تحقیق درباره الکتریسیته و مغناطیس word

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 24

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

پتانسیل مثبت ومنفی

با وصل نقطه بارداری به زمین بار مثبت از نقطه به زمین منتقل شود  پتانسیل آن مثبت است و اگر از زمین به جسم منتقل شود پتانسیل آن منفی است بعبارت دیگر اگر برای انتقال واحد بار مثبت از زمین به جسمی کار مثبت انجام شود(انرژی بدهیم)پتانسیل آن جسم مثبت است و اگر کار منفی انجام شود (انرژی بگیریم) پتانسیل جسم منفی است

تغییرات انرژی پتانسیل

اگر در یک میدان پتانسیل تغییری در جهت خواسته میدان انجام شود انرژی توسط میدان آزرد می شود یعنی انرژی داخلی آن کاهش می یابد ولی اگر در خلاف جهت خواسته میدان تغییری صورت گیرد انرژی داخلی آن افزایش می یابد

    پتانسیل نقاط اطراف بار نقطه ای

بر حسب تعریف، پتانسیل نقاط واقع در بی نهایت دور از بار نقطه ای را صفر فرض می کنیم و پتانسیل هر نقطه از فرمول زیر بدست می آید

تحقیق در مورد الکتریسیته

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 17 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

الکتریسیته (Electricity)

تاریخچه الکتریسته :1

علم الکتریسته به دوران باستان بر می گردد که تاریخ دقیق آن مشخص نیست. اما برخی تولد آن را به مشاهده معروف تالس ملطی (Thales of Miletus ) در 600 سال قبل از میلاد ارجاع می دهند. که در آن زمان تالس متوجه شد که یک تکه کهربای

مالش داده شده خرده های کاه را می رباید، یا اینکه در یک تجربه عادی دیده ایم که وقتی یک شانه کائوچویی سخت را با پارچه پشمی مالش دهیم شانه ریزه های کوچک کاغذ را جذب می کند. در اثر مالش این دو جسم به یکدیگر هم کائوچو و هم پشم خاصیت جدیدی پیدا می کنند. یعنی باردار می شوند از این آزمایش برای معرفی مفهوم بار الکتریکی استفاده می شود می شود.

منشا الکتریسته :

طبق نظریه الکترونی اتم ، یک اتم از ذرات کوچکتری به نام های الکترون ، پروتون و نوترون تشکیل شده است. که الکترون ها دارای بار منفی و پروتون ها دارای بار مثبت و نوترو ها بدون بار هستند. تعداد الکترون ها و پروتون های یک اتم در حالت عادی برابر است. بنابراین ، اتم در حالت عادی از نظر بار الکتریکی خنثی است.

در اثر تماس ، نزدیکی و یا برخورد اجسام بر همدیگر میان اجسام اندازه حرکت خطی مبادله می شود. در اثر تغییر اندازه حرکت نیرو هایی ایجاد می شود. چگونگی شکل گیری این نیرو ها به ساختار اتمی تشکیل دهنده اجسام برمی گردد. به عبارتی این نیروها منشا الکتریکی و مغناطیسی دارند. در اثر مالش اجسام برهمدیگر ، جسمی که در اتم های تشکیل دهنده خود اتمی از نوع دهنده الکترون داشته باشد، الکترون خود را به جسم دیگر که نسبت به آن خاصیت الکترونگاتیوی بیشتری دارد می دهد و مبادله الکترون بین اتم ها و در نهایت اجسام منجربه تولید الکتریسته می شود.

تقسیمات الکتریسته:

الکتریسته ساکن (الکتریسته مالشی):اگر یک میله شیشه ای را به پارچه پشمی مالش دهیم، هردو جسم الکتریسته دار می شوند. 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 درمحل تماس باقی می ماند.

الکتریسته القایی:اگر میله با بار منفی را به دو کره فلزی بدون باری که باهم در تماس بوده و توسط پایه های عایقی از زمین جداشده باشند، نزدیک کنیم. قبل از دور کردن میله ، بدون دست زدن به پوسته کرات آنها را از هم جدا کنیم. کره نزدیک به میله دارای بار مثبت و کره دور از آن دارای منفی خواهد بود که مقدار بار روی کرات برابرند. این نوع بار دارشدن را باردار شدن به روش القایی میکویند القا یا مجاورت می نامند.

الکتریسته جاری :

نیرو به گذردهی الکتریکی محیط). بار الکترونباید توجهعبور پیوسته الکترون از یک هادی را الکتریسته جاری گویند. خلاف جهت حرکت الکترون را جهت قراردادی جریان الکتریکی (جریان الکترونی) انتخاب می کنند. عامل برقراری جریان ثابت ، اختلاف پتاسیل ثابتی می باشد، که در دو سر هادی برقرار است. و وسایل تولید این اختلاف پتاسیل ثابت پیل های شیمیایی ، ژنراتورها و دیناموها می باشند.

اجسام رسانا و نارسانا:

بعضی از اجسام مانند فلزات که الکتریسته را به خوبی از خود عبور می دهند، رسانا نامیده می شوند. در این نوع اجسام الکترونهای آزاد اتم به راحتی در شبکه بلوری اجسام حرکت می کنند. و عمل رسانایی را انجام می دهند.

اجسامی که الکترونهای آزاد ( برای هدایت الکترون ) ندارند ، و نمی توانند الکتریسته را از خود عبور دهند، نارسانا یا عایق نامیده می شود. باید توجه نمود که رسانایی یا نارسانایی یک کمیت نسبی است.

توزیع بار الکتریکی در اجسام رسانا:

اگر جسم رسانایی بر روی پایه عایقی قرارگیرد. و در اثر مالش باردار شود. بار تولیدشده در آن در سطح خارجیش پخش می شود، به طوریکه در لبه ها و قسمت های نوک تیز چگالی سطحی بار بیشتر ازسایر قسمت ها می باشد.

بار الکتریکی:

میزان باری که ذره بنیادی الکترون دارد را مبنا قرارمی گیرد و چون مبادله بار از طریق الکترون صورت می گیرد شمارش تعداد الکترون های مبادله شده بار الکتریکی جسم را به ما می دهد. به عبارتی اگر جسمی n تا الکترون دریافت نماید، بار الکتریکی آن از نوع منفی بوده (چون الکترون گرفته) و مقدارش n برابر خواهد بود. بار الکترون

اگر بار الکتریکی را با علامت q و بار الکترون را با e نمایش دهیم، مقدار بارالکتریکی هر جسم از رابطه q=ne تبعیت می نماید. واحد بار الکتریکی به افتخار اولین قانون الکتریسته (قانون کولن) که آقای کولن کشف نمود، کولن نام دارد. بار الکتریکی یک الکترون در دستگاه برحسب کولن برابر است با: e=1.06x1019- c

اثر بارهای الکتریکی برهمدیگر :

بر طبق قانون کولن دو بار الکتریکی همنام همدیگر را دفع و دو بار الکتریکی غیر همنام همدیگر راجذب می کنند. مقدار نیروی جاذبه یا دافعه بین بارها بر طبق قانون کولن با حاصلضرب اندازه بارها نسبت مستقیم و با مجذور فاصله بارها نسبت عکس دارد. این نیرو به جنس محیطی که بارها در آن واقع شده نیز وابسته است(نیرو به گذردهی الکتریکی محیط بستگی داردـ

کاربرد های الکتریسته

کابردهای الکتریسته یا نیروی برق بر کسی پوشیده نیست و به قوت می شود گفت که امروزه بدون آن نمی توان زندگی کرد. با این حال عمده ترین کاربردها یش عبارتنداز:

الکتریسیته در صنعت

الکتریسیته در لوازم برقی خانگی

الکتریسیته برای تولید انرژی نورانی

الکتریسیته برای تولید انرژی حرارتی

الکتریسیته در پزشکی

الکتریسیته در دندانپزشکی

تولید الکتریسیته با کمک نیروى جزر و مد

انرژى پایان ناپذیر

نیروگاه هاى تولید الکتریسیته در اعماق آب دریاها با استفاده از قدرت جزر و مد مى توانند کمکى براى مسئله انرژى جامعه بشرى باشند. نخستین پروژه از این نمونه با یک سیستم نوین، در حال حاضر مشغول به کار است.

پره هاى 11 مترى یک توربین زیر آبى به آرامى و بدون سر و صدا در حال گردشند. این نخستین پروژه تولید الکتریسیته از نیروى جزر و مد در عمق دریاست که به شیوه اى نوین به کار گرفته شده است. توربین هاى تولید انرژى، که در عمق 20 مترى در فاصله 2 کیلومترى ساحل «دوون» واقع در جنوب غربى انگلیس کار مى کنند حاصل 4 سال تلاش مهندسان و کارشناسان دانشگاه کاسل آلمان است. این تنها نیروى جزر و مد است که پروانه هاى عظیم این توربین هاى زیرآبى، با نام «جریان دریایى» را به چرخش درمى آورد. این توربین ها، برخلاف توربین هاى بادى که وابسته به شرایط آب و هوایى هستند مى توانند در اعماق دریا و به دور از تغییر و تحولات جوى به طور دائم به کار خود ادامه داده و به تولید الکتریسیته بپردازند.

در واقع، اینجا، صحبت از یک منبع انرژى پایان ناپذیر است. البته باید خاطرنشان شد که استفاده از این نیرو، ایده جدیدى نیست. در قرن یازدهم میلادى نیز آسیابان هاى سواحل ولز، سنگ هاى آسیاب خود را با کمک نیروى جزر و مد به کار مى انداختند و بر همین اساس هم یک نیروگاه بهره بردارى از قدرت جزر و مد در «سانت متلو»ى فرانسه از 35 سال پیش تاکنون به کار مشغول است. اما از این روش، تنها در شمار اندکى از سواحل جهان مى توان استفاده کرد. یعنى در سواحلى که تفاوت ارتفاع سطح آب، در حین جزر و مد بیش از چندین متر است.

توربین موسوم به «جریان دریایى» نیز، از این تفاوت ارتفاع استفاده مى کند. اما کار این توربین، بر اصل دیگرى استوار است. این چرخ آسیاب زیر دریایى، مانند نمونه هایى که قبلاً از آنها یاد کردیم از نیروهاى عمودى بالا و پائین رفتن سطح آب استفاده نمى کند بلکه از جریان هاى افقى اى بهره مى گیرد که بر اثر جزر و مد به وجود مى آیند. به همین دلیل این توربین جدید مى تواند در مکان هاى دیگر با میزان کمتر جزر و مد نیز به کار گرفته شود.

از مزیت هاى دیگر این توربین ها مى توان به این نکته اشاره کرد که براى به حرکت درآوردن این توربین ها نیروى زیادى لازم نبوده و این توربین ها قادرند با سرعت هاى بسیار پائین نیز به حرکت درآیند. میزان کار مفید به دست آمده از این توربین ها 2 برابر میزان کار مفید توربین هاى بادى بر روى زمین است چرا که جرم حجمى آب 700 بار بیشتر از جرم حجمى هواست و به همین علت نیروهاى انتقال یافته بزرگتر هستند. باید یادآورى کنیم که توربین «جریان دریایى» هنوز به صورت آزمایشى و با میزان تولید حداکثر 300 کیلووات کار مى کند اما قرار است به زودى توربین دیگرى به کار گرفته شود که حداقل 2 برابر توربین کنونى است.

متخصصان امر، تنها در اروپا 100 محل را شناسایى کرده اند که مى توان در آنها با کمک نیروى جریان هاى دریایى، اختلاف ارتفاع سطح آب در هنگام جزر و مد و امواج، جمعاً 12 هزار مگاوات الکتریسیته تولید کرد: یعنى به میزان 10 نیروگاه بزرگ اتمى. انرژى تولید شده 15 تا 20 درصد انرژى مورد نیاز کشورهاى اروپایى است.

در سواحل نروژ توربین هاى مشابهى به کار گرفته شده اند. این توربین ها قرار است به صورت آزمایشى، ابتدا تامین کننده برق ،50 سپس 1000 و سرانجام 20 هزار خانه مسکونى باشند. در سواحل جزیره «شتلند» توربین دیگرى به تولید الکتریسیته مشغول است. در مقابل سواحل کالیفرنیا، فلوریدا و کرانه شرقى کانادا پروژه اى مشابه به کار گرفته شده است. کارشناسان معتقدند طى 30 سال آینده مى توان از این توربین ها براى تولید 40 درصد از انرژى مورد نیاز خانه هاى مسکونى بهره جست.

در سواحل اسکاتلند براى تولید الکتریسیته تنها از نیروى امواج استفاده مى شود. باله ها جریان امواج را به درون تونلى منتقل کرده و به این ترتیب توده هوا را به جلو مى رانند و با کمک این توده هوا توربینى به گردش در مى آید. اما ساده ترین سیستم بهره بردارى از انرژى جزر و مد سیستمى است که دانمارکى ها به کار مى گیرند. در این سیستم، امواج مستقیماً توسط یک سطح شیب دار به سوى پره هاى توربین رانده مى شوند و آن را به حرکت درمى آورند. طبق محاسبات شوراى مشورتى انرژى جهانى، حرکت هاى دریایى از این پتانسیل برخوردارند که تمامى نیاز جهان به انرژى را تامین سازند. البته سواحل کشور آلمان به خاطر رفت و آمد زیاد کشتى ها و سرعت اندک جریان هاى آبى براى این منظور مناسب نیستند.

در حال حاضر تقریباً 86 درصد از انرژى مورد نیاز جهانیان توسط زغال سنگ، گاز طبیعى و نفت خام تامین مى گردد. این سوخت هاى فسیلى نه تنها اثر گلخانه اى را در اتمسفر زمین تشدید مى کنند که به نوبه خود تغییرات آب و هوایى را به دنبال دارد، بلکه منابع پایان ناپذیرى نبوده و سرانجام، روزى به پایان خواهند رسید. طبق ارزیابى کارشناسان امر منابع نفت خام زمین که به تنهایى 40 درصد از انرژى جهان را تامین مى کنند طى 50 تا 70 سال آینده به پایان خواهند رسید.

ابر رسانا

دید کلی

از کشف ابررسانایی در سال 1911 میلادی تا سال 1986 ، باور عموم بر آن بود که ابررسانایی فقط می‌تواند در فلزاتی در دماهای بسیار پایین وجود داشته باشد، که فقط در دماهای حداکثر 25 درجه بالای صفر مطلق اتفاق می‌افتاد. با کشف ابررسانایی در دماهای بالاتر در سال 1986 ، در موادی که تقریبا ضد فرو مغناطیسی بودند، و در هواپیماهای شامل a nearly square array of اتمهای مس و اکسیژن ، فصل جدیدی در علم فیزیک باز کرد. حقیقتا درک ظاهر شدن ابررسانایی در دماهای بالا (حداکثر دمای 160 کلوین) یک مسأله بزرگ برای بحث کردن می‌باشد. تا آنجا که امروزه بیش از ده هزار محقق روی این موضوع تحقیق و بررسی انجام می‌دهند.

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