پاسخ به سئوالات برق و الکترونیک

پاسخ به سوالات برق و الكترونيك

آیا برق تلفن همان برق شهر است؟ پس چرا انسان را نمی گیرد؟

برق تلفن مستقل از برق شهر بوده و ربطی به آن ندارد. برای همین است که در زمان خاموشی تلفن کار می کند. برق تلفن از نوع مستقیم بوده اما برق شهر از نوع متناوب است. برق شهر 220 ولت و در مصارف خانگی 15 تا 25 آمپر می باشد. اما برق تلفن بستگی به منطقه مورد استفاده بین 45 تا 65 ولت بوده و جریان بسیار کمی دارد. در نتیجه نه آدم را می گیرد و نه لامپی را روشن می کند.

ولتاژ تلفن در حال تابت حدود 45 تا 65 ولت مستقیم است، اما وقتی تلفن زنگ می زند، یک ولتاژ متناوب قوی در حدود 100 ولت با فرکانس 25 هرتز (یعنی جریانی که در هر ثانیه 25 بار قطع و وصل می شود) به آن می رسد که زنگ تلفن را به صدا در می آورد. زمانی که که گوشی را بر می دارید، ولتاژ متناوب قطع و ولتاژ مستقیم تلفن به حدود 12 ولت تنزل می یابد. این ولتاژ مدار داخل تلفن را به کار انداخته، باعث می شود مکالمه از طریق گوشی و دهنی برقرار شود. حال اگر در حین مکالمه، در محل دیگر شخص دومی گوشی را بردارد، ولتاژ از این هم کمتر شده و صدا ضعیف تر خواهد شد.

آیا می توان آژیر و سایر کیت هایی که با باتری و آداپتور کار می کنند را توسط دینام دوچرخه هم به کار انداخت؟

دینام دوچرخه یک نوع مولد جریان متناوب یا آلترناتیو بوده و اگر بخواهیم از جریان خروجی آن استفاده کنیم، باید آن را توسط چهار عدد دیود به شماره 1N4001 یک سو کرده و توسط یک عدد خازن 1000UF-16V کاملا صاف و تبدیل به جریان مستقیم کرده و بعد استفاده کنیم. به دلیل این که دینام دوچرخه حرکت خود را از چرخ می گیرد، ولتاژ خروجی آن چندان ثابت نبوده و متناسب با سرعت دوچرخه تغییر می کند و برای همین است که هر چه چقدر دوچرخه تندتر رانده شود، نور چراغ ها بیشتر خواهد شد.

کار رگلاتور در دستگاه های الکترونیکی چیست؟

در مدارهایی که احتیاج به ولتاژ ثابتی ندارند - مانند آژیر بالایی - تغییرات ولتاژ دینام مشکلی ایجاد نمی کند، اما اگر مدار حساس باشد و امکان سوختن قطعات الکترونیکی در بین باشد، باید خروجی دینام را با استفاده از یک عدد رگلاتور کاملا صاف و ثابت نگه داشت. کار رگلاتور این است که ولتاژ را در یک حد ثابت نگه می دارد و از نوسانات برق جلو گیری کرده و هر قدر ولتاژ اولیه نوسان کند و بالا رود، ولتاژ خروجی فرق نکرده و ثابت می ماند.

اگر رگلا تور نبود، موتورهای ضبط صوت ها و ویدیو ها و دیسک درایو و... نمی توانستند در هر ساعت از شبانه روز که ولتاژ برق دائم در نوسان است، سرعت ثابتی داشته باشند. در نتیجه مشکلاتی را به وجود می آوردند. اما استفاده از رگلاتور در خروجی آداپتورها ضمن این که ولتاژ ثابتی به وجود می آورد، از نوسانات جلوگیری کرده تا حدودی هم آن را صاف می کند و مانع از پارازیت صدا یا صدای هوم و وز و... در خروجی مدار می شود.

چرا به LED که یک لامپ کوچک است، دیود نورانی می گویند و با علامت دیود نشان می دهند؟

LED یک لامپ نیست که در داخل آن رشته گرم شونده (فیلامان) وجود داشته باشد و اصلا دو پایه آن در داخل به همدیگر وصل نیستند و درست مانند یک دیود می باشد که جریان را از یک طرف عبور می دهد و از طرف دیگر عبور نمی دهد. تنها فرق این دیود با دیود یک سو ساز این است که جریان بسیار ضعیفی از خود عبور داده و تولید نور می کند و مثل دیود پایه مثبت (آند) و پایه منفی (کاتد) دارد. علامت رسمی آن عینا مانند دیود با دو عدد فلش به بیرون که مفهوم تابش نور را می دهد.

LED معمولا دارای دو پایه بلند و کوتاه می باشد که اغلب پایه بلند مثبت و پایه کوتاه منفی می باشد. بهتر است تا به وسیله یک ولتاژ 3 ولت از روشن شدن LED و ترتیب پایه های آن آگاهی پیدا نکرده اید، آن را در مدار لحیم نکنید. LED با ولتاژ 3 ولت به خوبی روشن می شود و ولتاژ بیشتر از این باعت نابودی آن می گردد، مگر این که در مسیر آن ها مقاومت مناسبی قرار بگیرد.

خازن های الکترولیتی چه فرقی با خازن های دیگر دارند؟

فرق آنها در مشخص شدن پایه های آن با علامت مثبت و منفی می باشد. که هنگام استفاده این پایه ها حتما باید روی مدار مشخص شده باشد و خازن درست در مدار قرار گیرد. پایه بلندتر مثبت و پایه کوتاه تر منفی می باشد. اما در جا گذاری خازن های عدسی رعایت قطبین اهمیت ندارد و از هر سمت می توان گذاشت و روی خازن اصلا علامت وجود ندارد.

در حالی که پایه منفی خازن های الکترولیت همیشه به وسیله یک فلش رنگی روی بدنه آنها مشخص گردیده است. همچنین خازن های الکترولیت دارای ظرفیت بیشتری نسبت به خازن های عدسی هستند. مسئله ظرفیت میکرو فاراد در مدار مهم است و نباید زیاد تغییر کند، اما در مدارهای ساده تغییرات ساده و جزیی اهمیتی ندارد. مثلا به جای خازن 250 میکرو فاراد می توان از خازن 220 میکرو فاراد استفاده کرد و بر عکس.

در باره IC توضیح بدهید.

از جمله پیشرفته ترین قطعات الکترونیکی هستند که در سال های اخیر تولید آنها سرعت و پیشرفت سرسام آوری پیدا کرده است و می رود که در تمام مدارهای الکترونیکی جای تمام قطعات از جمله دیود، مقاومت، خازن و ترانزیستور را بگیرد. در واقع آی سی قطعه ای جامد است که در داخل آن یک مدار الکترونیکی مرکب از ده ها مقاومت و دیود و ترانزیستور و... به صورت فشرده و میکروسکوپی جمع شده و به صورت یک پارچه در آمده است و فقط پایه های اتصالات از کناره های آن بیرون زده است. در داخل آی سی کوچکی که بین دو انگشت قرار می گیرد ممکن است مداری الکترونیکی در اندازه صدها سانتی متر مربع جای بگیرد!

به عبارت دیگر اگر آی سی اختراع نشده بود، مجبور بودیم به جای آن از یک مدار الکترونیکی بزرگ مثلا در اندازه چهل در چهل سانتی متر استفاده کنیم! و اگر بخواهیم آن را روی فیبر پیاده کنیم، فیبری به ابعاد یک میدان فوتبال هم کافی نخواهد بود! قطعاتی مانند دیود، ترانزیستور و مقاومت در داخل آی سی رسوب داده شده و با سیم های ظریف میکرونی از جنس طلا به هم وصل شده اند.

مثلا آی سی 555 که در بیشتر مدارها به کار می رود یک کپسول 8 پایه است که در اخل آن 23 عدد ترانزیستور، 2 عدد دیود، 16 عدد مقاومت و تعدادی خازن استفاده شده است و با تغذیه های متفاوتی از 5 ولت تا 15 ولت و تعداد کمی از قطعات و عناصر خارجی می تواند به یک مدار (نوسان ساز) پایدار تبدیل شود و نوسان ساز بخشی از اکثر مدارهای الکترونیکی را تشکیل می دهد.

چرا پرندگانی که روی سیم برق می نشینند، دچار برق گرفتگی نمی شوند؟

همه می دانند که دست زدن به سیم های برقِ واگن های برقی و شبکه هایی با ولتاژ بالا نه فقط برای انسان بلکه برای جانوران بزرگ هم خطرناک است و منجر به مرگ می شود. بار ها اتفاق افتاده است که سیم برقی که پاره شده، به بدن اسب یا گاوی تماس پیدا کرده و انها را کشته است . پس علت اینکه پرندگان آسوده وآرام روی سیمها می نشینند و هیچ صدمه ای نمی بینند چیست؟

برای آنکه علت این گونه تضادها را بفهمیم ، باید به مسائل زیر توجه کرد:

بدن پرنده ای که روی سیم نشسته مانند یک شاخه ی مدار است که مقاومت آن نسبت به شاخه ی دیگر( قطعه ی سیم کوتاه بین دو پای پرنده ) فوق العاده زیاد می باشد. به این دلیل شدت جریان برق در این شاخه ( بدن پرنده ) ناچیز است و صدمه ای نمی رساند. اما اگر پرنده ای که روی سیم نشسته است، بال ، دم یا منقارش با آهنی تماس پیدا کند و یا به طور کلی به نحوی با زمین اتصال بیابد ، آن وقت برقی که از راه بدن پرنده به زمین می رود ، آناً پرنده را خواهد کشت. چنین حادثه هایی اغلب اتفاق می افتد.

پرندگان عادت دارند وقتی که روی میله های افقی تیرهای شبکه برق با ولتاژ می نشینند منقار خود را با سیم برق پاک کنند. ازآنجا که این قسمت و پرنده ای که روی آن نشسته است مستقیماً با زمین اتصال دارد ، وقتی پرنده با سیم برق تماس پیدا کند ، حتماً کشته خواهد شد.

این گونه حوادث بقدری اتفاق می افتد که زمانی در آلمان برای جلوگیری از تلف شدن پرندگان تدابیر ویژه ای اتخاذ کردند. برای این منظور روی میله های افقی تیرهای شبکه برق با ولتاز زیاد نشیمن گاههایی به شکل مقره های عایق نصب می کنند تا پرندگان هم بتوانند روی آن بنشینند و منقارشان را با سیم پاک کنند و هیچ صدمه ای نبینند .

در مواردی دیگر جلو نقاط خطرناک را با وسایل مخصوص سد می کنند تا بدن پرندگان با آن تماس نیابد. در جاهایی که شبکه انتقال برق با ولتاژ زیاد با سرعت زیاد توسعه می یابد، ما باید برای حفظ جان پرندگان از خطر برق تدابیر جدی اتخاذ کنیم، زیرا بدین وسیله به جنگل داری و کشاورزی نیز کمک قابل توجهی کرده ایم.

پاسخی دیگر:

اصولا جریان الکتریکی بین دو قطب مثبت و منفی برقرار می شود. چنان چه پرنده ای یا پرندگانی روی یک سیم لخت بنشیند دچار برق گرفتگی نمی شود. ولی اگر همین پرندگان با دو سیم لخت تماس حاصل کنند، جریان از بدن آنها به زمین خواهد رفت. پس بلافاصله دچار برق گرفتگی خواهند شد. همچنین اگر دو پرنده هر کدام روی یک سیم لخت (مثبت، منفی) نشسته باشند تا زمانی که با هم تماس نداشته باشند، زنده هستند، ولی به محض تماس بالها یا بدنشان با هم، هر دو دچار برق گرفتگی شده و می میرند.

کاربرد گوی های رنگی در کابل های فشار قوی چیست؟

در مورد گوی رنگی هم که به ان warning ball میگویند، معمولآ رنگش قرمز یا نارنجی است و جنس آن از آلومینیوم یا پلاستیک مقاوم است و قطر آن در حدود 80 سانتیمتر می باشد و بیشتر در محل تقاطع خطوط انتقال و فوق توزیع یا جاده ها نصب می شود. چون مسیر حرکت بالگرد از روی جاده هاست و چون سیم به صورت مستقیم روبروی خلبان قرار می گیرد، خلبان گاهی اوقات سیم رو نمی تواند ببیند، لذا از گوی هشدار دهنده استفاد می شود.

نظر دیگر: البته تعدادی از دوستان نیز این گوی ها را به انبساط و انقباض سیم ها و تغییرات درجه حرارت نسبت داده و می گویند این گوی ها از پاره شدن و افتادن سیم ها و دکل ها جلو گیری می نماید. به نظر می رسد مورد اولی به صحت نزدیک تر است.

برق به زبان ساده

الکترون به چه معناست؟

الکترون معنای یونانی کهربا ست کهربا ماده ای است که در مالش به پارچه پشمی باردار شده و خرده های کوچک کاه را جذب می کند این ربایش به علت نیرویی مرموز اتفاق می افتد که یونانیان آن را الکتریسیته نامیده اند.

اجزای ماده چیست؟

همه مواد از مولکول هایی شکل می گیرند که آن ها نیز خود از اتم ها ساخته می شوند. اتم ها از دو جز اصلی الکترون و هسته ساخته می شوند که الکترون ها در مدارهای مشخص به دور هسته در گردش هستند.

چه عاملی سبب ماندن الکترون در مدار مشخص خود می شود؟

بین الکترون و هسته نیروی جاذبه الکتریکی وجود دارد که اندازه آن برابر نیروی دافعه گریز از مرکز ناشی از چرخش سریع الکترون به دور هسته است.

درون هسته چیست؟

هسته شامل ذرات بسیاری است که مهم ترین آن ها از نظر جرم پروتون و نوترون است.

بارالکتریکی چیست؟

بین الکترون ها و پروتون ها نیروی جاذبه و بین خودشان با هم نیروی دافعه وجود دارد که ماهیت این نیروها هنوز شناخته نشده است، اما برای تحلیل ساده تر بارالکتریکی را مطرح کرده که برای الکترون با علامت منفی و برای پروتون با علامت مثبت مشخص شده است.

چگونه می توان مواد را باردار کرد؟

روش های باردار کردن ماده همان روش های تولید الکتریسیته است. به عبارت دیگر می توان با استفاده از این روش ها الکتریسیته تولید کرد. ساده ترین این روش ها مالش دو ماده به هم است که باعث می شود الکترون ها از یک ماده به ماده دیگری بروند و در نتیجه اختلاف بار بین دو ماده ایجاد شود. مثلا مالش یک میله شیشه ای به یک پارچه پشمی سبب باردارشدن هر دو ماده می شود که یکی بار مثبت(کمبود الکترون) و دیگری بار منفی(ازدیاد الکترون) می یابد.

نیروی الکتریکی چیست؟

بین بارهای الکتریکی اعم از مثبت یا منفی نیروی الکتریکی وجود دارد. این نیرو به مقدار بارالکتریکی و فاصله آن ها از هم بستگی دارد. مطابق قانون کولن مقدار نیرو از حاصل ضرب بارها در ضریب ثابتی که به جنس محیط بستگی دارد تقسیم بر مجذور فاصله بین دو بار به دست می آید. اما در تحلیل ساده تر هر چه مقدار بارها بیشتر باشد مقدار نیرو نیز بیشتر و هر چه فاصله آن ها بیشتر شود مقدار نیرو نیز کمتر می شود.

مواد در حالت عادی از نظر بارالکتریکی چگونه اند؟

همه مواد در حالت عادی دارای مقدار الکترون و پروتون مساویند به این دلیل از نظر برآیند بارهای الکتریکی خنثی می باشند.

چگونه می توان یک ماده خنثی را باردار کرد؟

هر گاه تعادل بین بارهای مثبت و منفی در یک جسم خنثی به هم بخورد ماده باردار شده است. به همین منظور تمام روش های تولید الکتریسیته کاری نمی کنند جز برهم زدن تعادل بین بارهای الکتریکی مثبت و منفی.

می دانیم که الکترون نسبت به پروتون قابلیت جابه جایی و حرکت بیشتری دارد. بنابراین می توان با دادن یا گرفتن الکترون ماده را باردار کرد. اگر تعداد الکترون ها بیشتر از تعداد پروتون ها شود جسم بار منفی و در صورتی که عکس این حالت روی دهد جسم بار مثبت پیدا می کند.

باردار کردن مواد چه ربطی به تولید الکتریسیته دارد؟

اجازه دهید برای جواب به این سوال نخست مواد را دسته بندی کنیم. مواد از نظر هدایت الکتریکی به چند دسته تقسیم می شوند؟ مواد از نظر هدایت الکتریکی جز سه دسته زیر هستند:
الف- هادی ها؛ موادی که به راحتی برق را از خود عبور می دهند.
ب - عایق ها؛ موادی که برق را از خود عبور نمی دهند.
ج - نیمه هادی ها؛ این مواد در شرایط خاصی مانند هادی ها یا نیمه هادی ها عمل می کنند. اما در حالت عادی برق را به مقدار ناچیز از خود عبور می دهند.

جریان الکتریکی چیست؟

هرگاه حامل های الکتریسیته(الکترون ها) در یک هادی به حرکت درآیند جریان الکتریکی ایجاد می شوند. اما هر حرکت الکترونی جریان برق نیست. بلکه این حرکت باید در یک مسیر مشخص باشد. هر چقدر الکترون های بیشتری در زمان کمتری در مسیر مشخص حرکت کنند مقدار جریان نیز بیشتر می شود.

آمپر چیست؟

برای دانستن میزان جریان باید بتوان آن را با عدد بیان کرد که به همین منظور از واحد سنجش جریان که همان آمپر است استفاده می شود.

مقدار یک آمپر جریان چقدر است؟

هر گاه از یک هادی تعداد 28/6 ضربدر 10 بتوان 18 الکترون در یک ثانیه بگذرد این میزان الکترون در زمان یک ثانیه معرف یک آمپر جریان الکتریکی است.

ولتاژ چیست؟

دانستیم هر گاه الکترون ها در یک هادی در مسیر مشخصی به حرکت درآیند جریان الکتریکی ایجاد می شود. اما الکترون ها بدون دریافت نیرو و انرژی از مدار گردش به دور هسته خارج نمی شوند. بنابراین برای تولید جریان نیاز به یک نیرو داریم که آن را از منابع تولید نیرو مانند باتری می گیریم. به عبارت ساده تر نیروی لازم جهت ایجاد جریان ولتاژ نام دارد که واحد اندازه گیری آن ولت است.

چگونه می توان ولتاژ تولید کرد؟

این سوال پاسخ سوال دیگری نیز می تواند باشد که همان روش های تولید الکتریسیته است. می دانیم که انرژی تولید نمی شود، بلکه از صورتی به صورت دیگر تبدیل می شود. از آن جایی که الکتریسیته هم انرژی است پس باید تبدیل شده انرژی های دیگر باشد.

انرژی هایی که به صورت متعارف برای تولید برق به کار می رود عبارتند از؛ انرژی شیمیایی در باتری ها - انرژی مغناطیسی در ژنراتورها - انرژی نورانی در باتری های خورشیدی - انرژی حرارتی در ترموکوپل ها - انرژی ضربه ای در پیزو الکتریک و ... .

مقاومت چیست؟

الکترون ها در هادی به راحتی نمی توانند حرکت کنند زیرا در مسیر حرکت آن ها موانعی وجود دارد که به طور ساده آن ها را مقاومت هادی در برابر عبور جریان می گوییم. هر چقدر این موانع کمتر باشد عبور جریان بهتر صورت می گیرد و می گوییم جسم، هادی بهتری است. این موضوع نخستین بار توسط سیمون اهم، یک فیزیکدان آلمانی مطرح شد. به همین دلیل واحد اندازه گیری مقاومت اهم است.

منظور از مدار الکتریکی چیست؟

حال با دانستن سه فاکتور اساسی در برق(جریان ولتاژ مقاومت) مدار الکتریکی را تعریف می کنیم؛ هر مدار الکتریکی یک مجموعه از تولید کننده برق - مصرف کننده آن و سیم های ارتباطی بین این دو است.

چند نوع مدار الکتریکی داریم؟

دو نوع مدار الکتریکی وجود دارد مدار الکتریکی باز که در آن ارتباط بین تولید کننده در نقطه یا نقاطی قطع است و در نتیجه جریان در مدار وجود ندارد و مدار الکتریکی بسته که مسیر عبور جریان کامل است و مصرف کننده از تولیدکننده انرژی دریافت کرده و آن را به صورت های دیگر تبدیل می کند مانند یک لامپ که برق را به نور تبدیل می کند.

منظور از اتصالی در یک مدار یا اتصال کوتاه چیست؟

هر گاه در یک مدار بسته جریان از مسیری به جز مصرف کننده بگذرد و مقدار آن زیاد تر از حد مجاز باشد این وضعیت را اتصال کوتاه می گوییم. در حالت اتصال کوتاه، سیم کشی مدار و تولید کننده برق در معرض آسیب جدی قرار می گیرند زیرا جریان مدار بسیار زیاد شده و باعث داغ شدن سیم کشی و اضافه بارشدن منبع تولید کننده برق می گردند در نتیجه اتصال کوتاه باید سریعا و به صورت خودکار قطع شود که این وظیفه به عهده فیوز است.

اساس کار فیوز چیست؟

فیوز، یک عنصر حفاظتی در مدار است که هر گونه اضافه جریانی را که بیشتر از مقدار نوشته شده روی فیوز باشد تشخیص داده و آن را سریع قطع می کند. بدین صورت که جریان اضافه سبب تولید گرما در فیوز شده و یک سیم حساس به حرارت را که در مسیر عبور جریان و در داخل فیوز قرار دارد ذوب می کند و در نتیجه مسیر عبور جریان قطع شده و اتصال کوتاه به طور موقت برطرف می شود اما تا زمانی که عامل ایجاد کننده اتصال کوتاه مرتفع نگردد عوض کردن فیوز فایده ای ندارد.

خطرات ناشی از برق کدامند؟

خطراتی که از برق ناشی می شوند عموما به دو دسته خطرات آتش سوزی و خطرات برق گرفتگی تقسیم می شوند. در صورتی که در یک مدار الکتریکی اتصال کوتاه پیش آید و برطرف نشود جریان مدار به شدت افزایش یافته و حرارت زیادی تولید می کند. این حرارت سبب آتش گرفتن عایق سیم ها و گسترش آن به مواد آتش گیر دیگر است. خطر ناشی از برق گرفتگی مستقیما شخص را تهدید می کند.

جریان خطا چیست و چند نوع است؟

در صورتی که در مدار الکتریکی جریان از مسیر درست خود جاری نشود آن را جریان خطا می گویند. این جریان ممکن است از طریق اتصال بدنه به زمین جاری شود یا از مدار اصلی بگذرد که میزان آن بیشتر از حد مشخص مدار است که آن را اتصال کوتاه یا اضافه بار می گویند.

در حالت اتصال کوتاه، دو نقطه ای از مدار که نسبت به هم دارای ولتاژ هستند به هم اتصال می یابند(توسط یک مقاومت بسیار کوچک) و در حالت اضافه بار تعداد مصرف کننده ها بیشتر از مقدار مجاز آن ها می شود.

منظور از برق گرفتگی چیست؟

اگر جریان برق از بدن انسان یا حیوان بگذرد برق گرفتگی ایجاد می شود. ممکن است اندازه جریان عبوری از بدن محسوس نباشد که در این صورت برق گرفتگی قابل تشخیص نیست. اما در صورتی که میزان جریان عبوری زیاد شود ابتدا شوک به بدن وارد می شود و در صورت زیادتر شدن جریان سبب قطع ضربان قلب، ایست تنفس و در نهایت مرگ مغزی می شود.

اندازه جریان و ولتاژ مجاز چقدر است؟

برای جریان متناوب 15 میلی آمپر و برای جریان مستقیم 60 میلی آمپر، ولتاژ متناوب 65 ولت و ولتاژ مستقیم 45 ولت است.

چگونه می توان شخص را از خطر برق گرفتگی محافظت کرد؟

به این منظور باید تمامی گزینه هایی را که سبب برق گرفتگی می شود یافت و آن ها را بی اثر کرد. مهم ترین عاملی که سبب برق گرفتگی می شود اتصال بدنه است. در این حالت به کمک کلید FI یا سیم ارت یا کلید FU یا سیستم نول اتصال بدنه را حذف می کنیم.

می توان از دستگاه هایی استفاده کرد که بدنه عایقی دارند و امکان اتصال بدنه در آن ها وجود ندارد. می توان ولتاژ کار دستگاه ها را کمتر از ولتاژ خطرناک برای بدن - کمتر از 65 ولت - به کار برد و در نهایت می توان از ترانس های ایزوله استفاده کرد که باعث جداسازی فاز برق شهر از تغذیه دستگاه می شود و در نتیجه درصورت اتصال بدنه، خطر برق گرفتگی از بین می رود.

توان الکتریکی چیست؟

اصولا توان به معنی سرعت تبدیل انرژی است. در دستگاه هایی که برای تبدیل انرژی به کار می روند هر چقدر این سرعت بیشتر باشد قدرت دستگاه نیز بیشتر است. مثلا در ژنراتور، توان بیشتر نشان دهنده تولید انرژی برقی بیشتری است. در مصرف کننده ها نیز همین موضوع صدق می کند. لامپی که توان بیشتری دارد نور زیادتری هم تولید می کند.

حسگر چیست؟

حسگر يك وسيله الكتريكي است كه تغييرات فيزيكي يا شيميايي را اندازه گيري مي كند و آن را به سيگنال الكتريكي تبديل مي نمايد. حسگرها در واقع ابزار ارتباط ربات با دنياي خارج و كسب اطلاعات محيطي و نيز داخلي مي باشند. انتخاب درست حسگرها تأثير بسيار زيادي در ميزان كارايي ربات دارد. بسته به نوع اطلاعاتي كه ربات نياز دارد از حسگرهاي مختلفي مي توان استفاده نمود: – فاصله – رنگ – نور – صدا – حركت و لرزش – دما– دود– و...

چرا از حسگرها استفاده مي كنيم ؟

حسگرها اطلاعات مورد نياز ربات را در اختيار آن قرار مي دهند و كميتهاي فيزيكي يا شيميايي موردنظر را به سيگنالهاي الكتريكي تبديل مي كنند.مزاياي سيگنالهاي الكتريكي را مي توان بصورت زير دسته بندي كرد: – پردازش راحتتر و ارزانتر– انتقال آسان – دقت بالا– سرعت بالا–و...

حسگرهاي مورد استفاده در رباتيك را نام ببرید.

در يك دسته بندي كلي حسگرهاي مورد استفاده در رباتها را مي توان این گونه خلاصه كرد:

* حسگرهاي تماسي ( Contact ) مهمترين كاربردهاي اين حسگرها به اين شرح مي باشد: – آشكارسازي تماس دو جسم – اندازه گيري نيروها و گشتاورهايي كه حين حركت ربات بين اجزاي مختلف آن ايجاد مي شود .

* حسگرهاي هم جواري (Proximity ) آشكارسازي اشيا نزديك به روبات مهمترين كاربرد اين حسگرها مي باشد. انواع مختلفي از حسگرهاي هم جواري در بازار موجود است از جمله مي توان به موارد زير اشاره نمود: – القايي – اثرهال – خازني – اولتراسونيك – نوري

* حسگرهاي دوربرد ( Far away) كاربرد اصلي اين حسگرها به شرح زير مي باشد: – فاصله سنج (ليزو و اولتراسونيك) – بينايي (دوربينCCD)

* حسگر نوري (گيرنده-فرستنده) يكي از پركاربردترين حسگرهاي مورد استفاده در ساخت رباتها حسگرهاي نوري هستند. حسگر نوري گيرنده - فرستنده از يك ديود نوراني (فرستنده) و يك ترانزيستور نوري (گيرنده) تشكيل شده است. خروجي اين حسگر در صورتيكه مقابل سطح سفيد قرار بگيرد 5 ولت و در صورتي كه در مقابل يك سطح تيره قرار گيرد صفر ولت مي باشد. البته اين وضعيت مي تواند در مدلهاي مختلف حسگر برعكس باشد. در هر حال اين حسگر در مواجهه با دو سطح نوري مختلف ولتاژ متفاوتي توليد مي كند. مقادير مقاوتهاي نشان داده شده در مدلهاي متفاوت متغيير است و با مطالعه ديتا شيت آنها مي توان مقدار بهينه مقاومت را بدست آورد.

* در باره ایمنی در برق (علل برق گرفتگی، عایق کردن سیم ها و اثرات فیزیولوژیکی برق در بدن) توضیح بدهید.

علل برق گرفتگی چند دسته است:
1 – وجود ولتاژ٢٢٠ تا ٤٤٠ ولت درخانه یا دفتر کار.
2 – وجود ولتاژهای قوی تر در کارگاه.
3 – برخورد با صاعقه در بیابان ها یا اماکنی که ولتاژ آن به مگا ولت می رسد.

شدت برق گرفتگی بستگی دارد به :
1- مقاومت پوست بدن (این مقاومت در مردها 3 کیلو اهم و در زنها کمتر است )
2- رطوبت پوست بدن (مقاومت پوست بدن در صورت مرطوب بودن پوست کاهش می یابد .)
3- عبور جریان برق از بدن در صورتی که جریان برق از بین دو دست و یا از بین یکی از دست ها و پای چپ بگذرد و به علت قرار گرفتن قلب در مسیر جریان بیمار آسیب بیشتری خواهد دید.
4- ولتاژ برق (از نظر ایمنی ولتاژ های پایین تر از 32 ولت بی خطر وبیشتر از 50 ولت خطرناک است ).

علامت های برق گرفتگی :
1- انقباض ماهیچه ها : برق گرفته ممکن است در اثر انقباض ماهیچه های دست سیم برق را محکم گرفته و آن را رها نکند و یا بر عکس انقباض عضلات باعث پرتاب شدن او شود.
2- قطع تنفس : در اثر فلج شدن مرکز تنفس در بصل النخاع
3- لرزش بطنی قلب : برق گرفتگی موجب تند شدن ضربان قلب میشود یعنی ضربان قلب در دقیقه به جای 80 به 300 الی 600 بار میرسد .
4- سوختگی : در محل ورود و خروج جریان برق سوختگی ایجاد میشود .

خطر برق گرفتگی :
به دو صورت به وقوع می پیوندد:1- تماس مستقیم 2- تماس غیر مستقیم

تماس مستقیم:

هنگامی که سیستم کاملا سالم است و انسان به سهو یا بر اثر بی توجهی و بی مبالاتی با هادی برق دار در یک نقطه تماس حاصل کند ، به این گونه برق گرفتگی تماس مستقیم گویند .

تماس غیر مستقیم:

هنگامی که در اثر خراب شدن عایق بندی یا هر علت دیگر، یک هادی برق دار با سطوح فلزی در دسترس مربوط به سیستم با بدنه هادی مانند ،بدنه موتور ، تابلوی برق یا دستگاه دیگری تماس حاصل کند و در عین حال انسان با همان سطح فلزی در تماس باشد . به این گونه برق گرفتگی ، تماس غیر مستقیم گویند .

برق گرفتگی انسان بدین گونه ایجاد میشود :
1- تماس بدن با هر دو سیم فاز ونول.
2- تماس یک فاز و یک نقطه از دستگاه با بدن.
3- تماس بدن با دستگاهی که جریان فاز به آن متصل است.

قطع کننده های دیفرانسیلی راه حل جدید این موضوع است . در ماده ی 36 از قانون 14 نوامبر 1962 فرانسه آمده است که : ( وسایل قطع کننده باید بتوانند هنگامی که بین فاز و بدنه دستگاه اتصالی پیش میآید ، قبل از آن که بدنه وسایل به پتانسیل 24 ولت مثبت به زمین در محلهای خیلی هادی و 50 ولت در سایر حالات برسد ، جریان برق را فورا قطع کند و این شرایط در خصوصیات رله ی دیفرانسیلی نهفته است .)

علت برق گرفتگی:
ضربان قلب انسان با توجه به سن فرق میکند . این ضربان بین 70 تا 105 بار در دقیقه است . ضربان، یا به بیان دیگر فرکانس برق شهری در هر ثانیه 50 بار و در هر دقیقه 3000 بار است . وقتی شخصی با برق تماس پیدا میکند ، یا در اصطلاح برق او را میگیرد ، بدن انسان میخواهد تعداد ضربان قلب خود را با فرکانس برق شهر یکسان کند و قلب شروع به افزایش ضربان میکند ؛ اما چون قادر نیست در هر ثانیه 3000 بار طپش داشته باشد، از این رو در همان لحظات نخستین، با افزایش ضربان، شدت جریان خون را زیاد و با افزایش آن، قلب و شریان ها پاره میشود و دریچه های قلب به سبب پارگی از کار می افتد و متوقف میشود و مرگ عارض میگردد .

تقسیم بندی تاسیسات الکتریکی از نظر ولتاژ :
1- ولتاژهای خیلی ضعیف :

تا 50 ولت در جریان مستقیم ، تا مقدار موثر 24 ولت بین هادی و زمین در جریان متناوب تا 24 ولت بین فازهایی که دارای جریان سه فاز بوده و سیم نول آن به زمین متصل باشد.

2- ولتاژهای ضعیف :

50 تا 600 ولت در جریان مستقیم،24 تا 250 ولت بین فاز و زمین در جریان متناوب 42 تا 433 ولت بین فازها اگر جریان سه فاز باشد . با توجه به عوامل مختلف مانند: مقاومت زمین در محل - مقاومت بدن شخص – رطوبت زمین و...

3- ولتاژهای قوی:

600 تا6000 ولت در جریان مستقیم، 250 تا 33000 ولت بین هادیها و زمین در جریان متناوب،433 تا 57000 ولت بین فازها در جریان سه فاز .

4- ولتاژهای خیلی قوی:

ولتاژهای بیش از 6000 ولت در جریان مستقیم و بیش از 33000 ولت بین هادیها و زمین در جریان متناوب و بیش از 57000 ولت بین فازها در جریان سه فاز در ردیف ولتاژهای خیلی قوی قرار دارند.

* عایق بندی قسمت های برق دار، ایجاد حصار و موانع

برق مصرفی شهری ما ۲۲۰ ولت می باشد که این مقدار برای نابودی فرد کافی است. ما روزانه با وسایل برقی بسیاری سرو کار داریم و از آنها به صورت درست یا نادرست استفاده می کنیم که باید به ایمنی جانی خود در برخورد با این وسایل توجه کنیم. به طور کلی لوازم برقی ،سیم های رابط ، کلیدها ، پریزها و ...، در محل تولید به صورت کاملا ایمنی از نظر عایقی ساخته میشوند و بسته به مورد مصرفی از نظر عایقی با هم متفاوتند . عایق ها انواع گوناگون دارند که بسته به مورد استفاده در سیم ها با نام های گوناگون شناخته می شوند.

ولی با وجود عایق های پیش ساخته نیز باید به موارد ایمنی توجه کرد مثلا نمونه بارز آن سیم کشی ساختمان هاست که از داخل لوله های پلاستیکی و داخل دیوار کار گذاشته میشوند که در وحله اول ایمنی بعد زیبایی کار را بالا میبرد .

سیم ها در قسمت اتصال به وسایل، منبع ، کلید و ... لخت هستند که برای اتصال آن به پیچ می توانیم از کابل شو یا سوکت های مخصوص استفاده کنیم تا در صد ایمنی نیز بالا رود . البته این اتصالات زیر روپوش ، درب کلیدها و... قرار میگیرند . حال اگر اتصال ما اتصال سیم به سیم باشد یعنی زیر پیچ و ... قرار نگیرد در این صورت اتصال ما باید عایق کاری شود و عایق مورد استفاده نیز باید از همان مواد عایقی باشد که روی هادی قرار دارد .

به منظور نوار پیچی محل اتصالات معمولا از چسب های لاستیکی استفاده میشود که این کار باید با نرمی و کشش توام باشد تا هوایی بین لایه ها باقی نماند و بهتر است برای این کار از وسط کار شروع شود .

اتصالات در صنعت :
تابلوهای برق موارد استفاده زیادی دارد . تابلو برقهای شبکه های الکتریکی موجودند که از بیش از صد قسمت مانند کنتاکتور ، رله ها و ... تشکیل شده اند و با برق شهر و یا برق فشار قوی تغذیه میشوند. در هر صورت سر سیم ها را به صورت پیچی اتصال داده اند . پس با وجود این همه سیم کنار هم باید به عایق بندی آنها نیز توجه شود که با درست قرار دادن آنها زیر پیچ به ایمنی توجه میشود .

برق اصلی در تابلوهای بزرگ به وسیله شمش های مسی تامین میشود یعنی به جای سیم ، شمشهای مسی که هیچگونه عایقی ندارد را در تابلو قرار میدهند . نحوه عایق بندی این شمش های مسی با سیم فرق می کند یعنی از چسب های لاستیکی نمی توان استفاده کرد. این شمش ها را به طور کامل رنگ آمیزی (عایق رنگی ) و نقاط اتصال دو شمش را از رنگ پاک و دو شمش را با پیچ به یکدیگر محکم می کنند.

تابلوها را با وجود ایمنی های کلی که در آن رعایت می شود به صورت کمدی و درب دار می سازند تا قسمت های برق دار به طور کلی از دست رس انسان دور باشد. در شبکه های برق به دلیل وجود تلفات انرژی در مسیر های طولانی مجبور به استفاده از ترانس هستند.( طبق قانون توان) تا جریان را کاهش و ولتاژ را افزایش دهند و تلفات را کم کنند. که این ترانس ها یا در اتاقک های برق و یا روی تیر های چراغ برق نصب می شوند.

از اتاقک های برق برای کنترل قسمتی از برق شهر، کوچه و خیابان تعبیه شده اند که درون این اتاقک ها به دلیل وجود تابلو های برق و قسمت های برق دار از کف پوش های توری که به زمین ارت شده اند استفاده می شود تا از برق گرفتگی شخص نسبت به وسایل جلوگیری شود در ضمن این سایت های برق از دست رس افراد معمولی به دور است و حفاظت می شود.

* شرایط محیطی جریان ها و ولتاژهای مجاز برای بدن انسان

مقدار جریانی که ممکن است بدون هیچ گونه خطری از بدن انسان عبور کند به ویژگیهای جسمی شخص ، دامنه جریان ، نوع جریان ، مسیر و طول مدت جریان بستگی دارد . شرایط محیطی هم از جمله عواملی است که می تواند در تاثیر جریان برق بر روی بدن انسان موثر باشد و باعث می شود که مقاومت بدن در شرایط مختلف محیطی تغییر کند ، مثلا در جایی که رطوبت زیاد است یا اینکه زمین زیر پای فرد مرطوب است چون که رطوبت خود انتقال دهنده جریان برق است و ذرات آب میتوانند جریان برق را هدایت کنند باعث کاهش مقاومت بدن می شود و باعث میشود حد اقل ولتاژ و جریان مجاز برای بدن کاهش یابد و در مناطق خشک مقاومت بدن حد اکثر است .

بنابر این در محیط های مرطوب خطر برق گرفتگی و تاثیر جریان و ولتاژ برق برای بدن بیشتر از محیط ها و آب و هوای خشک است . خراش ، زخم و سوختگی می تواند باعث پایین آمدن مقاومت بدن شود . فرد در مقابل جریان یک میلی آمپر واکنش نشان می دهد حتی جریان کم در حد 12میلی آمپر نیز باعث خواهد شد که عضلات دست منقبض شود .

البته آسیب این چنین شوکی (shock) بستگی به : مدت تماس ، وضع جسمی و به خصوص وضع قلبی فرد دارد . به طور کلی جریان 50 میلی آمپر به بالا کشنده است . جریان های کمتر از این هم در صورتی که از مسیر قلب عبور کند خطر ناک هستند هنگامی که فردی به علت عبور جریان برق بی هوش شده باشد حدس زدن مقدار جریانی که باعث این بی هوشی شده است غیر ممکن است در صورتی که تنفس قطع شده باشد باید فورا تنفس مصنوعی را شروع کرد .

حد ولتاژ خطر ناک محاسبه شده است : حداقل مقاومت بدن 1.3 KΩ فرض میشود ، که طبق محاسبات حداقل ولتاژ خطرناک برای بدن زمانی که حداقل جریان خطرناک برای بدن 50 میلی آمپر است از رابطه زیر بدست می آید :

U = I * R = 1300 * 0.05 = 65 V

بنابراین حداقل ولتاژ تماس خطرناک برای بدن انسان 65 ولت است . از نظر نوع جریان ، جریان متناوب به ویژه فرکانس 50 هرتز از جریان مستقیم خطر ناک تر است.

در جدول زیر عکس العمل فیزیولوژی بدن در مقابل افزایش جریان آمده است:

جريان مستقيم	جريان متناوب 50 تا 60 هرتز	شدت جريان ma
محسوس نيست	احساس عبور جريان ، لرزش كم انگشتان	6/0 تا 5/1
محسوس نيست	لرزش شديد انگشتان دست	2 تا 3
درد و يا خارش ، احساس گرما	تشنج دستها	5 تا 7
احساس گرماي شديد	دستها به سختي تكان مي خورد ولي مي توان آنها را از الكترودها جدا نمود، درد شديد در انگشتان	8 تا 10
احساس گرماي شديد	تشنج عضلات تا شانه ها ادامه يافته و درد شديدي احساس مي شود و تماس با الكترودها را تا 35 ثانيه مي توان تحمل كرد.	11 تا 12
احساس گرماي شديد	رها كردن الكترودها غيرممكن بوده و تعرق دستها بوجود مي آيد	15
احساس گرماي شديد انقباض كم عضلات دست	دست ناگهان فلج مي شود، الكترودها را مي توان رها كرد، درد شديد عارض گشته و تنگي نفس بوجود مي آيد.	20 تا 25
احساس ازدياد گرما انقباض عضلات ، تشنج و سختي تنفس	بند آمدن تنفس، فيبريلاسيون بطني قلب	50 تا 80
بندآمدن تنفس (خفگي)	قطع تنفس كه اگر بيش از سه ثانيه طول بكشد قلب فلج شده و حركات بطن هاي قلب قطع مي شود.	90 تا 100

با توجه به جدول فوق :

** در شدت جریان 0.6 تا 1.5 میلی آمپر، آثار این مقدار جریان در جریان دایم (مستقیم) در بدن احساس نمی شود . اما در جریان متناوب با فرکانس 50 تا 60 هرتز احساس عبور جریان و لرزش کم انگشتان دست محسوس است و در شدت جریان 2 تا 3 میلی آمپر در جریان مستقیم عبور جریان از بدن محسوس نیست اما در جریان متناوب لرزش شدید انگشتان دست دیده میشود .

** جریان مستقیم به مراتب خطر کمتری نسبت به جریان متناوب با مقدار مساوی دارد . مثلا در جریان 5 تا 7 میلی آمپر در جریان مستقیم در بدن درد با خارش و احساس گرما وجود دارد و در جریان متناوب تشنج دست ها وجود دارد در جریانهای بالاتر از این مقدار هم جریان مستقیم تاثیر کمتری دارد .

** جریان 90 تا 100 میلی آمپر در هر دو جریان مستقیم و متناوب بسیار خطرناک است . به طوری که در جریان مستقیم باعث بند آمدن تنفس و در نهایت خفگی را باعث میشود و در جریان متناوب قطع تنفس که اگر بیش از 3 ثانیه طول بکشد قلب فلج شده و حرکات بطن های قلب قطع میشود و در نهایت باعث مرگ فرد میشود .

پاسخ به سئوالات برق و الکترونیک

مطالب مشابه :

طرزکار دینام دوچرخه

روشهای ایجاد انگیزه برای درس حرفه و فن

جروه حرفه و فن سوم از واحد 1 تا 5

پاسخ به سئوالات برق و الکترونیک

سوالات حرفه و فن اول راهنمایی - همه ی واحدهای کتاب

جواب تمام فکر کنید های کتاب حرفه و فن سال سوم راهنمایی