این یک واقعیت است وقتی که چراغ و لامپ روشن می ماند شواهدی وجود دارد که شارژ را از طریق رشته های لامپ و یک مدار الکتریکی که درست شده است عبور می کند. مدار است که به سادگی یک حلقه بسته که از طریق آن جریان برق به طور مداوم می تواند حرکت کند. تا نشان دهد که این جریان نه تنها از طریق رشته لامپ بلکه از طریق سیم اتصال بسته باتری و لامپ در حال حرکت، تنوع در فعالیت های فوق ساخته شده است.

مقاله مدارهای الکتریکی که برای شما در این پست در نظر گرفته شده است به تمامی این نکات می پردازد. این مقاله به 10 فصل تقسیم شده که ما فقط عناوین فصل ها را برای شما عزیزان ذکر می کنیم. فصل اول این مقاله به مبانی مدارهای الکتریکی اشاره دارد و در فصل دوم جریان متناوب توضیح داده شده است. روش های تحلیل مدار موضوع سومین فصل از این مقاله است. فصل چهارم به مبحث وسایل اندازه گیری پرداخته است. همچنین در فصل پنجم خازن و سلف در جریان مستقیم نام دارد. ششمین فصل خازن و سلف در جریان متناوب را بیان کرده است و در فصل هفتم مدارهای RLC مورد بررسی قرار گرفته است. ترانسفورماتورها موضوعی است که در فصل بعدی یعنی فصل هشتم اشاره کرده است. فصل نهم سیستم های چند فازه را توضیح داده و در آخرین فصل که فصل دهم می باشد با نام موتور و ژنراتورهای DC یاد می شود.

توضیح در مورد مدارهای الکتریکی

عناصر مدار شامل منابع ولتاژ، مقاومت های اهمی، سلفی و خازنی است و مشخصات آن ها را در جریان مستقیم و متناوب می باشد. مدارهای ساده را که از یک چند حلقه درست بودند یا دارای یک منبع تغذیه بودند، مورد تجزیه و تحلیل قرار دادید و در این مدارها جریان و ولتاژ و توان را در مصرف کننده ها و منابع محاسبه شده است. هم چنین ولتاژ دو سر یک مقاومت را در مدار سری از طریق تقسیم ولتاژ و جریان یک مصرف کننده را در مدارهای موازی به روش تقسیم جریان به دست آورده می شود.

مقاومت، ضریب خود القایی و ظرفیت معادل را در مدارهای سری و جریان های کیرشهف در انشعاب را برای حل مسائل به کار برده می شود. اما با مدارهایی که شامل چند حلقه باشند و در هر حلقه منابع تغذیه وجود داشته باشد، تاکنون برخورد نداشته اید.

برد مدارهای الکتریکی

جریان و ولتاژ در مقاومت اهمی هم فاز هستند. در سلف، خالص جریان از ولتاژ دو سر سلف 90 درجه عقب تر و در خازن خالص جریان و ولتاژ دو سر خازن 90 درجه جلوتر است اما سلف و خازن خالص تصوری بیش نیستند و در مدارهای حقیقی نمی توان یک سلف یا خازن خالص پیدا کرد. می دانیم یک سیم پیچ یا مقاومت سلفی از مقدار معینی هادی الکتریکی تشکیل می شود. هر هادی الکتریکی دارای مقاومت اهمی است.همچنین یک خازن شارژ شده، پس از مدتی تخلیه می شود. بنابراین، خازن باید یک مقاومت اهمی داشته باشد تا از طریق آن بارهای الکتریکی تخلیه شوند. این مقاومت را مقاومت نشتی خازن می گویند. در تحلیل مدارهای الکتریکی برای کسب نتایج مطلوب، سلف و خازن حقیقی را به شکل های R-L یا R-C مدل می کنند.

بردار

مفهوم بعضی از کمیت های فیزیکی با بیان مقدار کمیت کاملاً روشن است. مثلاً وقتی می گوییم 20 کیلو سیب یا به مدت 20 دقیقه یا 20 متر پارچه، همه مفهوم سخن ما را به طور روش در می یابند. چنین کمیت هایی را که با بیان اندازه کاملاً معرفی می شوند، کمیت های عددی یا اسکالر می گویند.

اگر رهگذری که با محل زندگی شما آشنایی کافی ندارد، از شما نشانه ی محلی را سئوال کند، او را چنین راهنمایی می کنید : «200 متر مستقیم بروید، سپس به سمت چپ بپیچید و 500 متر جلو بروید». اگر رهگذر بدون توجه به جهت های گفته شده فقط 700 متر حرکت کند، آیا به محل مورد نظر خواهد رسید؟ جواب منفی است. زیرا فقط طی اندازه کمیت برای رسیدن به محل نشانی کافی نیست. باید جهت های گفته شده نیز رعایت شود. به چنین کمیت هایی که با بیان اندازه کمیت کامل نیستند و باید جهت آن ها مشخص شود، کمیت برداری می گویند.

مدارهای R-C

کاربرد عناصر اهمی و خازنی در مدارهای الکتریکی ، مخابرات، الکترونیک صنعتی و شبکه های قدرت مثلاً فیلتر ها (مدارات R-L-C هستند که می توانند امواج خاص را عبور دهند یا حذف کنند)، تایمر ها ( دستگاهی هستند که با استفاده از مقادیر R-C، به رله ها فرمان می دهند)، تصحیح کننده ضریب توان ( در صنعت برق اثرات سلفی را با خازن ها و اثرات خازن را با سلف ها برای کاهش توان راکتیو خنثی می کنند این عمل را ضریب توان نیز می گویند)، ضرورت بحث مدارهای R-C را ایجاب می کند. از طرف دیگر، خازن ایده آل عملاً وجود ندارد. زیرا هر خازن حقیقی علاوه بر راکتاس خازنی یک مقاومت نشتی دارد. به همین علت، هر خازن حقیقی را می توان به صورت یک مقاومت اهمی و یک راکتانس خازنی ایده آل به صورت مدار R-C سری یا موازی مدل کرد و سپس مدار آن را تحلیل نمود.

مدارهای L-C

تولید امواج الکتریکی در نوسان سازها، تنظیم ایستگاه های رادیویی و تلویزیونی بر روی موج فرستنده ها، تصحیح ضریب توان شبکه های قدرت از جمله موارد کاربرد مدارهای L-C است. در مدار یک سلف و یک خازن این عناصر رفتار متقابل دارند. زیرا در سلف جریان از ولتاژ 90 درجه عقب تر است. در صورتی که جریان در خازن از ولتاژ 90 درجه جلوتر است. این امر باعث می شود رفتار خازن نسبت به رفتار سلف 180 درجه الکتریکی اختلاف فاز پیدا کند و با هم رفتار متقابل داشته باشند. از آن جا که هر دو عنصر در شبکه توان راکتیو مبادله می کنند، به دلیل اثر متقابل ان ها می توان توان راکتیو شبکه را کاهش داد و مقدار آن را به صفر رساند. مدارهای L-C در شبکه ها به صورت اتصال سری، موازی یا اتصال سری موازی به کار گرفته می شوند.

مدارهای الکتریکی R-L-C

در یک شبکه الکتریکی، مصرف کننده های متنوعی تغذیه می شوند. این مصرف کننده ها با توجه به نوع کار در رده بندی مقاومت اهمی، سلفی و خازنی یا ترکیب سری یا موازی آن ها قرار می گیرند. مثلاً در یک واحد صنعتی، الکتروموتور های پر قدرت، انرژی مکانیکی واحد صنعتی را تأمین می کنند. می دانیم یک الکتروموتور شامل یک یا چند بوبین و سیم پیچ است و با یک مدار R-L ، مدل می شود. در سیستم های مخابراتی از قبیل رادیو و تلویزیون، فرستنده های رادیویی و تلویزیونی مدارهای مکالمه تلفن و مدارهای مکالمه سیستم در بازکن ، ترکیب های متنوعی از R-L-C در اتصال سری و موازی وجود دارد.

جریان های سه فاز

جریان یا ولتاژ سه فاز از امواج سینوسی تشکیل می شوند که به طور هم زمان تولید می شوند و نسبت به هم 120 درجه الکتریکی اختلاف فاز زمانی دارند. ساختمان ساده ی مولدهای جریان متناوب سه فاز موجب شده است که انرژی الکتریکی سه فاز ، راحت تر و ارزان تر تولید شود. جریان متناوب سه فاز، علاوه بر سادگی تولید و ارزان بودن و برخورداری از کلیه خواص جریان یک فاز، مزایای دیگری نیز دارد.

مزایای جریان سه فاز نسبت به جریان یک فاز را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد :

1. توان الکتریکی در مصرف کننده های سه فاز هیچ وقت صفر نمی شود. زیرا وقتی در یکی از فازها دامنه جریان یا ولتاژ صفر می شود، مصرف کننده از دو فاز دیگر انرژی می گیرد. بدین علت، مصرف کننده های سه فاز نسبت به مصرف کننده های یک فاز ضریب بهره یا راندمان بالایی دارند.
2. ضربان موج یکسو شده ی سه فاز نسبت به موج یکسو شده ی یک فاز، بسیار کم تر است. به عبارت دیگر، جریان سه فاز نسبت به جریان یک فاز پس از یکسوسازی، موج صاف تری ایجاد می کند.
3. جریان متناوب سه فاز در مصرف کننده های سه فاز مانند موتورهای الکتریکی سه فاز، حوزه ی دوار مغناطیسی ایجاد می کند. این حوزه دوار، قسمت متحرک را به دنبال خود می کشد. در صورتی که در جریان متناوب یک فاز حوزه ی دوار تشکیل نمی شود و این موتورها متشکل راه اندازی خواهند داشت و برای راه اندازی نسبت به موتورهای سه فاز به اجزایی اضافی نیاز دارند که قیمت تمام شده ی موتورهای یک فاز را نسبت به موتورهای سه فاز بالا می برد.