آشنایی با الکترونیک تقسیم جریان

اگر جریان تابعی از ولتاژ و مقاومت است پس چرا مثلا یک باطری ولتاژش ۱۲ ولت است و جریانش ۱ آمپر و برای یک باطری دیگر ولتاژ ۱۲ ولت ولی جریان ۲ آمپر است در واقع تا وقتی مقاومتی به باطری وصل نشده چطوری جریان آن را تعیین میکنند

اگر جریان تابعی از ولتاژ و مقاومت است پس چرا مثلا یک باطری ولتاژش ۱۲ ولت است و جریانش ۱ آمپر و برای یک باطری دیگر ولتاژ ۱۲ ولت ولی جریان ۲ آمپر است؟ در واقع تا وقتی مقاومتی به باطری وصل نشده چطوری جریان آن را تعیین میکنند؟

▪ جواب :

وقتی برای یک باطری یا یک آدابتور یا هر منبع ولتاژ دیگر جریانی تعیین میکنند منظور حداکثر جریانی است که ما میتوانیم از منبع دریافت کنیم.

●چرا نمیتوانیم از یک منبع هر چقدر که دوست داریم جریان بگیریم ؟

( در ادامه مثال لیوان) ضعف جریان دهی بر میگردد به پمپی که بالای لیوانها بود. فرض کنید میخواهیم بیشتر از ظرفیت لیوانها از آنها جریان بگیریم.

شیر آب پایین لیوانها را تا جایی که میتوانیم باز میکنیم در ضمن لوله ها را هم تا جایی که میتوانیم گشاد انتخاب میکنیم .( یعنی مقاومت را تا جایی که توانستیم کاهش دادیم ) ، گفتیم هر چه مقاومت سر راه جریان را کمتر کنیم جریان عبوری بیشتر میشود. در این صورت میشود آنقدر مقاومت رواکم کرد که جریان به بینهایت نزدیک بشود.

ولی این اتفاق نمیافتد چون ما فقط میتوانیم لوله پایین لیوانها را گشاد کنیم اما شیلنگ بالای لیوانها را نمیتوانیم. قدرت و سرعت آن پمپ را هم نمیتوانیم تغییر دهیم پس چه اتفاقی میافتد ؟

با این کاری که ما انجام دادیم به سرعت آب از لیوان پر به سمت لیوان نصفه سرازیر میشود و سطح آبشان به یک اندازه میشود. در این زمان کوتاه پمپ بالایی قادر نیست که سطح آبها را مثل همان وضعیت اول نگه دارد . چرا ؟ ( چون خودش هم دارای یک مقاومت است . همان مقاومت شیلنگ و پمپ )(گفتیم تمام رساناها یه مقدار مقاومت دارند) پس چه اتفاقی میافتد ؟

اختلاف سطح آبها کم میشود که اگر مقاومت لوله پایینی را تا حد صفر برسانیم اختلاف سطح آبها نیز به صفر میرسد. در مدار الکتریکی هم همینطور میشود یعنی اگر بیشتر از حد مجاز از یک منبع جریان بکشیم ولتاژش افت میکند و اگر مقاومت را تا حد صفر برسانیم ولتاژ دو سر منبع هم صفر میشود.

● منبع ایده آل چیست؟

این منبع وجود خارجی ندارد.

منبع ایده آل به منبعی میگویند که هر چقدر جریان بخواهیم بتوانیم از آن بگیریم بدون اینکه ولتاژ خروجیش کم شود.

پس یک منبع معمولی (غیر ایده آل ) را میتوان مانند یک منبع ایده آل درنظر گرفت که یک مقاومت با آن سری شده و باعث محدود شدن جریان دهی منبع میشود.(گفتیم که مقاومت باعث محدود کردن جریان میشود ) که به این مقاومت مقاومت داخلی منبع گویند در واقع این مقاومت داخلی درون هر منبعی وجود دارد اما نه به شکلی که ما فرض میکنیم (سری) بلکه در ذات هر مولد وجود دارد .

● نتیجه گیری :

هر گاه از یک منبع جریان بگیریم ولتاژ آن منبع مقداری افت میکند (کم میشود) و این افت ولتاژ به علت وجود مقاومت داخلی آن است .

پس بین دو منبع که ولتاژ آنها با هم برابر است آن منبعی که مقاومت داخلیش کمتر است میتواند انرژی بیشتری به ما بدهد.

● چگونه مقاومت باعث افت ولتاژ میشود ؟

گفتیم که که هر گاه مقاومتی بر سر راه یک مدار قرار بگیرد باعث محدود کردن (کاهش دادن ) جریان عبوری از آن مدار میشود .

و این را هم قبول داریم که قانون اهم یک قانون اثبات شده است و هیچگاه عوض نمیشود .

در مدار شکل جریان عبوری از مقاومت ۶ آمپر است . بعد یک مقاومت ۲ اهم دیگر نیز به مدار اضافه میکنیم .

طبق قانون اهم چون مقاومت دوبرابر شد جریان نصف میشود (مقاومت/ولتاژ=جریان)

● سوال :

▪ به هر کدام از مقاومتها چند ولت رسیده ؟

آیا دو سر مقاومت R۱ همون ولتاژ قبلی یعنی ۱۲ ولت وجود دارد که باعث شده جریان ۳ آمپر از آن عبور کند؟

اگر بگوییم که همان ولتاژ اولی یعنی ۱۲ ولت که قانون اهم را به هم زدیم چون اگر دوسر مقاومت ۲ اهمی ولتاژ ۱۲ ولت قرار بدیم جریان ۶ آمپر از آن عبور میکند ولی در اینجا جریان ۳ آمپر است پس نتیجه میگیریم که در مدار دوم ولتاژ کمتری دوسر مقاومت R۱ قرار گرفته که طبق فرمول (جریان * مقاومت = ولتاژ) ۳ * ۲ = ۶ یعنی در مدار دوم فقط ۶ ولت دو سر مقاومت R۱ قرار گرفته (از افت ولتاژ منبع صرفنظر کردیم )

● سوال:

▪ برای بقیه ولتاژ چه اتفاقی افتاد؟

بقیه ولتاژ هم به مقاومت R۲ رسیده چون مقدار این مقاومتها با هم برابر است در نتیجه ولتاژی که به آنها میرسد هم با هم برابر است.

این یک قانون است که هر چه مقاومت بیشتر باشد ولتاژی هم که به آن میرسد بیشتر است.

● مثال لیوان آب:

گفتیم به ولتاژ الکتریکی فشار الکتریکی هم میگویند که منظور همان فشاریست که به الکترونها وارد میشود تا آنها را به حرکت در بیارود.

در مثال آبی-لیوانی هم این فشار آب که باعث حرکت آب میشود وقتی یک شیر سر راه یک لوله پرفشار قرار میدهیم آن شیر فشار آب را کم میکند. اصطلاحا میگوییم فشار را میشکند. این موضوع را بارها تجربه کردید .

وقتی با شیلنگ آب میپاشید شیر را تا آخر باز میکنید که جلوی فشار آب را نگیرد تا بتوانید آب را به مسافت دور تری بپاشید پس با کم و زیاد کردن شیر آب میتوانید فشار آب را به هر اندازه ای که میخواهید تنظیم کنید.

شیر هم که نقش همان مقاومت را داشت (در مثالهای قبل) پس مقاومت هم مثل شیر باعث افت فشار الکتریکی میشود.

دانستیم که مقاومت R۲ باعث افت ولتاژ شده پس هر مقاومتی که در مدار وجود دارد، مقداری از ولتاژ منبع را تقلیل میدهد.