الکتریسیته و مغناطیس1

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 25

الکتریسیته و مغناطیس

تئوری الکترونی اتم

اثر بارهای الکتریکی بر یکدیگر و قانون کولن

میدان الکتریکی و شدت میدان

میدان الکتریکی یکنواخت

اختلاف پتانسیل و تغییرات انرژی پتانسیل

خازن

شدت جریان و مقاومت الکترکی

نیرو محرکه و محاسبه اختلاف پتانسیل و شدت جریان در مدار

توان وراندمان

مقاومت

مدارهای خازن و مقاومت

اتصال مدارها

مغناطیس

مواد

آهن ربا

نیروی وارد بر بار در میدان مغناطیسی

نیروی وارد برسیم حامل جریان در میدان مغناطیسی

نیروی حاصل از دویا چند سیم بار دار

شدت میدان در یک سیم پیچ

جریان القائی و قانون لنز

قانون القای الکترومغناطیس

محاسبه جریان خود القائی

محاسبه ضریب خود القائی

جریان متناوب

مدار جریان متناوب

توان تلف شده در مقاومت

تئوری الکترونی اتم

اتم از ذرات کوچکتری به نامهای الکترون-پروتون ونوترون تشکیل شده است که الکترونها دارای بارمنفی،پروتونها دارای بار مثبت ونوترونها بدون بارند تعداد الکترونها و پروتونهای یک اتم در حالت عادی برابرند پس بار اتم در حالت عادی برابر صفر است

تولید الکتریسته بروش مالش

اگر یک میله شیشه ای را به پارچه ابریشمی مالش دهیم هردوجسم الکتریسیته دار می شود زیرا شیشه تعدادی الکترون از دست می دهد و پارچه الکترون می گیرد پس شیشه دارای بار مثبت و پارچه به همان مقدار دارای بار منفی می گردد بار ایجاد شده در شیشه و پارچه در محل تماس باقی می ماند

اجسام رسانا و نارسانا

بعضی از اجسام مانند فلزات که الکتریسته را به خوبی از خود عبور می دهند رسانا نامیده می شود در این اجسام الکترونهای آزاد اتم براحتی در شبکه بلوری جسم حرکت می کنند و عمل رسانایی را انجام می دهند اجسامی که الکترونهای آزاد برای هدایت الکترونی ندارند و نمی توانند الکتریسیته را ازخود عبور دهند نارسانا یا عایق نامیده میشود

پخش بار الکتریکی در اجسام رسانا

اگر جسم رسانایی بر روی پایه عایقی قرار گیرد و در اثر مالش باردار شود بار تولید شده در آن در سطح خارجی پخش می شود طوریکه در لبه ها و قسمتهای نوک تیز چگالی سطحی بار بیشتر از سایر قسمتها می باشد

چگالی سطحی

مقدار بار الکتریکی موجود در واحد سطح را چگالی سطحی می نامند

مساحت خارجی جسم/مقدار بار = چگالی سطحی

اثر بارهای الکتریکی بر یکدیگر و قانون کولن

دو بار همنام یکدیگر را دفع و دو بار غیر همنام یکدیگر را جذب می کنند مقدار نیروی دافعه و جاذبه طبق قانون کولن با حاصلضرب اندازه بارها نسبت مستقیم وبا مجذور فاصله دو بار نسبت عکس دارد و به جنس محیط نیز بستگی دارد

میدان الکتریکی

قسمتی از فضای اطراف یک بار الکتریکی را که در آن آثارجاذبه و دافعه الکتریکی وجود دارد میدان الکتریکی می نامند

شدت میدان الکتریکی

شدت میدان الکتریکی  در هر نقطه برابر است با نیروی وارد بر واحد مثبت الکتریکی واقع در آن نقطه

شدت میدان حاصل از یک بار نقطه ای

بار نقطه ای  q

در نقاطی به فاصله r

تعیین جهت میدان الکتریکی در هر نقطه

در هر نقطه از میدان الکتریکی برای تعیین جهت میدان می توان بار مثبت آزمون را در آن نقطه فرض کرده جهت نیروی وارد بر آن را تعیین کرد که همان جهت میدان است

خطوط میدان

خطوطی فرضی هستند که در هر نقطه مماس بر بردار شدت میدان آن نقطه می باشد و جهت آن جهت میدان را در هر نقطه نشان می دهد

میدان حاصل از چند بار نقطه ای

میدان حاصل از دو یا چند بار نقطه ای عبارتست از بر آیند میدانهای حاصل از بارها در هر نقطه

شدت میدان در یک جسم هادی باردار

در یک جسم هادی باردار شدت میدان در تمام نقاط داخلی و سطح خارجی هادی برابر صفر است ولی در نقاط خارج از جسم میدان وجود دارد

میدان الکتریکی یکنواخت

میدانی است که در آن شدت میدان چه از لحاظ مقدار وچه از لحاظ امتداد و جهت ثابت باشد مانند میدان الکتریکی دو صفحه موازی نزدیک بهم

اختلاف پتانسیل بین دو صفحه v

   d  فاصله بین آنها  

اختلاف پتانسیل

اختلاف پتانسیل الکتریکی عامل برقراری جریان از نقطه ای به نقطه دیگر است که همواره جریان از پتانسیل زیاد به پتانسیل کم برقرار است

پتانسیل صفر

در هر میدان الکتریکی نقطه ای بعنوان پتانسیل صفر یا زمین الکتریکی تعریف می شود که پتانسیل نقاط دیگر نسبت به آن نقطه سنجیده می شود

تعریف پتانسیل یک جسم بار دار

پتانسیل هر نقطه عبارتست از مقدار انرژی لازم برای ابتقال واحد بار مثبت از زمین (پتانسیل صفر)به آن نقطه

      q انتقال بار از زمین

     w   انرژی لازم

   v      اختلاف پتانسل

الکتریسیته و مغناطیس

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 25

الکتریسیته و مغناطیس

تئوری الکترونی اتم

اثر بارهای الکتریکی بر یکدیگر و قانون کولن

میدان الکتریکی و شدت میدان

میدان الکتریکی یکنواخت

اختلاف پتانسیل و تغییرات انرژی پتانسیل

خازن

شدت جریان و مقاومت الکترکی

نیرو محرکه و محاسبه اختلاف پتانسیل و شدت جریان در مدار

توان وراندمان

مقاومت

مدارهای خازن و مقاومت

اتصال مدارها

مغناطیس

مواد

آهن ربا

نیروی وارد بر بار در میدان مغناطیسی

نیروی وارد برسیم حامل جریان در میدان مغناطیسی

نیروی حاصل از دویا چند سیم بار دار

شدت میدان در یک سیم پیچ

جریان القائی و قانون لنز

قانون القای الکترومغناطیس

محاسبه جریان خود القائی

محاسبه ضریب خود القائی

جریان متناوب

مدار جریان متناوب

توان تلف شده در مقاومت

تئوری الکترونی اتم

اتم از ذرات کوچکتری به نامهای الکترون-پروتون ونوترون تشکیل شده است که الکترونها دارای بارمنفی،پروتونها دارای بار مثبت ونوترونها بدون بارند تعداد الکترونها و پروتونهای یک اتم در حالت عادی برابرند پس بار اتم در حالت عادی برابر صفر است

تولید الکتریسته بروش مالش

اگر یک میله شیشه ای را به پارچه ابریشمی مالش دهیم هردوجسم الکتریسیته دار می شود زیرا شیشه تعدادی الکترون از دست می دهد و پارچه الکترون می گیرد پس شیشه دارای بار مثبت و پارچه به همان مقدار دارای بار منفی می گردد بار ایجاد شده در شیشه و پارچه در محل تماس باقی می ماند

اجسام رسانا و نارسانا

بعضی از اجسام مانند فلزات که الکتریسته را به خوبی از خود عبور می دهند رسانا نامیده می شود در این اجسام الکترونهای آزاد اتم براحتی در شبکه بلوری جسم حرکت می کنند و عمل رسانایی را انجام می دهند اجسامی که الکترونهای آزاد برای هدایت الکترونی ندارند و نمی توانند الکتریسیته را ازخود عبور دهند نارسانا یا عایق نامیده میشود

پخش بار الکتریکی در اجسام رسانا

اگر جسم رسانایی بر روی پایه عایقی قرار گیرد و در اثر مالش باردار شود بار تولید شده در آن در سطح خارجی پخش می شود طوریکه در لبه ها و قسمتهای نوک تیز چگالی سطحی بار بیشتر از سایر قسمتها می باشد

چگالی سطحی

مقدار بار الکتریکی موجود در واحد سطح را چگالی سطحی می نامند

مساحت خارجی جسم/مقدار بار = چگالی سطحی

اثر بارهای الکتریکی بر یکدیگر و قانون کولن

دو بار همنام یکدیگر را دفع و دو بار غیر همنام یکدیگر را جذب می کنند مقدار نیروی دافعه و جاذبه طبق قانون کولن با حاصلضرب اندازه بارها نسبت مستقیم وبا مجذور فاصله دو بار نسبت عکس دارد و به جنس محیط نیز بستگی دارد

میدان الکتریکی

قسمتی از فضای اطراف یک بار الکتریکی را که در آن آثارجاذبه و دافعه الکتریکی وجود دارد میدان الکتریکی می نامند

شدت میدان الکتریکی

شدت میدان الکتریکی  در هر نقطه برابر است با نیروی وارد بر واحد مثبت الکتریکی واقع در آن نقطه

شدت میدان حاصل از یک بار نقطه ای

بار نقطه ای  q

در نقاطی به فاصله r

تعیین جهت میدان الکتریکی در هر نقطه

در هر نقطه از میدان الکتریکی برای تعیین جهت میدان می توان بار مثبت آزمون را در آن نقطه فرض کرده جهت نیروی وارد بر آن را تعیین کرد که همان جهت میدان است

خطوط میدان

خطوطی فرضی هستند که در هر نقطه مماس بر بردار شدت میدان آن نقطه می باشد و جهت آن جهت میدان را در هر نقطه نشان می دهد

میدان حاصل از چند بار نقطه ای

میدان حاصل از دو یا چند بار نقطه ای عبارتست از بر آیند میدانهای حاصل از بارها در هر نقطه

شدت میدان در یک جسم هادی باردار

در یک جسم هادی باردار شدت میدان در تمام نقاط داخلی و سطح خارجی هادی برابر صفر است ولی در نقاط خارج از جسم میدان وجود دارد

میدان الکتریکی یکنواخت

میدانی است که در آن شدت میدان چه از لحاظ مقدار وچه از لحاظ امتداد و جهت ثابت باشد مانند میدان الکتریکی دو صفحه موازی نزدیک بهم

اختلاف پتانسیل بین دو صفحه v

   d  فاصله بین آنها  

اختلاف پتانسیل

اختلاف پتانسیل الکتریکی عامل برقراری جریان از نقطه ای به نقطه دیگر است که همواره جریان از پتانسیل زیاد به پتانسیل کم برقرار است

پتانسیل صفر

در هر میدان الکتریکی نقطه ای بعنوان پتانسیل صفر یا زمین الکتریکی تعریف می شود که پتانسیل نقاط دیگر نسبت به آن نقطه سنجیده می شود

تعریف پتانسیل یک جسم بار دار

پتانسیل هر نقطه عبارتست از مقدار انرژی لازم برای ابتقال واحد بار مثبت از زمین (پتانسیل صفر)به آن نقطه

      q انتقال بار از زمین

     w   انرژی لازم

   v      اختلاف پتانسل

الکتریسیته ساکن 7 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 7

انرژی پتانسیل الکتریکی

با صرف انرژی و انجام کار، می‌توان جسمی به جرم m را از سطح زمین تا ارتفاع h بالا برد.

انرژی‌ای که صرف بالا بردن جسم ( با سرعت ثابت ) شده است، به صورت انرژی پتانسیل گرانشی ( u = mgh ) در آن ذخیره می‌شود.

انرژی پتانسیل کشسانی نیز در شناخت انرژی پتانسیل الکتریکی ما را یاری می‌کند، وقتی فنری را به آرامش فشرده می‌کنیم یا می‌کشیم، کار انجام شده به صورت انرژی پتانسیل کشسانی در فنر ذخیره می شود. در این جا می‌خواهیم با انرژی پتانسیل الکتریکی بیشتر آشنا شویم.

دو ذره ی باردار بر یکدیگر نیرو وارد می‌کنند و وقتی دو ذره ی باردار را که بار هم نام دارند با سرعت ثابت به یکدیگر نزدیک می‌کنیم برای غلبه بر نیروی رانشی آن ها باید کار را انجام دهیم و یا اگر بخواهیم دو ذره‌ی باردار را که بار غیر هم نام دارند با سرعت ثابت از هم دور کنیم، باز هم باید کار را انجام دهیم.

کار انجام شده به صورت انرژی پتانسیل الکتریکی دربارهای الکتریکی ذخیره می‌شود.

در این جا، کاری که ما انجام می‌دهیم مثبت است و انرژی مصرفی ما به صورت انرژی پتانسیل الکتریکی در بار الکتریکی q ذخیره می شود. هر چه اندازه ی جابجایی بیشتر باشد کار و انرژی مصرفی ما بیشتر می شود و درنتیجه افزایش انرژی پتانسیل الکتریکی بار q بیشتر می‌شود درست مانند وفتی که یک جسم را روی زمین، از یک نقطه به نقطه ی بالاتری می‌بریم و انرژی پتانسیل گرانشی آن افزایش می‌یابد. اگر بار الکتریکی q را در نقطه‌ای رها کنیم، در جهت خط‌های میدان به حرکت در می‌اید و انرژی پتانسیل الکتریکی آن به انرژی جنبشی تبدیل می‌شود. مانند : وقتی که یک جسم را از نقطه‌ی بالای زمین رها می‌کنیم و جسم به پایین حرکت می‌کند.

در این حالت انرژی پتنانسیل گرانشی آن کاهش می یابد و به انرژی جنبشی تبدیل می‌شود. بنابراین تغییر انرژی پتانسیل الکتریکی یک بار الکتریکی وقتی آن را در یک میدان الکتریکی جابه‌جا می‌کنیم، برابر انرژی‌ای است که برای جابجایی آن بار الکتریکی مصرف می شود.

( u = w )

اگر کاری که ما برای جابجایی بار الکتریکی ( با سرعت ثابت ) انجام می‌دهیم مثبت باشد (0w > ) انرژی پتانسیل بار افزایش می‌یابد یعنی 0 > u و u > u می‌شود.

در صورتی که کار انجام شده توسط ما منفی می شود. (0w > ) انرژی پتانسیل بار الکتریکی کاهش می‌یابد. یعنی : 0 < u و u < u است.

اختلاف پتانسیل الکتریکی

بار الکتریکی در میدان الکتریکی دارای انرژی پتانسیل الکتریکی است. در یک نقطه ی میدان، اندازه ی انرژی پتانسیل الکتریکی بار یواقع در آن نقطه، به اندازه ی بار الکتریکی بستگی دارد.

هر چه اندازه‌ی بار الکتریکی بیشتر باشد، انرژی پتانسیل الکتریکی ان نیز بیشتر می‌شود.

در مبحث الکتریسیته معمولا به غیر از انرژی پتانسیل مفهوم دیگری نیز تعریف می‌شود که کاربرد علمی آن بیشتر است و به آن پتانسیل الکتریکی می‌گویند. اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه‌ی واقع در میدان الکتریکی، عامل شارش بار الکتریکی بین آن دو نقطه است.

اگر دو ظرف آب به یکدیگر مربوط شوند آب از ظرفی که انرژی پتانسیل گرانشی یکای جرم آن بیشتر است، به ظرف دیگر شارش می‌کند، در الکتریسیته نیز عامل شارش بار الکتریکی به کمک اختلاف پتانسیل الکتریکی یکای بار در دو نقطه به صورت زیر تعریف می‌شود :

اختلاف پتانسیل الکتریکی دو نقطه، برابر تغییر انرژی پتانسیل الکتریکی یکای بار الکتریکی مثبت است، وقتی یکای بار الکتریکی بار از نقطه‌ی اول تا نقطه دوم جابجا می شود.

بنابراین اگر انرژی پتانسیل الکتریکی بار مثبت q در یک نقطه‌ی میدان برابر u باشد، اختلاف پتانسیل الکتریکی بین این دو نقطه، که با نماد v نشان داده می‌شود. اگر بار الکتریکی مثبت در جهت میدان الکتریکی حرکت کند، انرژی پتانسیل الکتریکی آن کاهش می‌یابد. تغییر پتانسیل الکتریکی به تغییر انرژی پتانسیل الکتریکی بستگی دارد. بنابراین نتیجه می‌گیریم که هرگاه بار

برق و الکتریسیته 58 ص1

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 58

توان الکتریکی که اغلب به عنوان برق یا الکتریسیته شناخته می شود، شامل تولید و ارایه انرژی الکتریکی به میزان کافی برای راه اندازی لوازم خانگی، تجهیزات اداری، دستگاه های صنعتی و فراهم آوردن انرژی کافی برای روشنایی، پخت و پز، گرمای خانگی و صنعتی و فرایندهای صنعتی بکار می رود.

تاریخچه اگرچه که الکتریسته به عنوان نتیجه واکنش شیمیایی ای که در یک پیل الکترولیک از زمانی که الساندرو ولتا در سال1800م این آزمایش را انجام داد، شناخته می شده است، اما تولید آن به این روش گران بوده و هست. در سال 1831م، میشل فارادی ماشینی ابداع کرد که از حرکت چرخشی تولید الکتریسته می کرد، اما حدود پنجاه سال طول کشید تا این فن آوری از نظر اقتصادی مقرون به صرفه شود. در سال 1878م، توماس ادیسون جایگزین عملی تجاری ای را برای روشنایی های گازی و سیستم های حرارتی ایجاد کرد و به فروش رساند که از الکتریسته جریان مستقیمی استفاده می کرد که بطور منطقه ای تولید و توزیع شده بود، استفاده می کرد. در سیستم جریان مستقیم ادیسون، ایستگاه های تولید توان اضافی می بایست نصب می شدند. بدلیل اینکه ادیسون قادر نبود سیستمی را تولید کند که به ژنراتورهای چندگانه اجازه بدهد که به یکدیگر متصل شوند، گسترش سیستم او نیاز داشت که تمامی ایستگاه های تولید جدید مورد نیاز ساخته شوند. نیاز به نیروگاه های اضافی ابتدا توسط قانون اهم بیان شده است: بدلیل اینکه تلفات با مربع جریان یا بار و با خود مقاومت متناسب است، بکار بردن کابل های طولانی در سیستم ادیسون به مفهوم داشتن ولتاژهای خطرناک در برخی نقاط یا کابل های بزرگ و گران قیمت و یا هر دوی اینها بود.

نیکولا تسلا که مدت کوتاهی برای ادیسون کار می کرد و تئوری الکتریسته را بگونه ای درک کرده بود که ادیسون درک نکرده بود، سیستم جایگزینی را ابداع کرد که از جریان متناوب استفاده می کرد. تسلا بیان داشت که دو برابر کردن ولتاژ جریان را نصف می کند و منجر به کاهش تلفات به میزان 4/3 می شود و تنها یک سیستم جریان متناوب اجازه انتقال بین سطوح ولتاژ را در قسمت های مختلف آن سیستم ممکن می سازد. او به توسعه و تکمیل تئوری کلی سیستم اش ادامه داد و جایگزین تئوری و عملی ای را برای تمامی ابزارهای جریان مستقیم آن زمان ابداع کرد و ایده های بدیعش را در سال 1887م در 30 حق انحصاری اختراع به ثبت رساند.

در سال 1888م کار تسلا مورد توجه جرج وستینگهاوس که حق انحصاری اختراع یک ترانسفورماتور را در اختیار داشت و یک کارخانه روشنایی را از سال 1886م در گریت بارینگتون، ماساچوست راه اندازی کرده بود، قرار گرفت. اگرچه که سیستم وستینگهاوس می توانست از روشنایی های ادیسون استفاده کند و دارای گرم کننده نیز بود، اما این سیستم دارای موتور نبود. توسط تسلا و اختراع ثبت شده اش، وستینگهاوس یک سیستم قدرت برای یک معدن طلا در تلورید، کلورادو در سال 1891 ساخت که دارای یک ژنراتور آبی 100 اسب بخار(75 کیلو وات) بود که یک موتور 100 اسب بخار (75 کیلو وات) را در آنسوی خط انتقالی به فاصله 5/2 مایل (4 کیلومتر) تغذیه می کرد. سپس در یک قرارداد با جنرال الکتریک که ادیسون مجبور به فروش آن شده بود، شرکت وستینگهاوس اقدام به ساخت یک نیرگاه در نیاگارا فالس کرد که دارای سه ژنراتور تسلای 5000 اسب بخار بود که الکتریسته را به یک کوره ذوب آلومینیوم در نیاگارا ، نیویورک و به شهر بوفالو، نیویورک به فاصله 22 مایل (35 کیلومتر) انتقال می داد. نیروگاه نیاگارا در 20 آوریل 1895م شروع به کار کرد.

انرژی الکتریکی در حال حاضر

امروزه سیستم انرژی الکتریکی جریان متناوب تسلا کماکان مهمترین ابزار ارایه انرژی الکتریکی به مصرف کنندگان در سراسر جهان است. با وجود جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC) برای ارسال مقادیر عظیم الکتریسته در طول فواصل بلند بکار می رود، اما قسمت اعظم تولید الکتریسته، انتقال توان الکتریکی، توزیع الکتریسته و داد و ستد الکتریسته با استفاده از جریان متناوب محقق می شود.

در بسیاری از کشورها شرکت های توان الکتریکی کلیه زیرساخت ها را از نیروگاه ها تا زیرساخت های انتقال و توزیع در اختیار دارند. به همین علت، توان الکتریکی به عنوان یک حق انحصاری طبیعی در نظر گرفته می شود. صنعت عموماْ به شدت با کنترل قیمت ها کنترل می شود و معمولا مالکیت و عملکرد آن در دست دولت است. در برخی کشورها بازارهای الکتریسته وسیع با تولید کننده ها و فروشندگان الکتریسته، الکتریسته را مانند پول نقد و سهام معامله می کنند.

انتقال توان الکتریکی دومین فرایند ارائه الکتریسیته به مصرف کننده هاست. الکتریسیته توسط نیروگاه های برق تولید می شود و سپس توسط فروشنده ها به مصرف کنندگان نهایی به عنوان یک کالا فروخته می شود. انتقال توان الکتریکی و شبکه توزیع الکتریسیته اجازه ارائه الکتریسیته تولید شده را به مصرف کننده ها می دهد. فرایند صنعتی شدن سریع قرن 20 ام خطوط و شبکه های انتقال را تبدیل به بخش مهمی از زیر ساخت های اقتصادی در کشورهای صنعتی، کرد. شبکه های برق امکانات تولید زیادی را ممکن می سازند، نظیر سدهای هیدرو الکتریک، نیروگاه های سوخت فسیلی، نیروگاه های هسته ای و ... که توسط سازمان های بهره برداری خصوصی و عمومی، برای تولید مقادیر بزرگی از انرژی و ارائه آن به شبکه های توزیع برای تحویل به مصرف کننده های خریدار، گردانده می شوند. معمولاً الکتریسیته را در طول فواصل بلند از طریق ترکیبی از خطوط انتقال توان هوایی (مانند آنچه در شکل مشاهده می شود) یا کابل های زیر زمینی ارسال می کنند. اولین ژنراتور هیدروالکتریک بزرگ در آبشار نیاگارای ایالات متحده (که تحت دیدگاه فنی نیکلا تسلا ساخته و نصب شده بود) نصب شد و از طریق خطوط انتقال، الکتریسیته را برای بوفالو، نیویورک فراهم ساخت.

ورودی شبکه

یک شبکه انتقال از: نیروگاه های برق، پست های برق و مدارات انتقال ساخته شده است. معمولاً برق از طریق یک جریان متناوب سه فاز انتقال می یابد. در نیروگاه ها، برق را در سطح ولتاژی نسبتاً پایین در حدود 10 تا 15 کیلو ولت تولید می کنند، سپس توسط ترانسفورماتور نیروگاه، آن را به یک ولتاژ بالا (220 تا 440 کیلو ولت) جریان متناوب می رسانند تا آن را به یک پست برق که نقطه خروجی شبکه است و در فواصل دور قرار دارد، انتقال دهند.

تلفات

به منظور کاهش درصد تلفات توان لازم است که الکتریسیته را در ولتاژهای بالا انتقال دهیم. هرچه که ولتاژ بالاتر باشد جریان کمتر خواهد بود که این امر اندازه ی کابل مورد نیاز و میزان انرژی تلف شده را کاهش می دهد. انتقال در طول خطوط بلند معمولاً در ولتاژهای 100 کیلو ولت و بالاتر صورت می گیرد. تلفات انتقال و توزیع در ایالات متحده در سال 2003م 2/7 و در انگلستان در سال 1998م 4/7 درصد تخمین زده شده است.

وقتی لازم است که توان را در طول خطوط بسیار بلند انتقال دهیم، استفاده از جریان مستقیم برای انتقال، به جای جریان متناوب موثرتر ( و بنابراین اقتصادی تر) است. به دلیل اینکه این امر نیازمند هزینه کردن پول بسیار زیادی بر روی مبدل های توان AC/DC است، از این روش تنها در هنگام

برق و الکتریسیته 58 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 58

توان الکتریکی که اغلب به عنوان برق یا الکتریسیته شناخته می شود، شامل تولید و ارایه انرژی الکتریکی به میزان کافی برای راه اندازی لوازم خانگی، تجهیزات اداری، دستگاه های صنعتی و فراهم آوردن انرژی کافی برای روشنایی، پخت و پز، گرمای خانگی و صنعتی و فرایندهای صنعتی بکار می رود.

تاریخچه اگرچه که الکتریسته به عنوان نتیجه واکنش شیمیایی ای که در یک پیل الکترولیک از زمانی که الساندرو ولتا در سال1800م این آزمایش را انجام داد، شناخته می شده است، اما تولید آن به این روش گران بوده و هست. در سال 1831م، میشل فارادی ماشینی ابداع کرد که از حرکت چرخشی تولید الکتریسته می کرد، اما حدود پنجاه سال طول کشید تا این فن آوری از نظر اقتصادی مقرون به صرفه شود. در سال 1878م، توماس ادیسون جایگزین عملی تجاری ای را برای روشنایی های گازی و سیستم های حرارتی ایجاد کرد و به فروش رساند که از الکتریسته جریان مستقیمی استفاده می کرد که بطور منطقه ای تولید و توزیع شده بود، استفاده می کرد. در سیستم جریان مستقیم ادیسون، ایستگاه های تولید توان اضافی می بایست نصب می شدند. بدلیل اینکه ادیسون قادر نبود سیستمی را تولید کند که به ژنراتورهای چندگانه اجازه بدهد که به یکدیگر متصل شوند، گسترش سیستم او نیاز داشت که تمامی ایستگاه های تولید جدید مورد نیاز ساخته شوند. نیاز به نیروگاه های اضافی ابتدا توسط قانون اهم بیان شده است: بدلیل اینکه تلفات با مربع جریان یا بار و با خود مقاومت متناسب است، بکار بردن کابل های طولانی در سیستم ادیسون به مفهوم داشتن ولتاژهای خطرناک در برخی نقاط یا کابل های بزرگ و گران قیمت و یا هر دوی اینها بود.

نیکولا تسلا که مدت کوتاهی برای ادیسون کار می کرد و تئوری الکتریسته را بگونه ای درک کرده بود که ادیسون درک نکرده بود، سیستم جایگزینی را ابداع کرد که از جریان متناوب استفاده می کرد. تسلا بیان داشت که دو برابر کردن ولتاژ جریان را نصف می کند و منجر به کاهش تلفات به میزان 4/3 می شود و تنها یک سیستم جریان متناوب اجازه انتقال بین سطوح ولتاژ را در قسمت های مختلف آن سیستم ممکن می سازد. او به توسعه و تکمیل تئوری کلی سیستم اش ادامه داد و جایگزین تئوری و عملی ای را برای تمامی ابزارهای جریان مستقیم آن زمان ابداع کرد و ایده های بدیعش را در سال 1887م در 30 حق انحصاری اختراع به ثبت رساند.

در سال 1888م کار تسلا مورد توجه جرج وستینگهاوس که حق انحصاری اختراع یک ترانسفورماتور را در اختیار داشت و یک کارخانه روشنایی را از سال 1886م در گریت بارینگتون، ماساچوست راه اندازی کرده بود، قرار گرفت. اگرچه که سیستم وستینگهاوس می توانست از روشنایی های ادیسون استفاده کند و دارای گرم کننده نیز بود، اما این سیستم دارای موتور نبود. توسط تسلا و اختراع ثبت شده اش، وستینگهاوس یک سیستم قدرت برای یک معدن طلا در تلورید، کلورادو در سال 1891 ساخت که دارای یک ژنراتور آبی 100 اسب بخار(75 کیلو وات) بود که یک موتور 100 اسب بخار (75 کیلو وات) را در آنسوی خط انتقالی به فاصله 5/2 مایل (4 کیلومتر) تغذیه می کرد. سپس در یک قرارداد با جنرال الکتریک که ادیسون مجبور به فروش آن شده بود، شرکت وستینگهاوس اقدام به ساخت یک نیرگاه در نیاگارا فالس کرد که دارای سه ژنراتور تسلای 5000 اسب بخار بود که الکتریسته را به یک کوره ذوب آلومینیوم در نیاگارا ، نیویورک و به شهر بوفالو، نیویورک به فاصله 22 مایل (35 کیلومتر) انتقال می داد. نیروگاه نیاگارا در 20 آوریل 1895م شروع به کار کرد.

انرژی الکتریکی در حال حاضر

امروزه سیستم انرژی الکتریکی جریان متناوب تسلا کماکان مهمترین ابزار ارایه انرژی الکتریکی به مصرف کنندگان در سراسر جهان است. با وجود جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC) برای ارسال مقادیر عظیم الکتریسته در طول فواصل بلند بکار می رود، اما قسمت اعظم تولید الکتریسته، انتقال توان الکتریکی، توزیع الکتریسته و داد و ستد الکتریسته با استفاده از جریان متناوب محقق می شود.

در بسیاری از کشورها شرکت های توان الکتریکی کلیه زیرساخت ها را از نیروگاه ها تا زیرساخت های انتقال و توزیع در اختیار دارند. به همین علت، توان الکتریکی به عنوان یک حق انحصاری طبیعی در نظر گرفته می شود. صنعت عموماْ به شدت با کنترل قیمت ها کنترل می شود و معمولا مالکیت و عملکرد آن در دست دولت است. در برخی کشورها بازارهای الکتریسته وسیع با تولید کننده ها و فروشندگان الکتریسته، الکتریسته را مانند پول نقد و سهام معامله می کنند.

انتقال توان الکتریکی دومین فرایند ارائه الکتریسیته به مصرف کننده هاست. الکتریسیته توسط نیروگاه های برق تولید می شود و سپس توسط فروشنده ها به مصرف کنندگان نهایی به عنوان یک کالا فروخته می شود. انتقال توان الکتریکی و شبکه توزیع الکتریسیته اجازه ارائه الکتریسیته تولید شده را به مصرف کننده ها می دهد. فرایند صنعتی شدن سریع قرن 20 ام خطوط و شبکه های انتقال را تبدیل به بخش مهمی از زیر ساخت های اقتصادی در کشورهای صنعتی، کرد. شبکه های برق امکانات تولید زیادی را ممکن می سازند، نظیر سدهای هیدرو الکتریک، نیروگاه های سوخت فسیلی، نیروگاه های هسته ای و ... که توسط سازمان های بهره برداری خصوصی و عمومی، برای تولید مقادیر بزرگی از انرژی و ارائه آن به شبکه های توزیع برای تحویل به مصرف کننده های خریدار، گردانده می شوند. معمولاً الکتریسیته را در طول فواصل بلند از طریق ترکیبی از خطوط انتقال توان هوایی (مانند آنچه در شکل مشاهده می شود) یا کابل های زیر زمینی ارسال می کنند. اولین ژنراتور هیدروالکتریک بزرگ در آبشار نیاگارای ایالات متحده (که تحت دیدگاه فنی نیکلا تسلا ساخته و نصب شده بود) نصب شد و از طریق خطوط انتقال، الکتریسیته را برای بوفالو، نیویورک فراهم ساخت.

ورودی شبکه

یک شبکه انتقال از: نیروگاه های برق، پست های برق و مدارات انتقال ساخته شده است. معمولاً برق از طریق یک جریان متناوب سه فاز انتقال می یابد. در نیروگاه ها، برق را در سطح ولتاژی نسبتاً پایین در حدود 10 تا 15 کیلو ولت تولید می کنند، سپس توسط ترانسفورماتور نیروگاه، آن را به یک ولتاژ بالا (220 تا 440 کیلو ولت) جریان متناوب می رسانند تا آن را به یک پست برق که نقطه خروجی شبکه است و در فواصل دور قرار دارد، انتقال دهند.

تلفات

به منظور کاهش درصد تلفات توان لازم است که الکتریسیته را در ولتاژهای بالا انتقال دهیم. هرچه که ولتاژ بالاتر باشد جریان کمتر خواهد بود که این امر اندازه ی کابل مورد نیاز و میزان انرژی تلف شده را کاهش می دهد. انتقال در طول خطوط بلند معمولاً در ولتاژهای 100 کیلو ولت و بالاتر صورت می گیرد. تلفات انتقال و توزیع در ایالات متحده در سال 2003م 2/7 و در انگلستان در سال 1998م 4/7 درصد تخمین زده شده است.

وقتی لازم است که توان را در طول خطوط بسیار بلند انتقال دهیم، استفاده از جریان مستقیم برای انتقال، به جای جریان متناوب موثرتر ( و بنابراین اقتصادی تر) است. به دلیل اینکه این امر نیازمند هزینه کردن پول بسیار زیادی بر روی مبدل های توان AC/DC است، از این روش تنها در هنگام