دانلود تحقیق مقاومت و الکتریسیته ساکن

.

الکترونها را می توان به آسانی از یک اتم به اتم دیگر منتقل کرد.

زمانی که این الکترونها در بین اتمها حرکت می کنند، جریان الکتریسیته یا برق تولید می شود.

یک قطعه سیم را بردارید.

الکترونها از یک اتم به اتم دیگر عبور کرده و باعث ایجاد جریان برق از یک سمت به سمت دیگر می شود.

الکترونها بسیار کوچک هستند.

یک سکه مسی بیش از 1022´ 1 الکترون دارد .

میزان عبور جریان الکتریسیته در مواد مختلف فرق دارد.

اندازه گیری میزان هدایت الکتریکی یک ماده، مقاومت آن نامیده می شود.

میزان مقاومت درون یک سیم بستگی به ضخامت ، طول و جنس آن دارد.

ضخامت سیم را قطر آن می گویند.

هرچه قطر سیم کوچکتر باشد، طول سیم بیشتر است.

بیشترین قطر سیمهای معمولی برابر یک است.

سیمها از فلزات مختلفی ساخته شده اند ، که به عنوان مثال می توان از سیم مسی ، آلومینیومی و حتی فولادی نام برد .

هریک از این فلزات دارای مقاومت مختلفی می باشند.

هرقدر که مقاومت سیم کمتر باشد ، هدایت الکتریکی آن بهتر خواهد بود.

سیم مسی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا مقاومت آن کمتر از سایر فلزات است.

معمولاًٌ سیمهای درون دیوار ، لامپها و سایر جاها از جنس مسی است.

یک قطعه فلز می تواند به صورت یک بخاری عمل کند.

زمانیکه جریان الکتریکی برقرار می شود ، مقاومت باعث اصطکاک و اصطکاک باعث گرما می شود.

هرقدر که مقاومت بیشتر باشد ، گرمای ایجاد شده بیشتر خواهد بود.

بنابراین یک سیم پیچ، مثل مو خشک کن (سشوار)، دارای مقاومت بالایی بوده و درنتیجه حرارت زیادی تولید می کند.

اما برخی از مواد دارای هدایت الکتریکی بسیار ضعیفی هستند.

به این دسته از مواد عایق می گویند.

لاستیک عایق خوبی است و به همین دلیل از آن به عنوان روکش سیمهای برق استفاده می شود.

شیشه نیز عایق خوبی است.

اگر به خطوط انتقال برق توجه کنید، مشاهده خواهید نمود که انتهای آن به یک شئ برآمده وصل شده است.

اینها عایقهایی از جنس شیشه هستند.

این عایق ها از تماس فلز درون سیمها با فلز برجها جلوگیری می کنند.

تعریف جریان الکتریکی : جریان الکتریکی فرایند حرکت بارها در جسم است.

وقتی که بین قسمت های آن جسم اختلاف پتاسیل وجود دارد.

یعنی از حرکت حاملین بار جریان الکتریکی تشکیل می شود.

البته منشا حاملین بار که سازندگان جریانند، می تواند به کلی متفاوت باشد.

پدیده های بارز جریان الکتریکی : · اگر یک لامپ رشته ای را به یک باتری وصل نماییم،· پدیده های زیر مشاهده می شوند : رشته لامپ بر افروخته می شود و شروع به تابش می کند.

این به آن معناست که جریان ،· رسانایی را که از آن می گذرد،· گرم می کند.

یعنی جریان الکتریکی اثر گرمایی یا حرارتی ایجاد می کند.

باید توجه داشت که نه فقط رشته لامپ بلکه تمام رساناهای دیگر نیز گرم می شوند.

ولی گرمای آنها کمتر محسوس است.

از این قابلیت جهت تولید اتو ،· سماور برقی ،· انواع چراغ های هیتر و سایر وسایلی که در آنها از مکانیزم تبدیل انرژی الکتریکی به حرارتی استفاده شده باشد ،· استفاده می شود.

· یک مدار ساده ای بسته و یک کلید کنترل به آن اضافه می کنیم و یک عقربه مغناطیسی را در داخل مدار بدون اتصال به مدار می گذاریم.

پدیده زیر مشاهده می شود : تا وقتی که کلید بسته است عقربه مغناطیسی از محل اولیه اش منحرف می شود و وضعیت جدیدی به خود می گیرد .

یعنی جریان الکتریکی اثر مغناطیسی ایجاد می کند .

ایجاد جریان در سیم پیچ ها به توسط جریان متغیر و تولید جریان الکتریکی القایی از نتایج این اثر می باشد .

از این قابلیت کابردهای وسیعی شده است از آن جمله : آهنربای الکتریکی ،· ترانسفورماتورها ،· بلندگوها و سایر وسایلی که در آنها میدان مغناطیسی و جریان الکتریکی با هم حضور پیدا می کنند.

· تجزیه مولکول آب به وسیله جریان الکتریکی ( عمل الکترولیز آب ) که آنرا به اتمهای تشکیل دهنده اش هیدرون و اکسیژن تجزیه می کند،· نشان می دهد که : جریان الکتریکی اثر شیمیایی ایجاد نمی کند،· آزمایش نشان می دهد که اثر شیمیایی جریان در تمام رساناها دیده نمی شود.

از طرفی در محلول های اسید سولفوریک ،· نمک معمولی ،· شوره و بسیاری از اجسام دیگر ،· جریان الکتریکی باعث تجزیه جسم به اجزایش می شود .

از این رو رساناهای الکتریکی به دو دسته تقسیم می شوند : o نوع اول رساناهایی هستند که در آنها جریان الکتریکی باعث اثر شیمیایی نمی شود (مانند فلزات و ذغال).

o نوع دوم رساناهایی هستند که با جریان الکتریکی به اجزای تشکیل دهنده تجزیه می شوند.

الکترولیت اصطلاح دیگر رساناهای نوع دوم است.

و پدیده تجزیه جسم به وسیله جریان الکترولیز نامیده می شود.

اثر های ویژه جریان الکتریکی : رسانایی که جریان از آن عبور می کند بسته به خواصش ممکن است به میزان کمتر یا بیشتری گرم شود.

مثلا" رشته لامپ به شدت گرم می شود ( بالای 1500 درجه سانتیگراد ).

در حالی که سایر سیم ها در همان مدار به مقدار ناچیزی گرم می شوند .

بعضی فلزات نظیر سرب می توانند به حالتی تغییر شکل دهند که در آن حالت عملا" با عبور جریان گرم نمی شوند.

پس اثر گرمایی جریان الکتریکی به خواص رسانا بستگی دارد.

از طرفی دیگر اثر مغناطیسی جریان الکتریکی در همه موارد مشاهده می شود و به خواص رسانا بستگی ندارد.

عقربه مغناطیسی که موازی رسانای حامل جریان قرار گرفته باشد همیشه بدون توجه به خواص رسانا منحرف می شود.

کاربرد این پدیده در ساخت لامپ جیوه است که در پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد.

البته با قرار دادن لامپ جیوه در لوله شیشه ای ناظران را از اثر زیانبار تابش فرابنفش دور می کنند.

بنابر این اثر مغناطیسی جریان الکتریکی را باید شاخصترین اثر جریان در نظر گرفت.

در این موارد فارادی نوشته است که : "اثر دیگری وجود ندارد که شاخصتر از اثر مغناطیسی جریان الکتریکی باشد مقاومت و الکتریسیته ساکن همانطوریکه در قبل دیدیم، بعضی از اتم ها دارای الکترونهای ناپیوسته هستند.

الکتریسیته ساکن الکتریسیته ساکن نوع دیگر از انرژی الکتریکی است.

برخلاف الکتریسیته جاری که حرکت می کند، الکتریسیته ساکن در یک محل باقی می ماند.

الکتریسیته ساکن نوع دیگر از انرژی الکتریکی است.

آزمایش زیر را انجام دهید: بادکنکی را که با هوا پرشده، به یک لباس پشمی یا موی خود بمالید.

بعد آن را روی دیوار قرار دهید.

بادکنک برروی دیوار می ایستد.

به سر دو بادکنک فنر وصل کنید.

دو بادکنک را به هم بمالید.

سر دو فنر را گرفته و بادکنک ها را کنار هم قرار دهید.

خواهید دید که آنها از یکدیگر دور می شوند.

مالش بادکنکها باعث ایجاد الکتریسیته ساکن در آنها می شود.

وقتی که شما بادکنک را به لباس پشمی یا موی خود می مالید، بادکنک الکترونهای اضافی را از آنها گرفته و تا اندازه ای دارای بار منفی می شود.

بارهای منفی بادکنک به بارهای مثبت دیوار جذب می شود.

هر دو بادکنکی که از فنر آویزان هستند دارای بار منفی می باشند.

همیشه بارهای منفی یکدیگر را دفع می کنند و بارهای مثبت نیز همین طور .

بنابراین بارهای منفی دو بادکنک باعث دور شدن آنها از یکدیگر می شود.

الکتریسیته ساکن همچنین می تواند باعث ایجاد شوک در شما شود.

اگر برروی یک فرش راه بروید و پای خود را برروی آن بکشید و سپس یک شئ فلزی را لمس کنید ، جرقه ای بین شما و شئ فلزی به وجود می آید.

اگر پای خود را بیشتر روی فرش بکشید الکترونهای بیشتری درون بدن شما پخش می شود.

زمانیکه شما دستگیره فلزی در اتاق یا شئ ای با بار مثبت را لمس می کنید ، قبل از اینکه دست شما به دستگیره برسد، الکتریسیته ای بین انگشتان دستتان و دستگیره فلزی ایجاد می شود.

اگر روی فرش راه بروید و سپس جعبه کامپیوتر را لمس کنید، ممکن است موجب خرابی آن شوید.

یکی دیگر از انواع الکتریسیته ساکن بسیار تماشایی است.

این نوع الکتریسیته ساکن مربوط به رعد و برق و طوفان می باشد .

هنگامی که بلورهای یخ درون ابرها به یکدیگر مالیده می شوند ، ابرها بار منفی به خود می گیرند.

در این هنگام برروی زمین بار مثبت افزایش می یابد.

ابرها چنان بار بالایی به خود می گیرند که الکترونها از زمین به سمت ابرها ، و یا از ابری به ابر دیگر پرتاب می شوند.

این باعث ایجاد یک جرقه بزرگی از الکتریسیته ساکن در آسمان شده که ما به آن رعد و برق می گوئیم.

اما الکتریسیته ساکن چیست ؟

همانطوریکه در فصل 2 دیدید، کلمه «الکتریسیته» از کلمات یونانی «elektor» به معنی خورشید درخشان و «elektron» گرفته شده است که هر دو کلمه کهربا را توصیف می کند.

کهربا شیره درخت فسیل شده ای است که میلیونها سال قبل وجود داشته و حال مانند یک سنگ سخت شده است.

حدود 600 سال قبل از دوران کنونی یونانیان به مسئله جالبی پی بردند : زمانیکه کهربا را به یک قطعه خز می مالید ، کهربا شروع به جذب ذرات گرد و غبار ، پروکاه می کند.

اما هیچ کس توجه زیادی به این اثر عجیب ننمود تا اینکه در حدود سال 1600 دکتر ویلیام گیلبرت در مورد واکنش های آهنربا و کهربا به بررسی پرداخت و پی برد که در سایر اشیاء نیز می توان ایجاد الکتریسیته نمود.

گیلبرت معتقد بود که کهربا در اثر مالش به خز تولید «الکتریسیته صمغی» می کند.

اما در اثر مالش ابریشم به شیشه آنچه که تولید می شود را «الکتریسیته شیشه ای» نامید.

در سال 1747 دانشمندی به نام بنجامین فرانکلین در آمریکا و ویلیام واتسن در انگلستان به یک نتیجه مشابه رسیدند.

آنها معتقد بودند که کلیه مواد دارای یک نوع سیال الکتریکی هستند .

در واقع آنها در مورد اتم و الکترون چیزی نمی دانستند ، بنابراین براساس رفتار موجود آن را سیال نامیدند.

آنها فکر می کردند که این سیال می تواند به راحتی در ماده نفوذ کرده و نمی توان آن را تولید کرده یا از بین برد.

همچنین آنها معتقد بودند که عمل مالش (مثل مالش کهربا به خز) موجب حرکت این سیال دیده نشده از یک شئ به شئ دیگری گردیده و باعث تولید الکتریسیته در هر دو می شود.

فرانکلین وجود سیال را مثبت و عدم وجود آن را منفی در نظر گرفت.

بنابراین، برطبق گفته او، جهت جریان از مثبت به منفی بود.

اما امروزه ما می دانیم که عکس این قضیه صادق است.

به عبارت دیگر جهت جریان الکتریسیته از منفی به مثبت است .

سایرین از این هم فراتر رفته و معتقد بودند که دو نوع سیال وجود دارد.

آنها براین باور بودند که مواد دارای سیال مشابه یکدیگر را جذب و مواد دارای سیال مختلف یکدیگر را دفع می کنند.

همه این موارد صرفاً تا اندازه ای درست بود و بدین ترتیب بود که نظریات علمی گسترش یافت.

هرکسی دلیل وقوع پدیده ای را بررسی و سپس نظریه ای را ارائه می کند .

بعضی اوقات یافتن واقعیت قرنها طول خواهد کشید.

حال ما می دانیم که الکتریسیته یک سیال نبوده و در واقع حرکت ذرات باردار بین مواد یا به عبارت دیگر تبادل الکترون بین دو شئ است.

جریان متناوب(ac تعریف یک جریان متناوب (AC ) جریان الکتریکی ای است که در آن اندازه جریان به صورت چرخه ای تغییر می کند، بر خلاف جریان مستقیم که در آن اندازه جریان مقدار ثابتی می ماند.

شکل موج معمول یک مدار AC عموماً یک موج سینوسی کامل است چرا که این شکل موج منجر به انتقال انرژی به موثرترین صورت می شود.

اما به هر حال در کاربردهای خاص، شکل موج های متفاوتی نظیر مثلثی یا مربعی نیز استفاده می شود.

تاریخچه توان الکتریکی با جریان متناوب، نوعی از انرژی الکتریکی است که برای تغذیه تجاری الکتریسیته به عنوان توان الکتریکی، از جریان متناوب استفاده می کند.

ویلیام استنلی جی آر کسی است که یکی از اولین سیم پیچ های عملی را برای تولید جریان متناوب طراحی کرد.

طراحی وی یک صورت ابتدایی ترانسفورماتور مدرن بود که یک سیم پیچ القایی نامیده می شد.

از سال 1881م تا 1889م سیستمی که امروزه استفاده می شود، توسط نیکلا تسلا، جرج وستینگهاوس، لوییسین گاولارد، جان گیبس و الیور شالنجر طراحی شد.

سیستمی که توماس ادیسون برای اولین بار برای توزیع تجاری الکتریسیته بکار برد، به دلیل استفاده از جریان مستقیم محدودیت های داشت که در این سیستم برطرف شد.

اولین انتقال جریان متناوب در طول فواصل بلند در سال 1891م نزدیک تلورید کلورادو اتفاق افتاد که چند ماه بعد در آلمان ادامه پیدا کرد.

توماس ادیسون به علت اینکه حقوق انحصاری اختراعات متعددی را در فن آوری جریان مستقیم «DC» داشت، استفاده از جریان مستقیم را، به شدت حمایت می کرد اما در نهایت جریان متناوب به عرصه استفاده عمومی آمد (جنگ جریان ها را مشاهده کنید).

چارلز پروتیوس استینمتز از جنرال الکتریک بسیاری از مشکلات مرتبط با تولید الکتریسیته و انتقال آن را با استفاده از جریان متناوب حل کرد.

توزیع برق و تغذیه خانگی بر خلاف جریان DC، جریان AC را می توان توسط یک ترانسفورماتور به سطوح مختلف ولتاژی انتقال داد.

هر چه میزان ولتاژ افزایش یابد، انتقال توان هم موثرتر صورت خواهد گرفت.

افزایش میزان قابلیت انتقال توان به علت قانون اهم است، تلفات انرژی الکتریکی وابسته به عبور جریان از یک هادی است.

تلفات توان به علت جریان توسط رابطه P=I^2*R محاسبه می شود، بنابراین اگر جریان دو برابر شود، تلفات چهار برابر خواهد شد.

با استفاده از ترانسفورماتور، ولتاژ را می توانیم به یک ولتاژ بالا افزایش دهیم تا بتوانیم توان را در طول فواصل بلند در سطح جریان پایین انتقال داده و در نتیجه تلفات کاهش یابد.

سپس می توانیم ولتاژ را دوباره به سطحی که برای تغذیه خانگی بی خطر باشد، کاهش دهیم.

تولید الکتریکی سه فاز بسیار عمومی است و استفاده ای موثرتر از ژنراتورهای تجاری را برای ما ممکن می سازد.

انرژی الکتریکی توسط چرخش یک سیم پیچ داخل یک میدان مغناطیسی در ژنراتورهای بزرگ و با هزینه بالا ایجاد می شود.

اما به هر حال جای دادن سه سیم پیچ جدا روی یک محور (بجای یک سیم پیچ)، هم نسبتاً آسان و هم مقرون به صرفه است.

این سیم پیچ ها روی محور ژنراتورها نصب شده اند اما از نظر فیزیکی جدا اند و دارای یک اختلاف زاویه 120 درجه ای نسبت به هم هستند.

سه شکل موج جریان تولید می شود که دارای اختلاف فاز 120 درجه ای نسبت به هم، اما اندازه های یکسان هستند.

توزیع الکتریسیته سه فاز بطور وسیعی در ساختمان های صنعتی و توزیع الکتریسیته تک فاز در محیط های خانگی بکار می رود.

نوعاً یک ترانسفورماتور سه فاز ممکن است مسیرهای مختلفی را با یک فاز متفاوت برای بخش های مختلف هر مسیر، تغذیه کند.

سیستم های سه فاز به گونه ای طراحی شده اند که در محل بار متعادل باشند، اگر باری به طور صحیح متعادل شده باشد، جریانی از نقطه خنثی عبور نخواهد کرد.

این بدین مفهوم است که می توان جریان را تنها با سه کابل به جای شش کابل که در غیر این صورت مورد نیاز است، انتقال داد.

گفتنی است که برق سه فاز در واقع نوعی از سیستم چند فازه است.

در بسیاری از موارد تنها یک تک فاز برای تغذیه ی روشنایی خیابان ها یا مصرف کننده های خانگی مورد نیاز است.

وقتی که یک سیستم توان الکتریکی سه فاز داریم، یک کابل چهارمی که خنثی است را در توزیع خیابانی قرار می دهیم تا برای هر خانه یک مدار کامل را فراهم کنیم «یعنی هر خانه می تواند از یکی از کابل های فاز و کابل خنثی برای مصرف استفاده کند».

خانه های مختلف در خیابان از فازهای مختلف استفاده می کنند یا وقتی که مصرف کننده های زیادی به سیستم متصلند، آنها را به صورت مساوی در طول سه فاز پخش می کنند تا بار روی سیستم متعادل شود.

بنابراین کابل تغذیه هر خانه معمولاً تنها شامل یک هادی فاز و نول و احتمالاً با یک پوشش آهنی زمین شده، است.

برای اطمینان یک سیم سومی هم اغلب بین هر یک از وسایل الکتریکی در خانه و صفحه سوییچ الکتریکی اصلی یا جعبه فیوز وصل می شود.

این سیم سوم در انگلستان و اکثر کشورهای انگلیسی زبان سیم earth و در آمریکا سیم ground خوانده می شود.

در صفحه سوییچ اصلی سیم earth را به سیم نول و نیز به یک تیرک متصل به زمین یا هر نقطه earth در دسترس (برای آمریکایی ها نقطه ground ) نظیر لوله آب، متصل می کنند.

در صورت وقوع خطا، سیم زمین می تواند جریان کافی را برای راه اندازی یک فیوز و جدا کردن مدار دارای خطا، از خود عبور دهد.

همچنین اتصال زمین به این مفهوم است که ساختمان مجاور دارای ولتاژی برابر ولتاژ نقطه خنثی است.

شایع ترین نوع خطای الکتریکی (شوک) در صورتی رخ می دهد که شی ای (معمولاً یک نفر) بطور تصادفی بین یک هادی فاز و زمین، مداری تشکیل دهد.

در این صورت یک جریان خطا از فاز به زمین ایجاد می شود که به جریان پس ماند معروف است.

یک مدار شکن جریان پس ماند طراحی شده است تا چنین مشکلی را شناسایی کند و مدار را قبل از اینکه شوک الکتریکی منجر به مرگ شود، قطع کند.

در کاربرد های صنعتی (سه فاز) بسیاری از قسمت های مجزای سیستم خنثی به زمین متصلند که این امر موجب می شود تا جریان های کوچک زمین، که همواره بین یک ژنراتور و یک مصرف کننده (بار) در حال عبور هستند را متعادل کند.

این سیستم زمین کردن این اطمینان را به ما می دهد که اگر خطایی رخ دهد، جریانی که از نقطه خنثی می گذرد به یک سطح قابل کنترل محدود شده باشد.

این روش به سیستم خنثی زمین چندگانه معروف است.

فرکانس های AC در کشورها اکثر کشورهای جهان سیستم های الکتریکی شان را روی یکی از دو فرکانس 60 و 50 هرتز استاندارد کرده اند.

لیست کشورهای 60 هرتز که اغلبشان در دنیای جدید قرار دارند کوتاه تر است اما نمی توان گفت که 60 هرتز کمتر معمول است.

 کشورهای 60 هرتز عبارتند از: ساموای امریکا، آنتیگوا و باربودا، آروبا، باهاماس، بلیز، برمودا، کانادا، جزایر کیمان، کلمبیا، کاستاریکا، کوبا، جمهوری دمونیکن، السالوادور، پلینسیای فرانسه، گوام، گواتمالا، گیانا، هاییتی، هندوراس، کره جنوبی، لیبریا، جزایر مارشال، مکزیک، میکرونسیا، مونت سرات، نیکاراگویه، جزایر ماریانای شمالی، پالایو، پاناما، پرو، فیلیپین، پرتوریکو، ساین کیتس و نویس، سورینام، تایوان، ترینیداد توباگو، جزایر ترکس و کیاکوس، ایالات متحده، ونزولا، جزایر ویرجین، جزیره ویک.

 این کشورها دارای سیستم هایی با فرکانس مختلط 60 و 50 هرتز اند: بحرین، برزیل(اغلب فرکانس 60) ، ژاپن (فرکانس 60 هرتز در زمان حضور غربی ها).

اغلب کشورها بگونه ای استاندارد تلویزیون شان را انتخاب کرده اند که با فرکانس خطوط برق شان متناسب باشد.

استاندارد NTSC برای کار با فرکانس خطوط برق 60 هرتز طراحی شده است در حالیکه PAL و SECAM برای فرکانس خطوط 50 هرتز طراحی شده است اما نسخه 60 هرتز PAL هم وجود دارد، برای مثال در برزیل PAL-M ارایه دهنده وضوح PAL و چشمک تصویر پایین NTSC است.

عموماً این مطلب پذیرفته شده است که نیکلا تسلا فرکانس 60 هرتز را به عنوان کمترین فرکانسی که منجر به عدم بروز پدیده چشمک زنی قابل مشاهده در روشنایی های خیابان ها می شد، انتخاب کرد.

توان 25 هرتز بیش از آنی که در آبشار نیاگارا تولید شود، در اونتاریو و آمریکای شمالی استفاده می شده است.

هنوز هم ممکن است برخی از ژنراتورهای 25 هرتز در آبشار نیاگارا مورد استفاده واقع شوند.

فرکانس پایین طراحی موتورهای الکتریکی کم سرعت را ساده می سازد و می توان آنرا به صورت بهتر و موثرتری تولید کرده و انتقال داد، اما منجر به چشمک زنی قابل ملاحظه ای در روشنایی ها می شود.

کاربرد های ساحلی و دریایی ممکن است گاهاً فرکانس 400 هرتز را به علت مزیت های مختلف فنی مورد استفاده قرار دهند.

برق 67/16 هرتزی هم هنوز در برخی از سیستم های راه آهن اروپا مانند سوئد به چشم می خورد.

ریاضیات ولتاژهای AC جریان های متناوب عموما با ولتاژهای متناوب مرتبط اند.

یک ولتاژ AC، V را می توان به صورت ریاضی مانند یک تابع از زمان توسط معادله زیر نمایش داد: که در آن A، اندازه بر حسب ولت است (همچنین ولتاژ پیک خوانده می شود) ω، فرکانس زاویه ای بر حسب رادیان بر ثانیه و t، زمان بر حسب ثانیه است.

به دلیل اینکه فرکانس زاویه ای برای ریاضی دانان بیش از مهندسین جذاب است، این معادله معمولاً به صورت زیر نوشته می شود: که در آن f، فرکانس بر حسب هرتز است.

مقدار پیک به پیک یک ولتاژ AC به صورت اختلاف بین پیک مثبت و منفی این ولتاژ تعرف می شود.

به دلیل اینکه حداکثر ولتاژ sin(x) ، 1+ و حداقل مقدار آن 1- است، یک ولتاژ AC بین +A و A – نوسان می کند.

بنابراین ولتاژ پیک به پیک که به صورت VP-P نوشته می شود، برابر (+A)-(-A) = 2×Aخواهد بود.

اندازه یک ولتاژ AC معمولاً به صورت یک مقدار ریشه میانگین مجذور (rms) بیان می شود که Vrms نوشته می شود.

برای یک ولتاژ سینوسی داریم: Vrms در محاسبه توانای که توسط یک بار الکتریکی مصرف شده، مفید است.

اگر یک ولتاژ مستقیم VDC یک توان P را به یک بار داده شده ارایه دهد، آنگاه یک ولتاژ متناوب با Vrms در صورتی همان توان را به بار مشابه ارایه می دهد که Vrms = VDC.

برای توضیح این مفهوم، خطوط برق 240 ولتی متناوب را در انگلیس تصور کنید.

دلیل نام این خطوط این است که مقدار rms آن (حداقل بطور نامی) 240 ولت است.

بدین مفهوم که این خطوط همان اثر گرمایی را دارند که ولتاژ DC 240 ولتی دارد.

برای محاسبه ولتاژ پیک (اندازه)، می توانیم معادله بالا را به این معاله تغییر دهیم: برای ولتاژ AC 240 ولتی، ولتاژ پیک یا A برابر 240 V × √2 = 339 V (تقریبا) است.

ولتاژ پیک به پیک خطوط 240 ولتی حتی از این هم بیشتر است: 2 × 240 V × √2 = 679 V (تقریبا).

اتحادیه اروپا (شامل انگلیس) اکنون یک تغذیه 230 ولتی و 50 هرتزی را بین کشورهای خود، هم آهنگ کرده است جریان(dc) تعریف جریان مستقیم (DC یا جریان پیوسته)، عبور پیوسته جریان الکتریسیته از یک هادی نظیر یک سیم از پتانسیل بالا به پتانسیل کم است.

در جریان مستقیم، بار الکتریکی همواره در یک جهت عبور می کند که این امر جریان مستقیم را از جریان متناوب (AC) متمایز می کند.

در واقع جریان مستقیم ابتدا برای انتقال توان الکتریکی پس از کشف تولید الکتریسیته در اواخر قرن 19 توسط توماس ادیسون بکار رفت.

امروزه استفاده از جریان مستقیم برای این منظور غالباً کنار گذاشته شده است، چرا که جریان متناوب (که توسط نیکلا تسلا کشف و توسعه داده شده ) برای انتقال در طول خطوط بلند بسیار مناسب تر است (جنگ جریان ها را مشاهده کنید).

هنوز هم انتقال توان DC برای اتصال شبکه های توان AC با فرکانس های مختلف به هم، بکار می رود.

DC عموماً در بسیاری از کاربرد های کم ولتاژ استفاده می شود، خصوصاً در جایی که انرژی از طریق باتری ها تامین می شود که تنها می توانند ولتاژ DC تولید کنند.

اکثر سیستم های خودکار، از DC استفاده می کنند.

اگرچه که ژنراتور یک وسیله AC است که از یک یکسو کننده برای تولید DC استفاده می کند.

اغلب مدارات الکترونیکی نیاز به یک منبع تغذیه DC دارند.

با وجود اینکه DC مخفف جریان مستقیم است اما کلاً به ولتاژهای با پلاریته ثابت، DC گفته می شود.

برخی از انواع DC دارای تغییرات ولتاژ زیادی هستند، مانند خروجی دست نخورده یک یکسوساز.

با عبور این خروجی از یک فیلتر RC پایین گذر، ولتاژ پایدار تری حاصل می شود.

معمولاً به دلیل ولتاژهای بسیار پایین بکار رفته در سیستم های جریان مستقیم، نصب آنها نیازمند پریزها، کلیدها و لوازم ثابت متفاوتی از آنچه که برای جریان متناوب به کار می رود است.

در یک وسیله جریان مستقیم این نکته بسیار مهم است که پلاریته آنرا معکوس وصل نکنیم، مگر اینکه وسیله داری یک پل دیودی برای اصلاح این امر باشد.

(که اکثر دستگاه های عمل کننده با باتری این امکان را ندارند.) امروزه (سال 2000م) گرایشاتی در جهت سیستم های انتقال جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC) ایجاد شده است.

همچنین DC در سیستم های برق خورشیدی که توسط باتری های خورشیدی تغذیه می شوند، به کارمی رود.

خازن خازن ها انرژی الکتریکی را نگهداری می کنند و به همراه مقاومت ها ، در مدارات تایمینگ استفاده می شوند .

همچنین از خازن ها برای صاف کردن سطح تغییرات ولتاژ مستقیم استفاده می شود .

از خازن ها در مدارات بعنوان فیلتر هم استفاده می شود .

زیرا خازن ها به راحتی سیگنالهای غیر مستقیم AC را عبور می دهند ولی مانع عبور سیگنالهای مستقیم DC می شوند .

ظرفیت : ظرفیت معیاری برای اندازه گیری توانائی نگهداری انرژی الکتریکی است .

ظرفیت زیاد بدین معنی است که خازن قادر به نگهداری انرژی الکتریکی بیشتری است .

واحد اندازه گیری ظرفیت فاراد است .

1 فاراد واحد بزرگی است و مشخص کننده ظرفیت بالا می باشد .

بنابراین استفاده از واحدهای کوچکتر نیز در خازنها مرسوم است .

میکروفاراد µF ، نانوفاراد nF و پیکوفاراد pF واحدهای کوچکتر فاراد هستند .

µ means 10-6 (millionth), so 1000000µF = 1F n means 10-9 (thousand-millionth), so 1000nF = 1µF p means 10-12 (million-millionth), so 1000pF = 1nF انواع مختلفی از خازن ها وجود دارند که میتوان از دو نوع اصلی آنها ، با پلاریته ( قطب دار ) و بدون پلاریته ( بدون قطب ) نام برد .

خازنهای قطب دار : الف - خازن های الکترولیت در خازنهای الکترولیت قطب مثبت و منفی بر روی بدنه آنها مشخص شده و بر اساس قطب ها در مدارات مورد استفاده قرار می گیرند .

دو نوع طراحی برای شکل این خازن ها وجود دارد .

یکی شکل اَکسیل که در این نوع پایه های یکی در طرف راست و دیگری در طرف چپ قرار دارد و دیگری رادیال که در این نوع هر دو پایه خازن در یک طرف آن قرار دارد .

در شکل نمونه ای از خازن اکسیل و رادیال نشان داده شده است .

در خازن های الکترولیت ظرفیت آنها بصورت یک عدد بر روی بدنه شان نوشته شده است .

همچنین ولتاژ تحمل خازن ها نیز بر روی بدنه آنها نوشته شده و هنگام انتخاب یک خازن باید این ولتاژ مد نظر قرار گیرد .

این خازن ها آسیبی نمی بینند مگر اینکه با هویه داغ شوند .

ب - خازن های تانتالیوم خازن های تانتالیم هم از نوع قطب دار هستند و مانند خازنهای الکترولیت معمولاً ولتاژ کمی دارند .

این خازن ها معمولاً در سایز های کوچک و البته گران تهیه می شوند و بنابراین یک ظرفیت بالا را در سایزی کوچک را ارائه می دهند .

در خازنهای تانتالیوم جدید ، ولتاژ و ظرفیت بر روی بدنه آنها نوشته شده ولی در انواع قدیمی از یک نوار رنگی استفاده می شود که مثلا دو خط دارد ( برای دو رقم ) و یک نقطه رنگی برای تعداد صفرها وجود دارد که ظرفیت بر حست میکروفاراد را مشخص می کنند .

برای دو رقم اول کدهای استاندارد رنگی استفاده می شود ولی برای تعداد صفرها و محل رنگی ، رنگ خاکستری به معنی × 0.01 و رنگ سفید به معنی × 0.1 است .

نوار رنگی سوم نزدیک به انتها ، ولتاژ را مشخص می کند بطوری که اگر این خط زرد باشد 3/6 ولت ، مشکی 10 ولت ، سبز 16 ولت ، آبی 20 ولت ، خاکستری 25 ولت و سفید 30 ولت را نشان می دهد .

برای مثال رنگهای آبی - خاکستری و نقطه سیاه به معنی 68 میکروفاراد است .

آبی - خاکستری و نقطه سفید به معنی 8/6 میکروفاراد است .

خازنهای بدون قطب : خازن های بدون قطب معمولا خازنهای با ظرفیت کم هستند و میتوان آنها را از هر طرف در مدارات مورد استفاده قرار داد .

این خازنها در برابر گرما تحمل بیشتری دارند و در ولتاژهای بالاتر مثلا 50 ولت ، 250 ولت و ...

عرضه پیدا کردن ظرفیت این خازنها کمی مشکل است چون انواع زیادی از این نوع خازنها وجود دارد و سیستم های کد گذاری مختلفی برای آنها وجود دارد .

در بسیاری از خازن ها با ظرفیت کم ، ظرفیت بر روی خازن نوشته شده ولی هیچ واحد یا مضربی برای آن چاپ نشده و برای دانستن واحد باید به دانش خودتان رجوع کنید .

برای مثال بر 1/0 به معنی 0.1µF یا 100 نانوفاراد است .

گاهی اوقات بر روی این خازنها چنین نوشته می شود ( 4n7 ) به معنی 7/4 نانوفاراد .

در خازن های کوچک چنانچه نوشتن بر روی آنها مشکل باشد از شماره های کد دار بر روی خازن ها استفاده می شود .

در این موارد عدد اول و دوم را نوشته و سپس به تعداد عدد سوم در مقابل آن صفر قرار دهید تا ظرفیت بر حسب پیکوفاراد بدست اید .

بطور مثال اگر بر روی خازنی عدد 102 چاپ شده باشد ، ظرفیت برابر خواهد بود با 1000 پیکوفاراد یا 1 نانوفاراد .