آموزشی

ولتاژ چیست؟ جریان چیست؟

ولتاژ چیست؟ جریان چیست؟

 

در مبحث برق سه مفهوم اولیه و اساسی وجود دارد که آن را سه ضلع یک مثلث مینامند.

اولین مفهوم( V)ولتاژ است

دومین مفهوم (I)جریان است                                            

سومین مفهوم(R)مقاومت است

در این مقاله قصد داریم شمارا با اولین مفهوم یعنی ولتاژ آشنا کنیم،ولتاژ یا اختلاف پتانسیل الکتریکی همانطور که از نامش پیداست اختلاف پتانسیل بین دو نقطه است که یکی حامل بار الکتریکی کمتر یا منفی تر و یکی حامل بار الکتریکی بیشتر یا مثلت تر است.

قبل از اینکه بخواهیم به مفهوم پتانسیل اشاره کنیم لازم است شمارا با دنیای درونی عناصر کمی آشنا کنیم تا به بینش عمیق تری از ولتاژ الکتریکی دست پیدا کنید.

همانطور که میدانید تمام هستی از مواد و تمام مواد از مولکول ها و تمام مولکول ها از اتم تشکیل شده است و  هر اتم یا عنصر آرایش خاص خود را دارد ،درون اتم ها تعداد الکترون نوترون پروتون وجود دارد که پایداری اتم ماحصل نظم بین این سه عنصر است .

الکترون ها و پروتون ها بر اساس اولین قانون خلقت که بارهای غیر هم نام همدیگه را جذب میکندد نسبت به هم متمایل هستید و نوترون ها با خاصیت خنثی مانع از رسش این دو بار به یکدیگر شده و سیستمی پایدار به نام اتم را شکل میدهند بر اساس تغییر تعداد مساوی پروتون ها نوترن ها و الکترون ها اتم های مختلفی شکل میگیرند به طور مثال اگر یک الکترون و یک نوترون و یک پروتون اتمی را تشکیل دهند این اتم هیدروژن نام دارد و اگر این تعداد 8 عدد باشد این اتم اکسیژن نام دارد. 

لازم به ذکر است که آرایش اتم به شکل زیر است

 در این میان لازم است بدانیم پروتون یا بارمثبت در مرکز قرار میگیرد و الکترون ها به شکل لایه های گردان و تعداد مشخص در هر لایه به دور پروتون میگردند و نوترون ها به شکل لایه خنثی مانع از جذب الکترون به پروتون میشوند.

لایه ها بر اساس نظمی که از 2،8،18،32،32،... پشت سر هم قرار میگیرند و این چینش به مقدار جرم اتمی یا همان تعداد الکترون ها و پروتون ها بستگی دارد.

نکته بعدی که باید بدانیم دسته بندی عناصر در هدایت جریان الکتریکیسته که به 3 دسته رسانا نیمه رسان ها و نارسانا ها دسته بندی میشود .

نارسانا ها جریان الکتریسته را از خود عبور نمیدهند ، نیمه رسانا تحت شرایط خاصی یا به مقدار بسیار کم توانایی عبور الکتریسیته از خود را دارد.

رساناها نظیر مس الومنیوم وفلزات

نیمه رساناها نظیر سلسیم ژرمانیم

نارساناها نظیر چوب لاستیک

در این مطلب ما با عناصر رسانا سرو کار داریم و همانطور که میدانید پر کاربرد ترین عنصر رسانا در دنیای برق مس میباشد،پس ما برای درک دقیق از مفهوم ولتاژ الکتریکی به کاربرد اتم مس در هدایت ولتاژ الکتریکی میپردازیم

                     نیمه هادی: سلسیم                                                  هادی:مس                                                         نارسانا:چوب

 

سومین چیزی که باید بدانیم اینست که اتمهای عناصر در لایه اخر خود دارای دوباند هستند که نزدیکی انها برای رسانش بسیار حائز اهمیت است.

 همانطور که در شکل زیر میبینید فاصله گپ انرژی بین دوباند رسانش(هدایت) و ظرفیت در رساناها بسیار کم و مناسبب برای انتقال الکترون به باند هدایت و رهاشدن در فضای بین اتمی است.

انچه تا اینجا گفته شد دانش مورد نیاز برای فهم چیزی است که در رسانش انجام میپذیرد و مفاهیم ولتاژ و جریان در رسانا بود،حال بیایید به انچه رخ میدهد بپردازیم.