ولتاژ و جریان به زبان ساده (جریان الکتریکی و ولتاژ چیست؟)

وقتی شروع به کشف دنیای برق و الکترونیک می کنیم، ضروری است که با درک اصول ولتاژ، جریان و مقاومت آشنا شویم.  این آموزش به شما کمک می کند تا مفهوم ولتاژ الکتریکی، جریان الکتریکی و مقاومت الکتریکی و نحوه ارتباط این سه با یکدیگر را یاد بگیرید.

مطالب پیشنهادی برای خواندن : برق چیست و مدار چیست

در ابتدا باید مفهوم بار الکتریکی را مرور کنیم. الکتریسیته (برق) حرکت الکترون ها است. الکترون ها بار الکتریکی ایجاد می کنند که می توانیم آن ها را برای انجام کار تحت کنترل خود بگیریم. لامپ خانه شما، تلفن شما و… همگی حرکت الکترون ها را برای انجام کار، تحت کنترل خود می گیرند. همه آن ها با استفاده از همان منبع قدرت اساسی کار می کنند: حرکت الکترون ها.

سه اصل اساسی برای این آموزش را می توان با استفاده از الکترون ها، یا به طور خاص، بار ایجاد شده توضیح داد:

• ولتاژ اختلاف بار بین دو نقطه است.
• جریان برابر با سرعت بار الکتریکی جاری شده است.
• مقاومت الکتریکی یک تمایل مادی برای مقاومت در برابر جریان بار (جریان) است.

بنابراین، وقتی در مورد این مقادیر صحبت می کنیم، در واقع حرکت بار را توصیف می کنیم و باتوجه با آن، رفتار الکترون ها را توصیف می کنیم. مدار یک حلقه بسته است که اجازه می دهد بار الکتریکی از یک مکان به مکان دیگر منتقل شود. اجزای موجود در مدار به ما امکان کنترل این بار الکتریکی و استفاده از آن برای انجام کار را می دهند.

جورج اهم دانشمند باواریایی بود که در رشته برق تحصیل می کرد. اهم توصیف یک واحد مقاومت است که توسط جریان و ولتاژ تعریف می شود. بنابراین، بیایید با ولتاژ شروع کنیم و سپس پیش برویم.

در پادکست زیر به طور کامل میگوییم ولتاژ چیست و جریان چیست:

ولتاژ چیست؟

ولتاژ را به عنوان مقدار انرژی پتانسیل بین دو نقطه از یک مدار تعریف می کنیم. یک نقطه بار بیشتری نسبت به نقطه دیگر دارد. این اختلاف بار بین دو نقطه را ولتاژ می نامند. این مقدار به ولت اندازه گیری می شود، که از نظر فنی، اختلاف انرژی پتانسیل بین دو نقطه است که به ازای هر کولن بار که از آن عبور می کند، یک ژول انرژی به شما منتقل می کند (اگر منطقی نیست، پس صبر کنید، همه چی توضیح داده خواهد شد). واحد “ولت” بخاطر فیزیکدان ایتالیایی آلساندرو ولتا نامگذاری شده است که اولین باتری شیمیایی را اختراع کرده است. ولتاژ در معادلات و نمودارها با حرف “V” نشان داده می شود.

برای توصیف ولتاژ، جریان و مقاومت، مخزن آب یک مثال مشترک است. در این مثال، بار با مقدار آب، ولتاژ با فشار آب و جریان با جریان آب نشان داده می شود. بنابراین برای این مثال به یاد داشته باشید:

• آب = بار الکتریکی
• فشار = ولتاژ
• جریان آب = جریان

یک مخزن آب را در ارتفاع مشخصی از سطح زمین در نظر بگیرید. در پایین این مخزن یک لوله وجود دارد.

فشار انتهای لوله می تواند ولتاژ را نشان دهد. آب موجود در مخزن نشان دهنده بار است. هرچه آب در مخزن بیشتر باشد، بار بیشتر است و فشار بیشتری در انتهای لوله اندازه گیری می شود.

می توانیم این مخزن را مانند باتری در نظر بگیریم، جایی که مقدار مشخصی انرژی را در آن ذخیره می کنیم و سپس آن را آزاد می کنیم. اگر مخزن خود را مقدار مشخصی تخلیه کنیم، فشار ایجاد شده در انتهای لوله پایین می آید. می توانیم این مسئله را کاهش ولتاژ بدانیم، مانند زمانی که چراغ قوه با کم شدن باتری ها کم نور می شود. همچنین مقدار آبی که از طریق لوله جریان می یابد کاهش می یابد. فشار کمتر به معنی جریان آب کمتر است.

جریان الکتریکی چیست؟

می توان میزان آب عبوری از مخزن را از میان لوله جریان در نظر گرفت. هرچه فشار بیشتر باشد، جریان بیشتر خواهد بود و بالعکس. ما می توانیم حجم آب عبوری از لوله را برای مدت زمان مشخصی اندازه گیری کنیم. با استفاده از الکتریسیته، میزان بار جریان یافته در مدار را برای مدت زمانی مشخص می کنیم. جریان برحسب آمپر اندازه گیری می شود. یک آمپر به عنوان 6/241 * 10 ^ 18 الکترون (1 کولن) در ثانیه که از یک نقطه در مدار عبور می کند تعریف می شود. جریان ها در معادلات با حرف “I” نشان داده می شوند.

حالا ما دو مخزن داریم که هر کدام  یک لوله در پایین خود دارد. آب دو مخزن باهم برابر است، اما لوله یک مخزن باریکتر از لوله مخزن دیگری است.

ما در انتهای هر یک از لوله ها همان مقدار فشار را اندازه گیری می کنیم، اما هنگامی که آب شروع به جریان می کند، میزان جریان آب در مخزن دارای لوله باریک تر کمتر از میزان جریان آب در مخزن با لوله پهن تر خواهد بود. از نظر الکتریکی، جریان عبوری لوله باریکتر کمتر از جریان عبوری از لوله پهن تر است. اگر می خواهیم جریان از طریق هر دو لوله یکسان باشد، باید در لوله باریک تر، مقدار آب (بار) مخزن را افزایش دهیم.

این باعث افزایش فشار (ولتاژ) در انتهای لوله باریکتر می شود و آب بیشتری از مخزن به بیرون می آید. این افزایش ولتاژ باعث افزایش جریان می شود.

اکنون ما در حال مشاهده رابطه بین ولتاژ و جریان هستیم. اما یک عامل سوم نیز وجود دارد که باید در اینجا در نظر گرفت: عرض لوله. در این مثال، عرض لوله مقاومت است. به این معنی است که ما باید اصطلاح دیگری را به مدل خود اضافه کنیم:

• آب = بار(در کولن اندازه گیری می شود)
• فشار = ولتاژ (اندازه گیری شده در ولت)
• جریان آب = جریان (برحسب آمپر اندازه گیری می شود)
• عرض لوله = مقاومت

بعد از خواندن این مطلب، نوبت این است که ادامه این مقاله را در صفحه مقاومت و قانون اهم بخوانید.

سوالات متداول

ولتاژ چیست؟

ولتاژ را به عنوان مقدار انرژی پتانسیل بین دو نقطه از یک مدار تعریف می کنیم. یک نقطه بار بیشتری نسبت به نقطه دیگر دارد. این اختلاف بار بین دو نقطه را ولتاژ می نامند.

جریان چیست؟

جریان الکتریکی یعنی سرعت عبور بار الکتریکی در مدت زمان معین که واحد اندازه گیری آن آمپر است.

تفاوت ولتاژ و جریان در چیست؟

ولتاژ را میتوان فشار عبور برق در نظر گرفت و جریان را میتوان سرعت عبور برق در نظر گرفت.