جریان، ولتاژ، مقاومت و توان
🌐 این صفحه ترجمهٴ ماشینی است. نسخهٴ آلمانی مرجع است.
تصویر چرخهٔ آب
Section titled “تصویر چرخهٔ آب”یک لولهٔ آب با پمپ را تصور کن. پمپ فشار ایجاد میکند، آب جریان مییابد و یک لولهٔ باریک جریان را کند میکند. در Elektrotechnik (مهندسی برق) این سه چیز اینطور نامیده میشوند:
| آب | Elektrotechnik | نماد کمیت | یکا |
|---|---|---|---|
| فشار | Spannung (ولتاژ) | U | Volt (V) |
| مقدار آب در هر ثانیه | Strom (جریان) | I | Ampere (A) |
| باریکی لوله | Widerstand (مقاومت) | R | Ohm (Ω) |
Spannung همان «محرک» است، Strom چیزی که واقعاً جریان مییابد و Widerstand چیزی که آن را محدود میکند. بدون Spannung، Stromی وجود ندارد. بدون مدار بسته هم نه: Strom فقط زمانی جریان مییابد که بتواند از منبع، از طریق مصرفکننده، دوباره به منبع برگردد. به همین دلیل هر Steckdose (پریز برق) حداقل دو کنتاکت دارد: Außenleiter L (رفت) و Neutralleiter N (برگشت).
Spannung U – محرک
Section titled “Spannung U – محرک”Spannung همان اختلاف «فشار» الکتریکی بین دو نقطه است. در آلمان شبکه بین یک Außenleiter و Neutralleiter 230 V میدهد (Wechselspannung، 50 هرتز). بین دو Außenleiter 400 V است – بیشتر دربارهاش در صفحهٔ Netz und Leiterfarben.
به خاطر بسپار: Spannung بین دو نقطه قرار دارد. آن را موازی با قطعه اندازه میگیری، یعنی دستگاه اندازهگیری را بین دو اتصال قرار میدهی.
مقادیر معمول: باتری قلمی 1,5 V · باتری ماشین 12 V · Steckdose 230 V · اجاق گاز/Drehstrom 400 V · شبکهٔ ولتاژ متوسط 10–30 kV.
Strom I – چیزی که جریان مییابد
Section titled “Strom I – چیزی که جریان مییابد”Stromstärke (شدت جریان) میگوید در هر ثانیه چه مقدار بار از هادی عبور میکند. 1 Ampere یعنی یک Coulomb در ثانیه – لازم نیست این را حفظ کنی، اما مرتبهٔ بزرگیها را باید بدانی:
| مصرفکننده | Strom در 230 V |
|---|---|
| لامپ LED 8 W | 0,035 A (35 mA) |
| آداپتور لپتاپ 65 W | 0,3 A |
| تلویزیون 100 W | 0,4 A |
| جاروبرقی 900 W | 3,9 A |
| کتری برقی 2 000 W | 8,7 A |
| بخاری برقی 2 000 W | 8,7 A |
| Steckdosenstromkreis، LS B16 | حداکثر 16 A |
Strom را سری اندازه میگیری – یعنی دستگاه اندازهگیری را درون مدار قرار میدهی، یا از یک Stromzange (انبر جریانسنج) دور هادی استفاده میکنی. یک آمپرسنج موازی روی 230 V یعنی Kurzschluss (اتصال کوتاه).
خطر برای انسان: حتی حدود 30 mA از بدن میتواند کشنده باشد (فیبریلاسیون بطنی). به همین دلیل RCD/FI-Schutzschalter در آپارتمانها در 30 mA جریان خطا عمل میکنند – ببین Schutzorgane.
Widerstand R – چیزی که کند میکند
Section titled “Widerstand R – چیزی که کند میکند”هر هادی و هر مصرفکننده یک Widerstand دارد. یک سیم بلند و نازک Widerstand بیشتری از یک سیم کوتاه و ضخیم دارد. مس خوب هدایت میکند، آهن بدتر و پلاستیک تقریباً اصلاً (Isolator – عایق).
برای Leitungen (سیمکشیها) این قانون برقرار است: Widerstand با طول زیاد میشود و با Querschnitt (سطح مقطع) کم میشود. به همین دلیل یک سیم تغذیهٔ بلند Querschnitt بزرگتری میگیرد – وگرنه در مسیر Spannung از دست میرود (Spannungsfall – افت ولتاژ) و سیم گرم میشود.
مقادیر سرانگشتی برای مس: 1,5 mm² ≈ 12 Ω در هر کیلومتر · 2,5 mm² ≈ 7,4 Ω در هر کیلومتر · 10 mm² ≈ 1,8 Ω در هر کیلومتر (برای هر رشته).
قانون اهم
Section titled “قانون اهم”این سه کمیت به هم وابستهاند:
U = R · I – Spannung مساوی Widerstand ضربدر Strom
به صورت جابهجا شده: I = U / R و R = U / I. این مهمترین فرمول Ausbildung (دورهٔ آموزش حرفهای) توست. یک مثلث به حفظ کردن کمک میکند: U بالا، R و I کنار هم پایین. کمیت مورد نظرت را بپوشان – چیزی که میماند، همان محاسبه است.
مثال 1: یک بخاری برقی 26,5 Ω دارد. روی 230 V جریان I = 230 V / 26,5 Ω ≈ 8,7 A میگذرد.
مثال 2: از یک لامپ رشتهای در 230 V جریان 0,26 A میگذرد. Widerstand آن R = 230 V / 0,26 A ≈ 885 Ω است (در حالت گرم).
مثال 3: در یک برق خودروی 12 ولتی از یک لامپ جریان 2 A میگذرد. R = 12 V / 2 A = 6 Ω.
Leistung P – چه مقدار کار در هر ثانیه
Section titled “Leistung P – چه مقدار کار در هر ثانیه”Leistung (توان) حاصلضرب Spannung در Strom است:
P = U · I – Leistung بر حسب Watt (W)، 1 000 W = 1 kW
در ترکیب با قانون اهم: P = U² / R و P = I² · R.
مثال: کتری برقی 2 000 W روی 230 V: I = P / U = 2 000 W / 230 V ≈ 8,7 A. دو کتری برقی روی یک ترتیب پریز: 17,4 A – LS B16 عمل میکند. این خرابی نیست، این حفاظت است.
در Wechselstrom با موتورها Leistungsfaktor cos φ (ضریب توان) هم اضافه میشود (Scheinleistung S بر حسب VA، Wirkleistung P بر حسب W). برای مصرفکنندههای اهمی مثل بخاری و لامپ رشتهای cos φ = 1 است – برای شروع همین کافی است.
Energie W – Leistung ضربدر زمان
Section titled “Energie W – Leistung ضربدر زمان”کنتور برق (Stromzähler) Leistung را نمیشمارد، بلکه Energie (انرژی) را میشمارد:
W = P · t – Energie بر حسب کیلوواتساعت (kWh)
مثال: بخاری برقی 2 kW، 3 ساعت: W = 2 kW · 3 h = 6 kWh. با حدود 35 ct/kWh میشود 2,10 €. یک لامپ LED با 8 W برای 6 kWh به 750 ساعت نیاز دارد.
یکاها و پیشوندهایشان
Section titled “یکاها و پیشوندهایشان”| پیشوند | ضریب | مثال |
|---|---|---|
| m (milli) | 0,001 | 30 mA جریان عملکرد RCD |
| k (kilo) | 1 000 | کتری برقی 2 kW، ولتاژ متوسط 10 kV |
| M (mega) | 1 000 000 | حداقل Widerstand عایقی 1 MΩ |
همیشه در یکاهای پایه (V، A، Ω، W) حساب کن و فقط در آخر تبدیل کن. بیشتر اشتباهات محاسباتی در Berufsschule (مدرسهٔ حرفهای) اشتباه یکایی هستند.
حالا چه چیزهایی بلدی
Section titled “حالا چه چیزهایی بلدی”- تشخیص Spannung، Strom، Widerstand و Leistung و نام بردن یکاهایشان.
- محاسبهٔ هر کمیت گمشده با U = R · I و P = U · I.
- فهمیدن اینکه چرا یک LS-Schalter با دستگاههای زیاد عمل میکند و چرا 30 mA برای بدن خطرناک است.
ادامه دارد با شبکهای که همهٔ اینها به آن وصلاند: Netz und Leiterfarben.
خودت را بیازما
Section titled “خودت را بیازما”🧠 خودت را بسنج