کاتدی توسط میدان مغناطیسی: پرتوهای کاتدی توسط آهنربا منحرف می شوند.

با نزدیک کردن آهنربا به باریکه نازک پرتوهای کاتدی ، می توان جابجایی رد آنها را روی پرده مشاهده کرد اگر در این آزمایش قطب شمال آهنربا در بالای باریکه باشد.

پرتوهای کاتدی ، به سمت چپ منحرف می شوند و اگر در پایین باریکه (زیر باریکه) باشد، پرتوهای کاتدی به راست منحرف می گردند.

اگر قطب شمال آهنربا نیز به طرف راست باریکه باشد، باریکه به سمت بالا منحرف می گردد و بر عکس .

اگر قطب جنوب آهنربا نزدیک باریکه شود، جهت انحراف باریکه معکوس می شود.

این نتایج را این واقعیت که پرتوهای کاتدی از جریان بارهای منفی تشکیل شده اند و در امتداد لامپ حرکت می کنند، کاملا توجیه می کند.

حرکت این بارها یک جریان الکتریکی تشکیل می دهند، و به خوبی می دانیم که جریان و آهنربا بر یکدیگر اثر می گذارند.

انحراف پرتوهای کاتدی توسط آهنربا را می توان به صورت زیر تشریح نمود.

وقتی آهنربا به لامپ نزدیک شود، رد پرتوهای کاتدی بر پرده به طور محسوس خمیده می شود.

باریکه های کاتدی که از شکافی گذشته، با نزدیک شدن آهنربا به لامپ منحرف شده و رد خم شده باریکه را می توان بر صفحه ای که در لامپ قرار دارد، مشاهده کرد.

تمام خواص اخیر پرتوهای کاتدی که در بالا ذکر شد، بخصوص آزمایش های دقیقی که تامسون (j.Thomson) فیزیکدان انگلیسی ، انجام داد، ثابت می کنند که پرتوهای کاتدی از الکترون های سریعی تشکیل شده اند که از کاتد به طرف آند حرکت می کنند.

دلیل پیدایش پرتوهای کاتدی در لامپ تخلیه گازی ، بمباران شدید کاتد توسط یون های مثبت است که با ضربه الکترون هایی را از کاتد فلزی بیرون می کشند «الکترون کنی).