علمی شما در این وبلاگ می توانید با مبانی الکترونیک آشنا شوید و وظیفه ی هرقسمت از مدار الکترونیکی را یاد می گیرید. باتشکر : روزبه tag:http://elmirg.mihanblog.com 2014-04-21T02:05:06+01:00 mihanblog.com گوارش 2010-01-27T13:09:45+01:00 2010-01-27T13:09:45+01:00 tag:http://elmirg.mihanblog.com/post/16 روزبه روزبهانی علوم دوم راهنمایی   فصل 11 – گوارش غذایی را كه مصرف می كنیم به منظور استفاده ی سلول های بدن است. اما غذا باید گوارش یابد و هرگز به صورتی كه خورده می شود، نمی تواند وارد سلول ها شود و فایده ای برای آنها ندارد.   ساختمان دستگاه گوارش : هضم (گوارش) :تغییراتی كه در عمل گوارش در غذاها صورت می گیرد از هردونوع فیزیكی و شیمیایی است . تغییرات فیزیكی به منظور خرد كردن غذا برای افزایش تماس آن با شیره های گوارشی صورت می گیرد. این كار را نخست دندان ها و سپس ماهیچه ه

علوم دوم راهنمایی


  فصل 11 – گوارش

غذایی را كه مصرف می كنیم به منظور استفاده ی سلول های بدن است. اما غذا باید گوارش یابد و هرگز به صورتی كه خورده می شود، نمی تواند وارد سلول ها شود و فایده ای برای آنها ندارد.



  ساختمان دستگاه گوارش :

هضم (گوارش) :
تغییراتی كه در عمل گوارش در غذاها صورت می گیرد از هردونوع فیزیكی و شیمیایی است . تغییرات فیزیكی به منظور خرد كردن غذا برای افزایش تماس آن با شیره های گوارشی صورت می گیرد. این كار را نخست دندان ها و سپس ماهیچه های دیواره ی لوله گوارش انجام می دهند.
ایجاد تغییرات شیمیایی بر عهده ی موادی است كه آنزیم نام داشته و در شیره های گوارشی وجود دارند. هضم غذا از دهان شروع شده و در هر روده ی باریك كامل و تمام می شود.

 

آنزیم ها موادی هستند كه كار آن ها كمك به انجام واكنش های شیمیایی در عمل گوارش است. آنزیم ها را سلول های موجود در محل های معینی از دیواره ی لوله ی گوارش ساخته و ترشح می كنند. آنزیم ها به همراه مواد دیگر شیره های گوارشی قسمت های مختلف دستگاه گوارش را تشكیل می دهند. آنزیم ها سرعت واكنش های شیمیایی را تغییر می دهند. هر آنزیم فقط بر ماده ی معینی اثر می كند و بعد از فعالیت هم دست نخورده باقی می ماند.
جذب :
چون غذا فقط به صورت محلول می تواند وارد خون شده و از آن به طرفی سطح داخلی این قسمت از روده صاف نیست و با برجستگی های فراوانی كه دارد شبیه پارچه ی مخمل است. این برجستگی های كوچك و انگشت مانند را پرز می نامند كه روی چین خوردگیهای روده قرار دارند. پرزها به طرف داخل روده و جایی كه غذا از آن عبور می كند قرار گرفته اند.
 



  فكر كنید :
1 – وظیفه اصلی زبان تشخیص مزه ی غذاهاست. آیا كارهای دیگر را می توان برای زبان در نظر گرفت؟
2 – به نظر شما آیا عمل جویدن ایجاد تغییر فیزیكی در غذاهاست یا تغییر شیمیایی ؟ دلیل بیاورید.
3 - چرا غذا باید جویده شود؟

1. زبان در حركت دادن لقمه ی داخلی دهان دخالت دارد و به عمل جویدن كمك می كند و به عمل بلع نیز یاری می رساند.
2. عمل جویده شدن و خرد كردن غذاهاست یعنی تغییر فیزیكی است.
3. هرچه غذا بیشتر جویده شود نرم تر می گردد . در نتیجه كار معده آسانتر خواهد شد. در گوارش شیمیایی سریعتر بهتر انجام می گیرد.
 



  آزمایش كنید. گوارش پروتئین ها :
1- سفیده ی یك تخم مرغ پخته را خرد كنید و قطعات آن را در چهار لوله آزمایش 1،2،3،4 بریزید.
- به لوله شماره ی 1، ده میلی لیتر آب اضافه كنید.
- به لوله شماره ی 2 ، ده میلی لیتر محلول پپسین اضافه كنید.
- به لوله شماره 3، ده میلی لیتر ممحلول هیدروكلرید اسید رقیق اضافه كنید
- به لوله شماره 4 ،‌ده میلی لیتر محلول پپسین و دو قطره محلول، اسید اضافه كنید.
2 – چهار لوله را برای چند ساعت و یا به مدت یك شب در جای نسبتاً گرمی (در حدود دمای بدن) بگذارید.
3 – مایع درون لوله ها را مقایسه كنید. چه تفاوتی در آن ها ایجاد شده است؟ دلیل آن چیست؟

سفیده تخم مرغ در سه لوله اول چندان تغییری نمی كند اما در لوله شماره 4 سفیده ی تخم مرغ حل شده است. زیرا پپسین معده در مجاورت اسید موجب هضم پروتئین ها می شود و سفیده تخم مرغ هم چون نوعی پروتئین است پس هضم شده است.  



دیواره ی پرزها بسیار نازك است و فقط یك لایه سلول دارد، پس عبور مواد از آن چندان مشكل نیست. سلول های دیواره ی پرزها برجستگی های كوچكتری به نام ریز پرز دارند. داخل پرز تعدادی رگ وجود دارد كه غذاهای جذب شده وارد این رگ ها می شوند . البته عمل جذب به مقدار بسیار اندكی در دهان، معده و روده بزرگ هم انجام می شود.

 


  كبد و كنترل مواد غذایی :

موادی كه از روده باریك جذب می شوند (به جز چربی ها) به كبد می روند. كبد باید هر چه را از روده وارد خون می شود كنترل كند. برای مثال در بدن گلوكز برای سوختن در سلول ها و ایجاد انرژی به خون فرستاده می شود. اگر مقدار قند موجود در غذا زیاد باشد، كبد مقدار اضافی آن را به صورت ماده ای به نام گلیكوژن در خود ذخیره می كند تا در مواقع گرسنگی ،‌نیاز بدن را تأمین نماید. گلیكوژن، كربوهیدرات ذخیره ای جانوران است. مقدار قندی كه در جریان خون وجود دارد و به سلول ها می رسد، هرگز نباید از حد معینی كم تر یا زیادتر شود. اگر مقدار قند مصرف شده زیادتر از حدی باشد كه كبد آن را به صورت گلیكوژن ذخیره كند و آن را به لیپید تبدیل می كند. لیپدهای اضافه در نقاط مختلف بدن مثل شكم و پهلوها جمع می شود.  



  اطلاعات جمع آوری كنید.
داروی ضد اسهال و ضد یبوست چه نوع موادی دارند و در كجال لوله گوارش كار خود را انجام می دهند؟

آب در روده بزرگ به مقداری (زیاد) جذب بدن می شود تا بدن بیهوده آب از دست ندهد. هر ماده ای كه مانع جذب آب در روده بزرگ شود ایجاد بیماری اسهال می كند و برعكس هر ماده ای كه باعث شود آب بیش از حد جذب بدن شود ایجاد بیماری یبوست می كند.  

]]>
غذا و سلامتی 2 2010-01-27T13:08:20+01:00 2010-01-27T13:08:20+01:00 tag:http://elmirg.mihanblog.com/post/15 روزبه روزبهانی علوم دوم راهنمایی   فصل 10 – غذا و سلامتی   غذا و مواد ضروری آن : ارزش غذایی كه می خوریم، وابسته به تركیبات شیمیایی خاصی است كه در آن وجود دارد. مواد غذایی ضروری برای بدن عبارتند از : كربوهیدرات ها،‌لیپیدها ،‌پروتئین ها ،‌ویتامین ها، مواد معدنی و آب ، مقدارو نوع این مواد چنان مهم است كه در صورت كم یا زیاد شدن آنها دچار بیماری می شویم. برخی از این تركیبات شیمیایی مولكول های پیچیده ای هستند كه به همان شكل،‌برای بدن قابل استفاده نیستند و باید شكسته و كوچك شوند. این علوم دوم راهنمایی


  فصل 10 – غذا و سلامتی



  غذا و مواد ضروری آن :

ارزش غذایی كه می خوریم، وابسته به تركیبات شیمیایی خاصی است كه در آن وجود دارد. مواد غذایی ضروری برای بدن عبارتند از : كربوهیدرات ها،‌لیپیدها ،‌پروتئین ها ،‌ویتامین ها، مواد معدنی و آب ، مقدارو نوع این مواد چنان مهم است كه در صورت كم یا زیاد شدن آنها دچار بیماری می شویم. برخی از این تركیبات شیمیایی مولكول های پیچیده ای هستند كه به همان شكل،‌برای بدن قابل استفاده نیستند و باید شكسته و كوچك شوند. این عمل را دستگاه گوارش انجام میدهد.

 


  1 – كربوهیدرات ها:

بیشتر غذاهای ما را كربوهیدرات ها یا قندها تشكیل می دهند كه معمولاً‌ آن ها را با نام قند می شناسیم. باید سلول های مغزتان بطور مرتب انرژی حاصل از شكستن مولكول های گلوكز را بدست آوردند. گلوكز، نوعی كربوهیدرات است كه در خون ما وجود دارد و ساده ترین قندی است كه سلول های بدن می توانند آن را به عنوان سوخت مصرف كنند.
نشاسته و سلولز هم كربوهیدرات اند. نشاسته در سلول دانه هایی مانند گندم،‌برنج،‌ذرات و سیب زمینی به مقدار زیادی ذخیره شده است. سلولز،‌كربوهیدراتی است كه دیواره سلول های گیاهان را تشكیل می دهند نشاسته،‌سلولز و نیز كربوهیدرات ذخیره ای بدن انسان و جانوران كه در فصل بعدی با آن آشنا خواهید شد. از اتصال تعداد زیادی مولكول گلوكز به یك دیگر تشكیل می شوند . البته سلولز بر خلاف دو ماده ی دیگر در بدن ما تجزیه نمی شود.
 



  2 – پروتئین ها

پروتئین ها تقریباً مهم ترین مولكول سازنده ی اجزای سلول هستند و كارهای مهمی برعهده دارند. مصرف پروتئین برای رشد بدن لازم است. هر مولكول پروتئین از اجتماع تعداد زیادی مولكول كوچك تر به نام آمینو اسید ساخته شده است. گوناگونی نوع، تعداد و ترتیب آمینو اسیدها باعث ایجاد پروتئین های مختلف می شود. بدن برخی از آمینو اسیدها را می تواند بسازد ولی گروهی را كه نمی تواند بسازد باید به وسیله غذا دریافت كند. این نوع آمینو اسیدها در تخم مرغ،‌شیر،‌پنیر،‌گوشت ،‌نخود،‌لوبیا و سویا فراوانند.

 


  3 – لیپیدها :

لیپیدها ماده ی اصلی ساختمان غشاء سلول هستند. این مواد زیر پوست و اطراف اندام های بدن ذخیره می شوند و به صورت عایق و ضربه گیر عمل می كنند. لیپیدها ،‌در مقایسه با كربوهیدرات ها، مقدار انرژی بیشتری برای بدن فراهم می كند. بنابراین برای ذخیره انرژی باصرفه ترند. یعنی مقدار كم تر از آن ها انرژی بیشتری ذخیره می كنند. رژیم غذایی كه مقدار مصرف لیپید در آن خیلی زیاد یا خیلی كم باشد،‌برای سلامتی انسان مضر است. اگر مقدار مصرف كربوهیدرات ها زیاد باشد،‌در بدن تبدیل به لیپید شده و ذخیره می شود. گوشت، تخم مرغ ،‌پنیر، كره و دانه های روغنی مانند آفتاب گردان از منابع مهم لیپیدها هستند.  



  4 – ویتامین ها :

ویتامین ها موادی هستند كه به مقدار بسیار كم، برای بدن لازمند و كارهای مهمی انجام میدهند. این مواد باعث تنظیم فعالیت بدن شده،‌با كمك آن ها استفاده از سایر مواد غذایی كامل و ساده تر می شود. برای مثال، اگر ویتامین D به بدن نرسد، سلول های استخوانی نمی توانند از كلسیم استفاده كنند. بدن می تواند بعضی از ویتامین ها را بسازد. مثلاً در برابر آفتاب، ‌مقداری ویتامین D در پوست ما ساخته می شود. ویتامین B‌ و K نیز در بدن بعضی از باكتری های داخل روده بزرگ ساخته می شود.  



  5 – مواد معدنی :

در غذای انسان باید حتماً مقداری عناصر مختلف بصورت تركیبات شیمیایی گوناگون وجود داشته باشند. زیرا انسان مانند هر جاندار دیگری قادر به ساختن هیچیك از عناصر نیست. غیر از كربن،‌هیدروژن، اكسیژن و نیتروژن كه در ساختمان كربوهیدرات ها، پروتئین ها و لیپیدها، وجود دارند. عناصر دیگر با توجه به میزان استفاده ی آنها در بدن، باید به مقدار كافی مصرف شوند. بیش از بیست عنصر وجود دارد كه برای تغذیه ی انسان ضروری محسوب می شوند. این عناصر به صورت مواد معدنی به بدن می رسند.

 


  6- آب :

بعد از هوا ،‌آب لازم ترین ماده برای بدن است بیشتر مواد غذایی باید بصورت محلول در آب به بدن برسند. آب بدن در داخل و اطراف سلول ها وجود دارد و محیط مناسبی برای انجام واكنش های شیمیایی است. شاید تجربه كرده باشید كه اگر زبان خود را خشك كرده و مقداری نمك روی آن بریزند، مزه ی آن را حس نخواهید كرد. آب مواد زاید را از سلول ها دور می كند. آب ، با جذب گرمای ایجاد شده در بدن و تبدیل شدن به بخار از گرم شدن زیاد از حد بدن جلوگیری می كند. یك انسان بالغ باید غیر از آبی كه در غذاهای مختلف وجود دارد،‌روزانه حدود 8 لیوان آب بنوشد، بخشی از این آب برای جبران آبی است كه بدن انسان با عرق كردن، ادرار و مدفوع و انجام واكنش های حیاتی از دست می دهد.  

 

 

علوم دوم راهنمایی



  ادامه فصل 10 - رژیم غذایی



  اطلاعات جمع آوری كنید
1 – تاریخچه كشف ویتامین ها بسیار جالب است. درباره ی آن مطالعه كنید و نتیجه را به بحث بگذارید:

حدود 400 سال قبل جهانگردی به نام ماژلان تصمیم گرفت با كشتی دور دنیا را بگردد. در هنگام سفر طولانی مشاهده كرد كه دهان ملوان ها زخم شده و ازلثه ی آنان خون جاری شده است و بعد مفصل های آنها باد كرد و چنان دردناك می شد كه قابل تحمل نبود. نام این بیماری اسكوربوت است. وقتی كه به جزایر فیلیپین رسیدند مقداری غذای تازه و مركبات استفاده كردند مشاهده شده كه بیماری برطرف شد و بعد دریافتند كه كمبود ویتامین C موجب بروز بیماری اسكوربوت شده است.  



  رژیم غذایی :

رژیم غذایی برای هر فرد،‌ یعنی غذاهایی كه بطور معمول آن ها را مصرف می كند. گوناگونی غذاها بسیار زیاد است. ولی از آن جا كه هر كدام برخی از شش دسته مواد غذایی ضروری را دارند، برای داشتن رژیم غذایی صحیح، باید تركیب مناسبی از غذاهای مختلف را مصرف كرد.

مقدار نیاز به كالری در شبانه روز

پسرها

 

 

 

دخترها

سن(سال) كیلوكالری
9 تا 12

12تا 15

15تا 18

 

9تا 12

12تا 15

15تا 18

2400

3000

3400

 

2200

2500

2300

 


  گروه های غذایی :
برای طراحی یك رژیم غذایی مناسب باید به سه عامل توجه كرد :

اول – ویژگی های فردی، مثل سن، جنس ، ‌قد،‌ وزن ، ‌میزان فعالیت و نوع استخوان بندی
دوم - انواع مواد ضروری موجود در هر غذا
سوم – توجه به گروههای غذایی
 



  گروه های غذایی – به تقسیم بندی غذاهای روزمره بر اساس سه ویژگی گفته می شود.

الف) تشابه غذاها
ب) مواد ضروری تشكیل دهنده ی آن ها
ج) تعداد وعده های مصرفی روزانه
 



  گروه های غذایی عبارتند از :

1) گروه نان، غلات، برنج و انواع ماكارونی
2) گروه سبزیها و حبوبات تازه
3) گروه میوه ها
4) گروه گوشت ،‌تخم مرغ،‌حبوبات خشك و آجیل
5) گروه شیر و فرآورده های آن
6) گروه قند، چربی و روغن
خوردن میوه و سبزی گذشته از تأمین ویتامین ها و نمك ها باعث می شود كه مواد مختلف غذایی آسان تر در مسیر لوله گوارش حركت كنند.
 



  اطلاعات جمع آوری كنید :
بعضی از افراد گیاه خوار یا خام خوارند. بعضی نیز فقط یك یا دو نوع غذا می خورند. گزارشی از درستی یا نادرستی كار آنان تهیه كنید.

كسانی كه خود را از غذاهای جانوری محروم كنند مواد پروتئینی به اندازه كافی ممكن است به بدنشان نرسد و از لحاظ رشد، سلامتی، فعالیت های مختلف نمی تواند مثل كسی باشند كه از غذای متنوع استفاده می كند.  




هرم راهنمایی غذایی :

امروزه متخصصین تغذیه برای انتخاب غذای روزانه، استفاده از هرم راهنمای غذایی را توصیه می كنند. در این هرم، وعده های مصرف غذا در روز، از پائین به بالا كاهش می یابد. مصرف روزانه غذاهای گروه نان و غلات كه در پائین هرم هستند بیشتر از بقیه است.
در ردیف بالایی گروه سبزی ها بزرگتر از گروه میوه هاست. یعنی تعداد وعده های غذایی بیشتری را در شبانه روز به خود اختصاص می دهد. ردیف بالاتر بطور مساوی بین گروه گوشت و شیر تقسیم شده است. در نوك هرم، غذاهایی مثل قندها، چربی ها و روغن قرارگرفته و مفهومش این است كه باید به كم ترین مقدار ممكن مصرف شوند. در هر یك از این گروهها مقداری قند چربی وجود دارد كه هر چه به سمت پائین هرم بیابید، كم تر می شود.
این هرم برای افراد معمولی است. برای موارد ویژه مثل بیماران،‌سالمندان،‌كودكان و نوزادان و نیز مادران باردار هرم های غذایی خاصی استفاده می شود.

 


  غذا یك مشكل جهانی :

نزدیك به 20 درصد از مردم ایران،‌یا غذای كافی نمی خورند و یا در غذای آنان مواد مورد نیاز ،‌به طور كامل وجود ندارد. این وضع باعث ایجاد بیماریهای مختلف و كاهش فعالیت های ذهنی می شود.تهیه ی غذاهای پروتئین دار،‌مشكل بزرگ بسیاری از كشورهاست و یكی از دلایل آن جمعیت زیاد است.

]]>
غذا و سلامتی 2010-01-27T13:03:27+01:00 2010-01-27T13:03:27+01:00 tag:http://elmirg.mihanblog.com/post/14 روزبه روزبهانی بخش 4 – دنیای زنده فصل 9 – انسان موجودی زنده : ساختمان سلول بدن جانداران از سلول های مختلفی درست شده كه كارهای متفاوتی انجام می دهند. بنابراین هر كدام اجزای گوناگونی دارند كه برخی از آن ها بین همه مشترك بوده و بعضی متفاوتند. تقریباً در همه ی سلول ها با هر شكل و اندازه ای سه قسمت اصلی دیده می شود.   1- غشاء : اطراف همه سلول ها را پرده ی نازكی به نام پوسته سلولی یا غشاء پوشانده است. كار اصلی این پوسته،‌وارد كردن مولكول های لازم به سلول و خارج كردن مواد زاید و دفعی ا

بخش 4 – دنیای زنده
فصل 9 – انسان موجودی زنده : ساختمان سلول

بدن جانداران از سلول های مختلفی درست شده كه كارهای متفاوتی انجام می دهند. بنابراین هر كدام اجزای گوناگونی دارند كه برخی از آن ها بین همه مشترك بوده و بعضی متفاوتند. تقریباً در همه ی سلول ها با هر شكل و اندازه ای سه قسمت اصلی دیده می شود.



  1- غشاء :

اطراف همه سلول ها را پرده ی نازكی به نام پوسته سلولی یا غشاء پوشانده است. كار اصلی این پوسته،‌وارد كردن مولكول های لازم به سلول و خارج كردن مواد زاید و دفعی از آن است. مقدار ورود و خروج مواد،‌به مقدار نیازها و فعالیت سلول مربوط است. پوسته ی سلول مانند یك صافی نیست كه مواد را بر اساس اندازه ی آن ها عبور دهد. بلكه این غشاء توانایی انتخاب دارد و هرچه را كه سلول لازم دارد از محیط می گیرد.  



  2 – هسته :

مركز فرماندهی سلول كه ویژه گی های مختلف آن را كنترل می كند، هسته است. داخل هسته رشته هایی بنام كروموزوم وجود دارد. درون كرموزوم ها، مولكول های DNA قرار دارند. این مولكول ها كه فرماندهی سلول هستند،تعیین كننده ی ویژگی های ارثی سلول بوده و دستور چگونگی انجام فعالیت های سلول را صادر می كنند.  



  3 – سیتوپلاسم :

فضای درون سلول كه اطراف هسته را فراگرفته سیتوپلاسم نام دارد. در سیتوپلاسم اجزای مختلفی وجود دارد كه هر كدام كار خاصی انجام می دهند. بسیاری از فعالیت های حیاتی سلول ( مثل تغذیه و تنفس) در سیتوپلاسم توسط اجزای آن صورت می گیرد.

 

  سازمان بندی بدن انسان :

چگونگی كنار هم قرارگرفتن سلول ها برای ساختن بدن را سازمان بندی بدن می گویند.

 

  بافت :

در یك جاندار پرسلولی ،‌هر سلول به تنهایی نمی تواند همه نیازهای خود را برطرف كند. بنابراین اگر چه سلول ها به صورت مستقل از هم كارهای مختلفی دارند. ولی با یكدیگر در ارتباط هستند. كوچكترین اجتماع سلول ها كه بطور هماهنگ عمل یا اعمال مشخصی را انجام می دهند. بافت (سنج) نامیده می شوند. معمولاً در هر بافت،‌سلول ها بوسیله آب میان بافتی (مایع بین سلولی) كنار هم قرار می گیرند. مقار و شكل ظاهری آب میان بافتی در بافت های گوناگون متفاوت است.  



  اندام :

اگر چه در همه جای بدن بافت ها وجود دارند. ولی بدن مجموعه ی ساده ای از بافت ها نیست. بافت ها در كنار هم اندام (عضو) را بوجود می آورند. اندام ،‌مجموعه ی بافت هایی است كه با هم درارتباط بوده و برای انجام كار خاصی مكمل هستند. منظور از مكمل بودن این است كه هر بافت، كار جداگانه ای دارد ولی همه از كنار هم برای زنده ماندن و درست كار كردن اندام ضروری هستند.

 

  دستگاه :

به مجموعه ای از اندام ها كه كارشان با یكدیگر هماهنگ و مرتبط است دستگاه گفته می شود. هر دستگاه یكی از ویژگی های حیاتی (مثل تغذیه ،نفس ،‌و ...) را به عهده دارد. مثلا ً‌دست وپا اندام هایی هستند كه مربوط به دستگاه حركتی بدن اند. ما به طور هماهنگ و مرتبط با یكدیگر حركت می كنند تا بتوانیم راه برویم. دستگاه حركتی ما شامل، استخوان ها و ماهیچه هاست كه در كنار هم حركت ما را ممكن می سازد.  



  دستگاههای اصلی بدن ما عبارتند از :

دستگاه گوارش (تأمین كننده ی غذای سلول) دستگاه تنفس (تأمین كننده اكسیژن برای سلول ها) دستگاه گردش خون (انتقال مواد در بدن)دستگاه دفع ادرار (دفع مواد زاید) دستگاه حركتی( حفظ استحكام و حركت اندام ها) دستگاه ارتباطی (هماهنگی و تنظیم كار بدن) دستگاه تولید مثل (بقای نسل)  



  سؤالات متن فصل 9 :
1 – سلول چیست؟

كوچكترین واحد ساختمانی بدن موجودات زنده را سلول گویند.  



  2 – آیا هر چه جاندار بزرگتر باشد اندازه ی سلول های آن هم بزرگتر است؟

خیر، زیرا بین سطح و حجم سلول نسبت معینی وجود داد پس مقدار سلول ها بیشتر است نه حجم سلول ها.  



  3 – سلول ها چه موادی را دفع می كنند؟

مواد زاید – كربن و دی اكسید (CO2)  



  4 – مواد معدنی و مواد آلی غذاها كدامند؟

مواد معدنی :‌نمك ها،‌ مواد آلی : پروتئین ها، ‌چربی ها، كربوهیدرات ها، ویتامین ها  



  5 – دو فایده مهم چربی ها را در بدن بیان كنید.

الف) تولید انرژی در بدن
ب) محافظت بدن در برابر سرما و ضربه
 



  6 – استفاده بیش از حد ویتامین ها در بدن زیان آور است؟ چرا؟

وتامین های محلول در چربی زیرا ویتامین هایی كه محلول در آب هستند اضافی آنها توسط آب به صورت ادرار دفع می شوند. اما محلول در چربی دفع نمی شوند و تولید بیماری می كنند.

7 – در هر یك از اعمال زیر كدام عناصر در بدن دخالت دارند؟
الف) تنظیم ضربان قلب (سدیم)
ب) تنظیم فعالیت غده تیروئید (ید)
ج) سلامت استخوان ها و دندان ها (فسفر و كلسیم)
د) انتقال گازهای تنفسی توسط گلبول های قرمز (آهن)

8 – كار دستگاه گوارش چیست؟
غذا را برای هدف سلول ها آماده می كند یعنی مولكول های درشت را به مولكول های ریز تبدیل كرده تا جذب سلول ها شوند.

9 – كدام قسمت دستگاه گوارش نسبت به سایر قسمت ها اهمیت بیشتری دارد؟ چرا؟
روده باریك، زیرا در آنجا هضم كامل تمام غذاها صورت می گیرد و عمل جذب هم درآنها صورت می گیرد.

10 – آنزیم چیست؟
موادی هستند كه در شیره های گوارشی وجود دارند كه از سلول های معینی در دیواره لوله گوارش ترشح می شوند و موجب هضم غذاها می شوند.
 

]]>
هوازدگی 2010-01-27T13:00:31+01:00 2010-01-27T13:00:31+01:00 tag:http://elmirg.mihanblog.com/post/13 روزبه روزبهانی علوم دوم راهنمایی   فصل 8 – هوازدگی هر جا كه سنگ كره یا هوا، ‌آب با موجودات زنده در تماس باشد، در سنگ ها تخریب فیزیكی و شیمیایی بوجود می آید. از این رو سنگ ها در محل خود تغییراتی می كنند كه به آن هوازدگی می گویند. هوازدگی معمولاً موجب تشكیل قشری از مواد نرم و ناپیوسته بر روی سنگ های اصلی می شود و عمل فرسایش یعنی جابه جا كردن مواد آسانتر می كند.معمولاً هوازدگی را با توجه به عوامل ایجاد آن به دو نوع فیزیكی و شیمیایی تقسیم می كنند.   هوازدگی فیزیكی : در این ن علوم دوم راهنمایی


  فصل 8 – هوازدگی

هر جا كه سنگ كره یا هوا، ‌آب با موجودات زنده در تماس باشد، در سنگ ها تخریب فیزیكی و شیمیایی بوجود می آید. از این رو سنگ ها در محل خود تغییراتی می كنند كه به آن هوازدگی می گویند. هوازدگی معمولاً موجب تشكیل قشری از مواد نرم و ناپیوسته بر روی سنگ های اصلی می شود و عمل فرسایش یعنی جابه جا كردن مواد آسانتر می كند.
معمولاً هوازدگی را با توجه به عوامل ایجاد آن به دو نوع فیزیكی و شیمیایی تقسیم می كنند.



  هوازدگی فیزیكی :

در این نوع هوازدگی ،‌سنگ ها به قطعات كوچكتر ولی با همان ساختمان و تركیب شكسته و خرد می شوند. به نظر می رسد مهمترین عامل مؤثر در هوازدگی، انجماد آب در داخل درز و شكاف سنگ ها باشد. با عمل انجماد، تقریباً 9 درصد به حجم آب افزوده می شود . هر چه تعداد دفعات انجماد و ذوب در داخل شكاف سنگ ها بیشتر باشد. تخریب سنگ ها سریعتر انجام می گیرد.

 


  فكر كنید :
عمل تخریب سنگ ها توسط یخ زدن آب ، بیشتر در چه مناطقی از زمین و چه فصل هایی از سال صورت می گیرد؟

بیشتر در مناطق كوهستانی و در فصل های پائیز و زمستان بیشتر صورت می گیرد.
 

رشد بلور كانی های ثانویه در میان درز و شكاف سنگ ها، خصوصاً در نواحی بیابانی،‌ممكن است مانند یخ بستن آب سبب ایجاد فشار و در نتیجه خرد شدن سنگ ها می شود. سنگ های زیرین همواره تحت فشار سنگ ها بالایی قرار دارند. با فرسایش سنگ های بالایی، فشار از روی سنگ های زیرین برداشته می شود و قسمت های سطحی این سنگ ها انبساط پیدا می كند. در نتیجه این انبساط ،‌قسمت های سطوحی سنگ پوسته پوسته می شود و به صورت لایه های نازك جدا می شود.

 


  تفسیر كنید‌:
پس از حفر تونل های راه سازی،‌كف تونل دائماً پر از خرده سنگ می شود. علت آن چیست؟

وقتی كه تونل حفر می شود با كندن سنگ ها فشار از روی بعضی از سنگ ها برداشته می شود و در نتیجه سطح آنها بر اثر انبساط كم كم خرد شده و بداخل تونل می ریزد. برای جلوگیری از ریزش باید دیوارها و سقف تونل را با سنگ های مخصوص و سیمان پوشانید.
 



  فكر كنید :
به نظر شما، تغییرات دما روی سنگ هایی كه از یك كانی درست شده اند بیشتر است یا سنگ هایی كه از چند كانی ساخته شده اند؟ دلیل آن چیست؟

سنگ هایی كه از چند نوع كانی درست شده اند. زیرا میزان انبساط و انقباض همه ی كانی ها یكسان نیست. بعضی میزان انبساط بیشتری دارند و بعضی كمتر كه همین موجب اختلاف حجم قسمت های مختلف سنگ شده و آن را متلاشی می كند.
 

هم چنین بر اثر فعالیت های گیاهان و جانوران ،‌.... و انسان نیز هوازدگی انجام می شود. ریشه ی گیاهان برای یافتن مواد معدنی به داخل درزها و شكاف ها فرو می روند و با رشد خود قطعات سنگ ها را از هم جدا می كنند. جانوران ..... با فعالیت های انسانی مانند راهسازی، استخراج از معادن و ... سبب قرارگرفتن ذرات دست نخورده ی سنگ ها و كانی ها در سطح زمین و هوازدگی آنها می شود.  



  هوازدگی شیمیایی:

در هوازدگی شیمیایی، تركیب سنگ ها و كانیها تغییر می كند و در نتیجه آن ، مواد جدید بوجود می آید. هوازدگی شیمیایی است. گر چه آب خالص غیرفعال است ،‌اما وجود مقدار كمی از مواد محلول، آن را فعال می كند. تركیب كانی ها با آب ، یكی از مهم ترین واكنشهای شیمیایی به خصوص در كانیهای سیلیكاتی است. در اثر این واكنش ،‌از فلدسپات ها خاك رس بوجود می آید.
یكی دیگر از عوامل هوازدگی شیمیایی انحلال است. آب یكی از فراوانترین حل كننده ها در طبیعت است. البته باز هم آب خالص سنگ ها و كانیها چندان مؤثر نیست ولی آب با همراه داشتن مقداری كربن دی اكسید خاصیت اسیدی پیدا می كند كه در این صورت قدرت انحلال آن زیاد می شود و می تواند بر بیشتر كانی ها اثر بگذارد و آن ها را تغییر دهد.
سنگ ها و كانیهای محلول در آب در نواحی مرطوب با سرعت بیشتری تخریب می شود.
از راه های دیگر هواشناسی شیمیایی تركیب شدن اكسیژن با كانی هاست. البته وجود آب و گرما سبب سرعت اینگونه واكنشها می شود. به همین جهت ، این نوع هوازدگی در مناطق گرم و مرطوب بیشتر دیده می شود. سنگ ها و كانی های آهن دار زودتر از سایر كانی ها با اكسیژن هوا تركیب شده و ویژگی های خود را از دست می دهند.
موجودات زنده نیز می توانند موجب تغییرات شیمیایی در سطح مواد زمین شوند.
 



  فكر كنید :
كدامیك از استان های ایران،‌آثار باستانی بیشتری دارد؟

فارس - ‌اصفهان – خوزستان  



  آیا رابطه ای بین تعداد آثار باستانی با هوازدگی شیمیایی وجود دارد؟

در مناطقی كه هوازدگی شیمیایی بیشتر باشد بناهای قدیمی زودتر از بین رفته در نتیجه آثار باستانی كمتری وجود دارد.  

 

علوم دوم راهنمایی



  ادامه فصل 8 - جابه جا شدن مواد حاصل از هوازدگی بر اثر كشش زمین

كشش زمین می تواند مواد حاصل از هوازدگی را جابه جا كند. هر ذره ای كه بر اثر هوازدگی از سنگ های اصلی پوسته زمین جدا می شود. دارای انرژی ذخیره شده ای است كه آن را در جهت شیب زمین به حركت در می آورد، كشش زمین پس از باران های سیل آسا و مداوم در دامنه های پر شیب یا در دامنه های كوه هایی كه به علت استخراج موادمعدنی یا جاده سازی شیب تند یافته اند، اثر بیشتر داری دارد. در این ریزش، گاهی توده های بسیار بزرگی از مواد در سراشیبی كوه ها به پایین می لغزد كه به این نوع حركت ها «زمین لرزه» گویند. گاهی زمین لرزه ها، خساراتی را به بار می آورند. كشش زمین حتی در دامنه های كم شیب سبب جابه جایی مواد می شود كه به آن جنبش كند مواد یا «خزش» می گویند، رطوبت مواد هوا زده،‌این نوع جنبش را تسریع می كند.



  خاك :

حاصل عمل هوازدگی،‌بوجود آمدن خاك است. جز گیاهان تك سلولی ساكن آب و گلسنگ ها بقیه ی گیاهان به خاك نیاز دارند از این رو خاك راپلی بین دنیای زنده و دنیای غیرزنده می دانند. برای تشكیل خاك هوازدگی فیزیكی و شیمیایی هر دو مؤثرند.

 


  فكر كنید :
مقدار خاك یك منطقه به عواملی چون آب و هوا، نوع سنگ های محل،‌مدت زمان ،‌شیب زمین و تعداد جانداران آن منطقه بستگی دارد. آیا می توانید نقش هر یك از عوامل بالا را در تشكیل خاك توضیح دهید.

آب و هوا‌: نوع آب و هوا در عمل هوازدگی بسیار مؤثر است مثلاً‌ آب و هوای گرم و مرطوب هوازدگی شیمیایی سریعتر از بیابان ها است.
نوع سنگ : مقاومت همه سنگ ها در برابر هوازدگی یكسان نیست. بعضی مقاومت كمتری دارند و زود متلاشی می شوند مثل سنگ آهك كه سرعت تشكیل خاك را زیاد می كنند اما بعضی از سنگ ها بسیار مقاوم هستند و دیرتر متلاشی می شود و سرعت تشكیل خاك در آن حاكم است.
محل : مواد وقتی در قسمت سطحی زمین و در معرض آب و هوا باشند زودتر متلاشی و به خاك تبدیل می شوند.
مدت زمان : هر چه زمان طولانی تر باشد مواد بیشتری دچار هوازدگی شده و خاك بیشتری حاصل می شود.
شیب زمین: هر چه شیب زمین بیشتر باشد مواد بر اثر لغزه زمین حركت و به هم برخورد كرده و به ذرات كوچكتر تبدیل شده و سرعت تشكیل خاك را بیشتر می كنند.
 

خاك علاوه بر مواد معدنی ،‌یعنی همان موادی كه بر اثر هوازدگی سنگ ها بوجود می آیند دارای مواد آلی نیز هستند. نخستین تغییر مهمی كه پس از خرد شدن سنگ ها رخ می دهد، رویش گیاهان است. گیاهان نیز فرآیندهای هوازدگی را تسریع می كنند و تا حدی مانع از جا به جا شدن خاك توسط آب و باد می شوند.
وقتی گیاهان می میرند اجزای آنها تجزیه می شود. پس از مدتی این مواد تجزیه شدنی به درجه ای می رسند كه دیگر صورت اولیه ی گیاه در آنها مشخص نیست و به این مواد گیاخاك می گویند. هر چه رنگ خاك تیره تر باشد،‌مقدار نسبی گیاخاك آن بیشتر است. هر چه مقدار گیاخاك در منطقه ای زیادتر باشد، جمعیت جانداران خاك بیشتر خواهد بود، زیرا در آن مواد لازم برای زیستن وجود دارد. گیاخاك قدرت نگهداری آب در خاك را افزایش می دهد و تا درجه معینی فضای بین ذرات را هم كه محل نفوذ هواست زیاد می كند. گیاخاك بر خاصیت اسیدی خاك می افزاید و با این عمل مقدار مواد محلول را بیشتر می سازد.
از مهم ترین مواد معدنی خاك ها ذرات رس هستند. ذرات رس مواد محلول مورد نیاز گیاه را به خود جذب می كنند و در موقع لزوم در اختیار گیاه قرار می دهند.
 



  افق های خاك :

خاك كامل باید حداقل دارای سه افق مشخص باشد. این افق ها،‌از سطح به عمق با حروف A، B، C نمایش داده می شوند.
افق A لابه لای سطحی خاك است. رنگ این افق به علت وجود گیاخاك فراوان تیره رنگ است.
در این منطقه مقداری ماسه هم وجود دارد ولی ذرات رس و مواد محلول آن كم است. زیرا باران و آبیاری این مواد را به افق B می برند.
افق B در زیر A قرار دارد. این افق یا گیاخاك ندارد یا بسیار كم دارد ولی مقدار رس و مواد محلول آن زیاد است. افق C مستقیماً روی سنگ های اصلی پوسته ی زمین قرار می گیرد و بیشتر از قطعات سنگ هایی تشكیل شده كه كم تر هوازده شده اند.

 


  خاك مناطق مختلف :

در مناطق كوهستانی ،‌خاك معمولاً كم ضخامت و سنگ های تجزیه نشده ی فراوان دارد. در بیشتر مناطق كوهستانی، به علت شیب زیاد،‌خاك تشكیل نمی شود. خاك جنگل هم ضخامت كمی دارد و هم حاصلخیزی چندانی ندارد. زیرا جنگل در مناطقی بوجود می آید كه بارندگی زیاد سبب شست و شوی مواد محلول در خاك می شود. خاك علفزارها حاصلخیز از خاك جنگل است. لایه ی سطحی خاك قطور بوده و گیاخاك فراوان دارد. هم چنین مقدار بارندگی در علفزارها زیاد است. خاك بیابانها از نظرداشتن مواد محلول غنی ترین خاك است ولی به علت كمی هوازدگی شیمیایی، خاك بیابانها معمولاً نازك و بصورت تكه تكه اند. این نوع خاك، مواد آلی ندارند.  



  حاصلخیزی خاك :

حاصل خیزی خاك یعنی میزان توانایی آن در پرورش دادن گیاهی كه بطور مستقیم یا غیرمستقیم غذای انسان را تشكیل می دهند. عوامل مؤثر در حاصل خیزی خاك عبارت است از :
1 – املاح : غذای گیاهان شامل عناصر شیمیایی است كه از تركیب آن ها،‌مولكول های مواد آلی پدید می آیند. مهم ترین عناصر عبارتند از : نیتروژن ، پتاسیم و فسفر كه نیاز گیاهان به این سه عنصر بسیار فراوان تر از سایر عناصراست. به غیر از عناصر فوق عناصر دیگری مانند منیزیم ، كلسیم ،‌آهن ، گوگرد،‌ید ،‌سدیم ،‌مس و نیز باید در خاك وجود داشته باشد.
2 – آب :‌آب مهم ترین ماده ی است كه باید در خاك وجود داشته باشد. زیرا آب سبب جابه جایی مواد مورد نیاز در سلول های گیاهی می شود . مواد دفعی را از آن دور می سازد.
3 – تركیب شیمیایی خاك : خاك ها ممكن است اسیدی یا بازی باشند برخی از گیاهان در محیط اسیدی و برخی در محیط بازی خوب رشد می كنند.
4 – جانداران تجزیه كننده :‌اهمیت و ارزش تجزیه كننده ها از قبیل باكتریها و قارچ ها در خاك بسیار زیاد است.
 



  فكر كنید :
1 - كشاورزان قبل از كشت ،‌زمین خود را شخم می زنند ، آیا می دانید ؟ چرا؟

برای اینكه فاصله بین ذرات بیشتر شود تا آب و هوا به آسانی در خاك نفوذ كند و جنب و جوش موجودات ذره بینی زیاد گردد باقی مانده گیاهان و حیوانات زودتر پوسیده می شوند و زمین تقویت می گردد.  



  2 – برخی از كشاورزان یك گیاه را دو با ر متوالی در یك زمین نمی كارند. آیاعلت آن را می دانید؟

به علت شیوع آفات و امراض و ازدیاد علف های هرز و كم شدن گروهی از مواد غذایی خاك و به هم خوردن تعادل مواد غذایی در خاك رویی و خاك زیرین باید تناوب كشت صورت بگیرد.
 



  فكر كنید :
آیا یك كشاورز باید بداند كه خاك مزرعه اش اسیدی است یا بازی؟‌چرا؟

بله،‌زیرا كه میزان اسیدی یا بازی بودن خاك از حدمعمول بیشتر یا كمتر باشد. گیاه در آن رشد چندانی ندارد. و نیز بعضی از گیاهان در خاك های اسیدی بهتر رشد می كنند و بعضی در خاك های بازی رشد می كنند.  

 

 

]]>
انرژی زمین گرمایی 2010-01-22T14:31:04+01:00 2010-01-22T14:31:04+01:00 tag:http://elmirg.mihanblog.com/post/11 روزبه روزبهانی مقدمه استفاده از حرارت توسط انسان به زمانهای بسیار دور بر می‌گردد. وقتی که انسانهای ما قبل تاریخ در جستجوی پناهگاه در ته غارها اقدام به گریز از سرمای یخبندان کردند. با دور شدن از سطح زمین خود را در پناه تغییرات فصول قرار داده و در حقیقت از انرژی زمین گرمایی استفاده می‌کردند.چشمه‌های آب گرم ، چشمه‌های آب گرم جهنده و فواره‌های بخار ، صور نمایشی از گرمای زمین هستند. که در هر زمان مورد استفاده مردمان بوده است و امروزه سعی در بهره برداری از این انرژی بصورت مدرن و در اندازه‌های بیشتر است. چشمه‌های شنا مقدمه استفاده از حرارت توسط انسان به زمانهای بسیار دور بر می‌گردد. وقتی که انسانهای ما قبل تاریخ در جستجوی پناهگاه در ته غارها اقدام به گریز از سرمای یخبندان کردند. با دور شدن از سطح زمین خود را در پناه تغییرات فصول قرار داده و در حقیقت از انرژی زمین گرمایی استفاده می‌کردند.

چشمه‌های آب گرم ، چشمه‌های آب گرم جهنده و فواره‌های بخار ، صور نمایشی از گرمای زمین هستند. که در هر زمان مورد استفاده مردمان بوده است و امروزه سعی در بهره برداری از این انرژی بصورت مدرن و در اندازه‌های بیشتر است. چشمه‌های شناخته شده با دمای بالا از مدتها پیش مورد بهره برداری قرار گرفته است، ولی اشکال عمده آن وجود چشمه‌هایی در نقاط کمیاب و مشخص از زمین است.



تصویر




حرارت زمین

در حقیقت دو نوع انرژی تشخیص داده می‌شود: انرژیهای پایین ، انرژی های بالا. با وجود این مرز بین این دو بطور آشکار مشخص نیست، ولی انرژی پایین آن دمایی است که تولید الکتریسته با آن ممکن نبوده یا عملا قابل استفاده نیست. مقادیر مساعد بین 120 تا 180 درجه سانتیگراد نوسان می‌کند. توزیع دما در زیر زمین تابعی از دو فرآیند است:


  • از یک طرف افزایش منظم دما با عمق ، نتیجه شار گرمای هدایت شده از داخل زمین به سمت سطح آن است. این گرما که اساسا از مواد رادیو اکتیو سنگها ناشی می‌شود، گرادیان زمین گرمایی یا افزایش دما در واحد عمق حتی در ناحیه‌ای با لایه‌های زمینی یا طبیعت متفاوت شار حرارتی تقریبا ثابت و گرادیان بطور غیر قابل اغماض تغییر می‌کند. شناسایی این گرادیان در یک ناحیه معین سبب ارزیابی دمای حاکم بر عمقی می‌شود که در آن سفره آبی قابل استخراج وجود دارد.

  • فرآیند دیگری که به توزیع دماها در زیر زمین حاکم است. همرفت یا جابجایی است. خاک قابل نفوذ به جریان سریع آب در جهت قائم اجازه می‌دهد و به این دلیل همرفت تولید می‌شود. این همرفت مخصوصا در مورد یک رگه بخار اهمیت دارد، از این انرژی زمین گرمایی (با انرژی بالا) بسیار جالب برای تولید الکتریسته استفاده می‌شود.



تصویر




تکنیک حفر چاه

یکی از اشکالات عمده ژئوترمال این است که چشمه‌ها یا در نقاط مشخص و کمیاب است و یا در مناطقی که قبلا آتشفشان فعال بوده ، وجود دارند. اگر بیاییم در این مناطق زمین را تا عمق 2 الی 3 کیلومتری حفر کنیم، دمایی به اندازه 200 تا 300 درجه سانتیگراد پیدا می شود. دسترسی به زمین گرمایی در همه نقاط زمین مقرون به صرفه نیست. همانند کمربند زلزله ، مناطقی که مقرون به صرفه است ژئوترمال نامیده می‌شود.

روش اول

استفاده از بخار داغ محبوس شده در داخل زمین: بخار داغ 250 درجه سانتیگراد است و با فشار زیاد قابل دسترس است. بخار داغ آب معمولا در عمق 2000 متری زمین قرار دارد.

روش دوم

این روش درحالت خشک است یعنی با با تزریق آب به صخره‌های زیر زمینی که بسیار داغ هستند، می‌توان آب داغ یا بخار داغ تولید کرد. بهره کار در این روش 10% الی 17% است. آب لازم برای تولید 1KWh کیلو وات ساعت برق 363 کیلوگرم می‌باشد. در صورتی که بخار آب لازم برای تولید 1KWh کیلو وات ساعت برق 5.9 کیلوگرم می‌باشد.



تصویر




معایب استفاده از انرژی ژئوترمال

عیب استفاده از انرژی زمین گرمایی ، ایجاد آلودگی محیط زیست می‌باشد. گازهایی که از درون زمین خارج می‌شوند، هوا را آلوده می‌کنند و رسوبات حاصله زمین را آلوده می‌کنند. گازهایی که در اثر زمین گرمایی از آن خارج می‌شوند عبارتند از:


]]>
انرژی هسته ای 2010-01-22T14:27:42+01:00 2010-01-22T14:27:42+01:00 tag:http://elmirg.mihanblog.com/post/10 روزبه روزبهانی انرژی هسته ای کاربرداری زیاد در پزشکی در علوم و صنعت و کشاورزی و... دارد. لازم به ذکر است انرژی هسته ای به تمامی انرژی های دیگر قابل تبدیل است ولی هیچ انرژی به انرژی هسته ای تبدیل نمی شود .موارد زیادی از کاربردهای انرژی هسته ای در زیر آورده می شود .   نیروگاه هسته ای: نیروگاه هسته ای (Nuclear Power Station) یک نیروگاه الکتریکی که از انرژی تولیدی شکست هسته اتم اورانیوم یا پلوتونیم استفاده می کند. اولین جایگاه از این نوع در 27 ژوئن سال 1958 در شوروی سابق ساخته شد. که قدرت آن 5000 کیلو وات اس .
 

نیروگاه هسته ای:
نیروگاه هسته ای (Nuclear Power Station) یک نیروگاه الکتریکی که از انرژی تولیدی شکست هسته اتم اورانیوم یا پلوتونیم استفاده می کند. اولین جایگاه از این نوع در 27 ژوئن سال 1958 در شوروی سابق ساخته شد. که قدرت آن 5000 کیلو وات است. چون شکست سوخت هسته ای اساساً گرما تولید می کند از گرمای تولید شده رآکتور های هسته ای برای تولید بخار استفاده می شود از بخار تولید شده برای به حرکت در آوردن توربین ها و ژنراتور ها که نهایتاً برای تولید برق استفاده می شود .
 

بمب های هسته ای:
این نوع بمب ها تا حالا قویترین بمبهای و مخربترین های جهان محسوب می شود. دارندگان این نوع بمبهاجزو قدرت های هسته ای جهان محسوب می شود .
 

پیل برق هسته ای Nuelear Electric battery:
پیل هسته ای یا اتمی دستگاه تبدیل کننده انرژی اتمی به جریان برق مستقیم است ساده ترین پیل ها شامل دو صفحه است. یک پخش کننده بتای خالص مثل استرنیوم 90 و یک هادی مثل سیلسیوم.
جریان الکترون های سریعی که بوسیله استرنیوم منتشر می شود ازمیان نیم هادی عبور کرده و در حین عبور تعداد زیادی الکترون ها اضافی را از نیم هادی جدا می‌کند که در هر حال صدها هزار مرتبه زیادتر از جریان الکتریکی حاصل از ایزوتوپ رادیواکتیو استرنیوم 90 می باشد .
 

کاربردهای پزشکی: كاربردهای انرژی هسته‌ای
در پزشکی تشعشعات هسته ای کاربردهای زیادی دارند که اهم آنها عبارتند از:
    • رادیو گرافی
    • گامااسکن
    • استرلیزه کردن هسته ای و میکروب زدایی وسایل پزشکی با پرتو های هسته ای
    • رادیو بیولوژی

کاربرد انرژی هسته ای در بخش دامپزشکی و دامپروری :
تکنیکهای هسته ای در حوزه دامپزشکی موارد مصرفی چون تشخیص و درمان بیماریهای دامی ، تولید مثل دام ، اصلاح نژاد و دام ، تغذیه ، بهداشت و ایمن سازی محصولات دامی و خوراک دام دارد.
 

کاربرد انرژی هسته ای در دسترسی به منابع آب :
تکنیکهای هسته ای برای شناسایی حوزه های آب زیر زمینی هدایت آبهای سطحی و زیر زمینی ، کشف و کنترل نشت و ایمنی سدها مورد استفاده قرار میگیرد. در شیرین کردن آبهای شور نیز انرژی هستهای کاربرد دارد.
 

کاربردهای کشاورزی:
تشعشعات هسته ای کاربرد های زیادی در کشاورزی دارد که مهم ترین آنها عبارتست از:
• موتاسیون هسته ای ژن ها در کشاورزی
• کنترل حشرات با تشعشعات هسته ای
• جلوگیری از جوانه زدن سیب زمینی با اشعه گاما
• انبار کردن میوه ها
• دیرینه شناسی )باستان شناسی) و صخره شناسی )زمین شناسی) که عمر یابی صخره ها با C14 در باستان شناسی خیلی مشهور است.
 

کاربردهای صنعتی:
در صنعت کاربردها ی زیادی دارد از جمله مهمترین آنها عبارتند از:
• نشت یابی با اشعه
• دبی سنجی پرتویی(سنجش شدت تشعشعات ، نور و فیزیک امواج)
• سنجش پرتویی میزان سائیدگی قطعات در حین کار
• سنجش پرتویی میزان خوردگی قطعات
• چگالی سنج موادمعدنی با اشعه
• کشف عناصر نایاب در معادن
 

تکنیکهای هسته ای بر کشف مینهای ضد نفر نیز کاربرد دارد. بنابرین ، دانش هسته ای با این قدرت و وسعتی که دارد، هر روز بر دامنه استفاده از فناوری هسته ای و بویژه انرژی هسته ای افزوده می شود. کاربرد انرژی در بخشهای مختلف به گونه ای است که اگر کشوری فناوری هسته ای را نهادینه نماید، در بسیاری از حوزه‌های علمی و صنعتی ، ارتقای پیدا می کند و مسیر توسعه را با سرعت طی می نماید.

انرژی هسته ای در پزشکی هسته ای و امور بهداشتی:
در کشورهای پیشرفته صنعتی ، از انرژی هسته ای به صورت گسترده در پزشکی استفاده می گردد. با توجه به شیوع برخی از بیماریها از جمله سرطان ، ضرورت تقویت طب هسته ای در کشورهای در حال توسعه ، هر روز بیشتر می شود. موارد زیر از مصادیق تکنیکهای هسته ای در علم پزشکی است:
تهیه و تولید کیتهای رادیو دارویی جهت مراکز پزشکی هسته ای
تهیه و تولید رادیو دارویی جهت تشخیص بیماری تیرویید و درمان آنها
تهیه و تولید کیتهای هورمونی
تشخیص و درمان سرطان پروستات
تشخیص سرطان کولون ، روده کوچک و برخی سرطانهای سینه
تشخیص تومورهای سرطانی و بررسی تومورهای مغزی ، سینه و ناراحتی وریدی
تصویر برداری بیماریهای قلبی ، تشخیص عفونتها و التهاب مفصلی ، آمبولی و لختههای وریدی
موارد دیگری چون تشخیص کم خونی ، کنترل رادیو داروهای خوراکی و تزریقی و ...

کاربرد انرژی هسته ای در تولید برق : انرژی هسته ای
یکی از مهم ترین موارد استفاده صلح آمیز از انرژی هسته ای ، تولید برق از طریق نیروگاههای اتمی است. با توم به پایان پذیر بودن منابع فسیلی و روند رو به رشد توسعه اجتماعی و اقتصادی ، استفاده از انرژی هسته ای برای تولید برق را امری ضروری و لازم می دانند و ساخت چند نیروگاه اتمی را دنبال مینماید.
ایران هر ساله حدودا به هفت هزار مگاوات برق در سال نیاز دارد. نیروگاه اتمی بوشهر 1000 مگاوات برق را در صورت راه اندازی تامین می نماید. و احداث نیروگاههای دیگر برای رفع این نیازی ضروری است. برای تولید میزان برق حدود 190 میلیون بشکه نفت خام مصرف می شود. که در صورت تامین از طریق انرژی هسته ای سالیانه 5 میلیارد دلار صرفه جویی خواهد شد.

برتری انرژی هسته ای بر سایر انرژیها:
علاوه بر صرفه اقتصادی دلایل زیر استفاده از انرژی هسته ای را ضروری مینماید. منابع فسیلی محدود بوده و متعلق به نسلهای آتی میباشد. استفاده از نفت خام در صنایع تبدیل پتروشیمی ارزش بیشتری دارد. تولید برق از طریق نیروگاه اتمی ، آلودگی نیروگاههای کنونی را ندارد. تولید هفت هزار مگاوات با مصرف 190 میلیون شبکه نفت خام ، هزارتن دیاکسید کربن ، 150 تن ذرات معلق در هوا ، 130 تن گوگرد و 50 تن اکسید نیتروژن را در محیط زیست پراکنده می کند، در حالی که نیروگاه اتمی چنین آلودگی را ندارد.

 

» فرستنده: مصطفی ساغری

» منبع: وبلاگ مهندسی هسته‌ای و پرتوپزشكی

» مطالب مرتبط:

             

]]>
خبر مهم 2010-01-20T12:10:51+01:00 2010-01-20T12:10:51+01:00 tag:http://elmirg.mihanblog.com/post/9 روزبه روزبهانی شما در این وبلاگ می تواننید علاوه بر دیدن مطالب علمی از طریق خانه منو ایمیل می توانید موضوع قالب خود را برایمان سند کنید تا به شما از طریق email ببرای شما بفرستیم. مولد الکتریکی 2010-01-20T10:19:22+01:00 2010-01-20T10:19:22+01:00 tag:http://elmirg.mihanblog.com/post/8 روزبه روزبهانی مولد الکتریکی از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد پرش به: ناوبری, جستجو یک مولد ابتدایی متعلق به قرن 20 ساخته شده در بوداپست مجارستان در تولید انرژی الکتریکی مولد به ماشینی گفته می‌شود که از طریق القای الکترومغناطیسی انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. تبدیل بالعکس انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی به وسیله موتور الکتریکی صورت می‌گیرد. موتورها و مولدهای الکتریکی از جهات مختلفی دارای شباهت‌های زیادی با یکدیگر هستند. منبع تامین کننده انرژی مکانیکی ممکن است توربین بخار، توربین آب مولد الکتریکی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

پرش به: ناوبری, جستجو
یک مولد ابتدایی متعلق به قرن 20 ساخته شده در بوداپست مجارستان

در تولید انرژی الکتریکی مولد به ماشینی گفته می‌شود که از طریق القای الکترومغناطیسی انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. تبدیل بالعکس انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی به وسیله موتور الکتریکی صورت می‌گیرد. موتورها و مولدهای الکتریکی از جهات مختلفی دارای شباهت‌های زیادی با یکدیگر هستند. منبع تامین کننده انرژی مکانیکی ممکن است توربین بخار، توربین آبی، توربین بادی و یا یک موتور احتراق داخلی باشد.

 

 پیشرفت

قبل از اینکه رابطه بین الکتریسیته و مغناطیس کشف شود مولدهای الکترواستاتیکی کشف شدند که از اصول الکترواستاتیک برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌کردند. این مولدهای توان را در ولتاژ بسیار بالا و جریان الکتریکی اندک تولید می‌کردند. این ماشین‌ها از یکی از این دو مکانیزم برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌کردند:

  • ۱- القای الکترواستاتیک
  • ۲- تولید برق بر اثر اصطکاک (تریبوالکتریسیته)

به دلیل بهره‌وری پایین این مولدها و نیاز آنها برای استفاده از عایق کاری پر هزینه به علت ولتاژ بالا این مولدها هرگز در کاربردهای عملی و برای تولید میزان قابل توجهی از انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار نگرفتند. ماشین ویمشاست (Wimshurst) و مولدهای ون دی گراف (Van de Graaff) مثال‌هایی از این مولدها هستند که هنوز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

صفحه فارادی

صفحه فارادی

در سال‌های ۱۸۳۱-۱۸۳۲ مایکل فارادی اصول عملکرد مولدهای الکترومغناطیسی را کشف کرد. این اصل بعدها قانون فارادی نام گرفت که بر این نکته دلالت می‌کند که در دو سر هادی که به طور عمودی نسبت به یک میدان مغناطیسی حرکت کند پتانسیل الکتریکی ایجاد می‌شود. او همچنین اولین مولد الکترومغناطیس را نیز ساخت که به آن صفحه فارادی گفته شد. این مولد یک مولد هم قطب بود که از یک صفحه مسی که بین دو آهن‌ربای نعل اسبی می‌چرخید تشکیل شده بود. این مولد قادر به ساخت میزان اندکی ولتاژ جریان مستقیم با یک جریان بالا بود.

البته این طراحی از جهات مختلفی کم بازده بود چرا که ولتاژ تنها در قسمت‌هایی از صفحه به وجود می‌آمد که زیر قطب‌ها قرار داشتند و جریان تولیدی به سرعت در دیگر قسمت‌های صفحه پخش می‌شد و این جریان جاری شده در صفحه موجب هدر رفتن انرژی به صورت گرما می‌شد. مولدهای هم قطب بعدی این مشکل را با استفاده از آهن رباهایی که تمام محیط صفحه را پوشش می‌دادند حل کردند به طوری که میدان در طول تمام صفحه به طور یک‌نواخت وجود داشته باشد.

 دینام

دینام اولین مولد الکتریکی بود که این قابلیت را داشت تا برق مورد نیاز صنایع را تامین کند. دینام از اصول الکترومغناطیس برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی استفاده می‌کند و با استفاده از کموتاتور جریان مستقیم را در خروجی خود تولید می‌کند. در طول مجموعه‌ای از اکتشافات تصادفی دینام به یک منبع برای اختراع ماشین‌هایی چون موتور الکتریکی جریان مستقیم، تناوب‌گر AC، موتور سنکرون و مبدل گردان تبدیل شد.

یک دینام از یک قسمت ثابت که میدان مغناطیسی دائمی را تولید می‌کند و مجموعه‌ای از سیم‌پیچ‌های متحرک که در داخل میدان می‌گردند تشکیل شده‌است. در دینام‌های کوچک میدان ثابت ممکن است به وسیله چند آهنربای دائمی فراهم شود. در دینام‌های بزرگ این میدان به وسیله یک یا چند آهنربای الکتریکی ایجاد می‌شود.

امروزه به ندرت می‌توان مولدهای دینامی بزرگی را دید که برای تولید انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار گیرند و این به دلیل عدم استفاده از جریان مستقیم است. امروزه استفاده از جریان متناوب به علت بهره‌وری بالا در حین تولید، توزیع و انتقال به شدت گسترش یافته و برای تبدیل از جریان متناوب به جریان مستقیم نیز معمولا از مدارات الکترونیکی و الکترونیک قدرت استفاده می‌شود. اما پیش از کشف اصول جریان متناوب تولید انرژی الکتریکی تقریبا فقط با استفاده از تعداد زیادی مولد دینامی ممکن بود. امروزه مولدهای دینامی تنها به عنوان ابزاری نمادین برای نشان دادن تاریخ تولید برق مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 مولدهای MHD

یک مولد MHD یا مگنوهیدرودینامیکی نوعی از مولد است که برق را مستقیم از گازهای داغی که در یک میدان مغناطیسی در حرکت هستند و بدون استفاده از تجهیزات الکترومغناطیسی می‌گیرد. امکان استفاده از گازهای خروجی از این مولد برای گرم کردن یک بویلر در یک چرخه گرمایی، استفاده از این مولدها را منطقی‌تر کرده‌است. اولین نوع از این دسته مولدها در سال ۱۹۶۵ طراحی شد و اوج استفاده از این مولدها به یک نیروگاه نمایشی ۲۵ مگاواتی در ایالات متحده باز می‌گردد. با وجود امکان استفاده از گرمای گازهای خروجی مورد استفاده در این مولدها بهره‌وری آنها از توربین‌های سیکل ترکیبی پایین‌تر است و به همین دلیل استفاده از این مولدها بسیار محدود است.

 تصورات غلط

بر خلاف تصور عموم یک مولد به هیچ عنوان بار الکتریکی را تولید نمی‌کند بلکه میزان بار الکتریکی همواره در هادی ثابت است. عملکرد یک مولد با عملکرد پمپ آب قابل مقایسه‌است که تنها جریان آب را ایجاد می‌کند و به خودی خود آبی تولید نمی‌کند.

 تحریک

هر موتور یا مولدی که از یک سیم‌پیچ به جای آهنربای دائم استفاده کند نیازمند جریانی است تا در سیم‌پیچ‌ها جریان داشته باشد و ماشین را قادر به کار کند. در صورتیکه جریانی در سیم‌پیچ تحریک مولد وجود نداشته باشد حرکت روتور نمی‌تواند موجب تولید انرژی الکتریکی شود. در نیروگاه‌های بزرگ از مولدهای کوچک برای تولید جریان تحریک مولدها استفاده می‌شود.

 مدار معادل

مدار معدل یک مولد و بار خارجی

مدار معادل یک مولد به همراه بار خارجی RL در تصویر سمت چپ نمایش داده شده. برای به دست آوردن پارامترهای VG (ولتاژ مولد) و RG (مقاومت الکتریکی مولد) باید به ترتیب زیر عمل کنید:

  • پیش از شروع به کار مولد با استفاده از یک اهم متر، مقاومت پایانه‌های مولد را اندازه‌گیری کنید. این مقامت مقاومت VDCG یا مقامت DC داخلی مولد نام دارد.
  • پس از راه‌اندازی مولد و قبل از وصل بار RL به مدار با استفاده از ولت متر میزان ولتاژ را در پایانه‌های مولد اندازه‌گیری کنید. این ولتاژ VG یا ولتاژ مدار باز مولد نام دارد.
  • بار RL را به صورتی که در شکل نشان داده شده به مولد متصل کنید و سپس ولتاژ را در پایانه‌های مولد اندازگیری کنید. این ولتاژ VL یا ولتاژ زیر بار مولد نام دارد.
  • در صورتی که از میزان بار RL اطلاع ندارید میزان مقاومت بار را اندازه‌گیری کنید.
  • میزان مقاومت AC داخلی مولد با استفاده از فرمول زیر محاسبه می‌گردد:

R_{GAC} = {R_L} \left({{{V_G}\over{V_L}}-1} \right)

به طور کلی مقاومت AC داخلی مولد در هنگام حرکت مولد کمی بیشتر از مقاومت داخلی DC آن در حالت توقف مولد است. رویه بالا این امکان را برای شما به وجود می‌آورد که دو پارامتر را با دقت بهتری به دست آورید اما می‌توانید برای محاسبه تقریبی دو پارامتر مقاومت AC و DC را برابر در نظر بگیرید.

  • نکته: در صورتی که مولد از نوع AC است از یک ولت متر AC برای اندازه‌گیری ولتاژ استفاده کنید.

بر طبق «قاعده توان بیشینه در مولد» توان بیشینه در مولد هنگامی ایجاد می‌شود که میزان مقاومت بار خارجی با میزان مقاومت داخلی مولد برابر باشد. اما در این صورت نیمی از توان تولیدی مولد در مقاومت داخلی آن به مصرف می‌رسد که این امر بهره‌وری مولد را به شدت کاهش می‌دهد و به همین دلیل در مولدها معمولا میزان مصرف بار خارجی چندین برابر مصرف بار داخلی مولد است تا به این ترتیب بهره‌وری مولد بالاتر رود.

 مولدهای موجود در وسائل نقلیه

تقریبا تمامی خودروها از یک مولد داخلی برای تغذیه سیستم الکتریکی خودرو و شارژ دوباره باتری بعد از روشن شدن استفاده می‌کنند. این مولد داخلی انرژی مکانیکی مورد نیاز خود را از موتور و به وسیله یک اتصال مکانیکی غیر مستقیم تامین می‌کند. وسائل نقلیه موتوری اولیه تا دهه ۱۹۶۰ از مولدهای DC که بهره‌وری پایین‌تری دارند، برای تولید انرژی الکتریکی مورد نیاز در خودرو استفاده می‌کردند اما امروزه مولدهای DC جای خود را به تناوب‌گرها یا دینام‌های جریان متناوب (alternator) داده‌اند که از یک یکسوکننده داخلی برای یکسوسازی خروجی مولد استفاده می‌کنند. مولد داخلی خودرو به طور معمول دارای خروجی ۱۲ ولت ۵۰ تا ۱۰۰ آمپر است که این خروجی با توجه به میزان بار الکتریکی داخلی خودرو می‌تواند بیشتر نیز باشد برای مثال خودروهایی که دارای سیستم فرمان هیدرولیک و سیستم تهویه هستند دارای مصرف بمثابه بیشتری نسبت به خودروهای معمولی هستند.

از آنجایی که در خودروهای دیزلی انرژی زیادی برای راه اندازی خودرو در استارتر موتور استفاده می‌شود؛ در خودروهای باربری و خودورهای بزرگ بیشتر از مولدهای ۲۴ ولت برای تامین برق استفاده می‌شود و به این ترتیب نیاز به افزایش سطح مقطع سیم‌کشی داخلی خودرو برطرف خواهد شد. مولدهای داخلی بیشتر خودروها از آهنربای غیر دائم استفاده می‌کنند و معمولا بهره‌وری بین ۵۰٪ تا ۶۰٪ دارند در حالی که در مولدهای موتور سیکلت‌ها از آهنربای دائمی استفاده شده که باعث کاهش حجم مولد می‌شود.

مولدهای کوچکتر نسبت مولد موتور سیکلت‌ها را می‌توان در دوچرخه‌ها دید. این مولدها که از آهنربای دائم استفاده می‌کنند و جریانی ۰٫۵ آمپر را در ولتاژ ۶ یا ۱۲ ولت تولید می‌کنند. در این نوع مولدها بهره‌وری از اهمیت بالایی برخوردار است ولی با این وجود به علت استفاده از آهنربای دائم از ۶۰٪ (۴۰٪ معمول‌تر است) تجاوز نمی‌کند.


]]>
میدان مغناطیسی 2010-01-20T10:09:35+01:00 2010-01-20T10:09:35+01:00 tag:http://elmirg.mihanblog.com/post/7 روزبه روزبهانی میدان مغناطیسی از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد پرش به: ناوبری, جستجو الکترومغناطیس الکتریسیته · مغناطیس [نمایش]الکترواستاتیک بار الکتریکی · قانون کولنمیدان الکتریکی · قانون گاوسپتانسیل الکتریکیگشتاور دوقطبی الکتریکی [نمایش]مگنتواستاتیک قانون آمپر · جریان الکتریکیمیدان مغناطیسی · قانون مغناطیسی گاوسقانون بیو−ساوار . شار مغناطیسیگشتاور دوقطبی مغناطیسی [نمایش]الکترودینامیک خلأقانون موتوری لورنتسنیروی محرکه الکتریکی · القای الکترومغناطیسیقانون فارادی · میدان مغناطیسی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

پرش به: ناوبری, جستجو
الکترومغناطیس
Solenoid.svg
الکتریسیته · مغناطیس
این جعبه: نمایشبحثویرایش
خطوط میدان مغناطیسی با براده‌های آهن نشان داده شده اند. تراوایی زیادی که هریک از براده‌های آهن دارند موجب ایجاد میدان مغناطیسی بزرگ تری در انتهای هر براده شده است. این باعث می‌شود هریک از براده‌ها یکدیگر را جذب کنند که یک مجموعه ممتدی به وجود می‌آید که شکل "خط" به خود می‌گیرد. انتظار نمی‌رود که این "خط" ها همان خطوط میدان مغناطیسی آهنربا باشند زیرا میدان مغناطیسی براده‌ها مقداری در میدان آهنربا تاثیر می گذارد.

در الکترو مغناطیس کلاسیک تعریف میدان مغناطیسی به صورت «میدان حاصل از بار الکتریکی در حال حرکت در اطراف آن» می‌باشد.

میدان مغناطیسی از تک بارها، سیمهای حامل جریان، جهتگیری دوقطبی‌های مغناطیسی (آهنرباهای دایمی)، جریان سیال رسانا (میدان مغناطیسی زمین) ایجاد می‌شوند.

جهت میدان مغناطیسی در نزدیکی قطب های آهنربا با قرار دادن قطب نما در نزدیک آن مشخص می‌شود. همانطور که دیده می‌شود میدان مغناطیسی به سمت قطب S آهنربا و به سمت خارج از قطب N آن است
نقشه ساده‌ای از میدان مغناطیسی کره زمین که منبع میدان مغناطیسی زمین را به صورت یک آهنربا نشان می‌دهد. قطب شمال زمین در نزدیکی بالای تصویر و قطب جنوب نزدیک پایین آن است. توجه کنید که قطب جنوب آهنربا در اعماق داخل زمین در زیر قطب جنوب مغناطیسی آن است. میدان مغناطیسی زمین حاصل عبور جریان دائم الکتریکی در هسته مایع خارجی آن است

در الکترو دینامیک نسبیتی بین میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی تفاوتی وجود ندارد و تعریف میدان الکترو مغناطیسی به صورت «اثر بار الکتریکی در اطراف آن» تعریف می‌شود. چون حرکت کاملاً نسبی در نظر گرفته می‌شود و نمی‌توان بین بار ثابت و بار متحرک تفاوتی قایل شد(متحرک بودن یا ثابت بودن برای ناظرهای مختلف تفاوت می‌کند). نیروی حاصل از این میدان را نیروی لورنتس می‌خوانند.

شعاع های الکترون در یک دایره حرکت می‌کنند. نور نتیجه برانگیختگی اتم های گاز در لامپ است
قاعده دست راست

 

طرحواره‌ای از آهنربای چهار قطبی. چهار نوک ثابت قطب های آهنربا هستند که دو تای آنها با قطب N و دو تا با قطب S مخالفت می‌کنند
Logo physics.svg این نوشتار دربارهٔ فیزیک خُرد است. با گسترش آن به ویکی‌پدیا کمک کنید.
]]>
موتور الکتریکی 2010-01-20T10:04:17+01:00 2010-01-20T10:04:17+01:00 tag:http://elmirg.mihanblog.com/post/6 روزبه روزبهانی پرش به: ناوبری, جستجو میدان مغناطیسی چرخنده به عنوان مجموعی از بردارهای مغناطیسی کوئل‌های سه‌فازه. موتور الکتریکی، نوعی ماشین الکتریکی است که الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته‌است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله بجز در عملکرد، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکترواستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند. ایده کلی
پرش به: ناوبری, جستجو
میدان مغناطیسی چرخنده به عنوان مجموعی از بردارهای مغناطیسی کوئل‌های سه‌فازه.

موتور الکتریکی، نوعی ماشین الکتریکی است که الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته‌است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله بجز در عملکرد، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکترواستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند.

ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای، چرخانه (روتور) به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از محور چرخانه به چرخانه اعمال می‌شود، می‌گردد.

اغلب موتورهای الکتریکی دوار هستنند، اما موتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) چرخانه یا روتور و بخش ثابت ایستانه یا استاتور خوانده می‌شود. موتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شده‌است. گر چه این قاب اغلب آرمیچر خوانده می‌شود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده می‌شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال می‌شود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود. با توجه به طراحی ماشین، هر کدام از بخش‌های چرخانه یا ایستانه می‌توانند به عنوان آرمیچر باشند. برای ساختن موتورهایی بسیار ساده کیتهایی را در مدارس استفاده می‌کنند.

 

 موتورهای Dc

یکی از اولین موتورهای دوار، اگر نگوییم اولین، توسط مایکل فارادی در سال ۱۸۲۱م ساخته شده بود و شامل یک سیم آویخته شده آزاد که در یک ظرف جیوه غوطه‌ور بود، می‌شد. یک آهنربای دائم در وسط ظرف قرار داده شده بود. وقتی که جریانی از سیم عبور می‌کرد، سیم حول آهنربا به گردش در می‌آمد و نشان می‌داد که جریان منجر به افزایش یک میدان مغناطیسی دایره‌ای اطراف سیم می‌شود. این موتور اغلب در کلاس‌های فیزیک مدارس نشان داده می‌شود، اما گاه بجای ماده سمی جیوه، از آب نمک استفاده می‌شود.

موتور کلاسیک جریان مستقیم دارای آرمی‌چری از آهنربای الکتریکی است. یک سوییچ گردشی به نام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار برعکس می‌کند تا در آرمیچر جریان یابد و آهنرباهای الکتریکی، آهنربای دائمی را در بیرون موتور جذب و دفع کنند. سرعت موتور DC به مجموعه‌ای از ولتاژ و جریان عبوری از سیم پیچ‌های موتور و بار موتور یا گشتاور ترمزی، بستگی دارد.

سرعت موتور جریان مستقیم وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جریان است. معمولاً سرعت توسط ولتاژ متغیر یا عبور جریان و با استفاده از تپ‌ها (نوعی کلید تغییر دهنده وضعیت سیم‌پیچ) در سیم‌پیچی موتور یا با داشتن یک منبع ولتاژ متغیر، کنترل می‌شود. بدلیل اینکه این نوع از موتور می‌تواند در سرعت‌های پایین گشتاوری زیاد ایجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهای کششی نظیر لوکوموتیوها استفاده می‌کنند.

اما به هرحال در طراحی کلاسیک محدودیت‌های متعددی وجود دارد که بسیاری از این محدودیت‌ها ناشی از نیاز به جاروبکهایی برای اتصال به کموتاتور است. سایش جاروبک‌ها و کموتاتور، ایجاد اصطکاک می‌کند و هر چه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبک‌ها می‌بایست محکمتر فشار داده شوند تا اتصال خوبی را برقرار کنند. نه تنها این اصطکاک منجر به سر و صدای موتور می‌شود بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد می‌کند و به این معنی است که جاروبک‌ها نهایتاً از بین رفته نیاز به تعویض پیدا می‌کنند. اتصال ناقص الکتریکی نیز تولید نویز الکتریکی در مدار متصل می‌کند. این مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین می‌روند، با قرار دادن آهنرباهای دائم در داخل و سیم پیچ‌ها در بیرون به یک طراحی بدون جاروبک می‌رسیم.

 موتورهای میدان سیم پیچی شده

آهنرباهای دائم در بیرونی یک موتور DC را می‌توان با آهنرباهای الکتریکی تعویض کرد. با تغییر جریان میدان (سیم پیچی روی آهنربای الکتریکی) می‌توانیم نسبت سرعت/گشتاور موتور را تغییر دهیم. اگر سیم پیچی میدان به صورت سری با سیم پیچی آرمیچر قرار داده شود، یک موتور گشتاور بالای کم سرعت و اگر به صورت موازی قرار داده شود، یک موتور سرعت بالا با گشتاور کم خواهیم داشت. می‌توانیم برای بدست آوردن حتی سرعت بیشتر اما با گشتاور به همان میزان کمتر، جریان میدان را کمتر هم کنیم. این تکنیک برای کشش الکتریکی و بسیاری از کاربردهای مشابه آن ایده‌آل است و کاربرد این تکنیک می‌تواند منجر به حذف تجهیزات یک جعبه دنده متغیر مکانیکی شود.

 موتورهای یونیورسال

یکی از انواع موتورهای DC میدان سیم پیچی شده موتور یونیورسال است. اسم این موتورها از این واقعیت گرفته شده‌است که این موتورها را می‌توان هم با جریان DC و هم AC بکار برد، اگر چه که اغلب عملاً این موتورها با تغذیه جریان متناوب کار می‌کنند. اصول کار این موتورها بر این اساس است که وقتی یک موتور DC میدان سیم پیچی شده به جریان متناوب وصل می‌شود، جریان هم در سیم پیچی میدان و هم در سیم پیچی آرمیچر (و در میدانهای مغناطیسی منتجه) هم‌زمان تغییر می‌کند و بنابراین نیروی مکانیکی ایجاد شده همواره بدون تغییر خواهد بود. در عمل موتور بایستی به صورت خاصی طراحی شود تا با جریان متناوب سازگاری داشته باشد (امپدانس/راکتانس بایستی مدنظر قرار گیرند) و موتور نهایی عموماً دارای کارایی کمتری نسبت به یک موتور معادل DC خالص خواهد بود.
مزیت این موتورها این است که می‌توان تغذیه AC را روی موتورهایی که دارای مشخصه‌های نوعی موتورهای DC هستند بکار برد، خصوصاً اینکه این موتورها دارای گشتاور راه اندازی بسیار بالا و طراحی بسیار جمع و جور در سرعت‌های بالا هستند. جنبه منفی این موتورها تعمیر و نگهداری و مشکل قابلیت اطمینان آنهاست که به علت وجود کموتاتور ایجاد می‌شود و در نتیجه این موتورها به ندرت در صنایع مشاهده می‌شوند، اما عمومی‌ترین موتورهای AC در دستگاه‌هایی نظیر مخلوط کن و ابزارهای برقی خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 موتورهای AC

نوشتار اصلی: موتور متناوب

موتورهای AC تک فاز

معمول ترین موتور تک فاز موتور هم‌زمان قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاه‌هایی بکار می‌رود که گشتاور پایین نیاز دارند، نظیر پنکه‌های برقی، تندپزها (اجاقهای ماکروویو) و دیگر لوازم خانگی کوچک. نوع دیگر موتور AC تک فاز موتور القایی است، که اغلب در لوازم بزرگ نظیر ماشین لباسشویی و خشک کن لباس بکار می‌رود. عموماً این موتورها می‌توانند گشتاور راه اندازی بزرگ‌تری را با استفاده از یک سیم پیچ راه انداز به همراه یک خازن راه انداز و یک کلید گریز از مرکز، ایجاد کنند.

هنگام راه اندازی، خازن و سیم پیچ راه اندازی از طریق یک دسته از کنتاکت‌های تحت فشار فنر روی کلید گریز از مرکز دوار، به منبع برق متصل می‌شوند. خازن به افزایش گشتاور راه اندازی موتور کمک می‌کند. هنگامی که موتور به سرعت نامی رسید، کلید گریز از مرکز فعال شده، دسته کنتاکت‌ها فعال می‌شود، خازن و سیم پیچ راه انداز سری شده را از منبع برق جدا می‌سازد، در این هنگام موتور تنها با سیم پیچ اصلی عمل می‌کند.

موتورهای تک فاز از نظر نوع راه اندازی به انواع موتور با فاز شکسته، موتور با خازن موقت، موتور با خازن موقت و خازن دایم، موتور یونیورسال، موتور با قطب چاکدار تقسیم بندی می‌شوند.

در میان موتورهای تک فاز موتور انیورسال که در وسایل خانگی مثل جارو برقی و چرخ گوشت کاربرد دارند از گشتاور و سرعت بالایی برخوردار هستند.

موتورهای AC سه فاز

برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از موتورهای القایی سه فاز AC (یا چند فاز) استفاده می‌شود. این موتورها از اختلاف فاز موجود بین فازهای تغذیه چند فاز الکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان، استفاده می‌کنند. اغلب، روتور شامل تعدادی هادی‌های مسی است که در فولاد قرار داده شده‌اند. از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار در این هادی ها القای جریان می‌کند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب می‌شود که موتور در جهت گردش میدان به حرکت در آید.

این نوع از موتور با نام موتور القایی معروف است. برای اینکه این موتور به حرکت درآید بایستی همواره موتور با سرعتی کمتر از بسامد منبع تغذیه اعمالی به موتور، بچرخد، چرا که در غیر این صورت میدان متعادل کننده‌های در روتور ایجاد نخواهد شد. استفاده از این نوع موتور در کاربردهای ترکشن نظیر لوکوموتیوها، که در آن به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، روز به روز در حال افزایش است. به سیم پیچهای روتور جریان میدان جدایی اعمال می‌شود تا یک میدان مغناطیسی پیوسته ایجاد شود، که در موتور هم‌زمان وجود دارد، موتور به صورت هم‌زمان با میدان مغناطیسی دوار ناشی از برق AC سه فاز، به گردش در می‌آید. موتورهای هم‌زمان (سنکرون) را می‌توانیم به عنوان مولد جریان هم بکار برد.

سرعت موتور AC در ابتدا به فرکانس تغذیه بستگی دارد و مقدار لغزش، یا اختلاف در سرعت چرخش بین چرخانه و میدان ایستانه، گشتاور تولیدی موتور را تعیین می‌کند. تغییر سرعت در این نوع از موتورها را می‌توان با داشتن دسته سیم پیچها یا قطبهایی در موتور که با روشن و خاموش کردنشان سرعت میدان دوار مغناطیسی تغییر می‌کند، ممکن ساخت. به هر حال با پیشرفت الکترونیک قدرت می‌توانیم با تغییر دادن بسامد منبع تغذیه، کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت موتورها داشته باشیم.

 موتورهای پله‌ای

نوع دیگری از موتورهای الکتریکی موتور پله‌ای است، که در آن یک روتور درونی، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهایی با کنترل الکترونیکی روشن و خاموش شدن خارجی، کنترل می‌شود. یک موتور پله‌ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی DC و یک سلونوئید است. موتورهای پله‌ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده‌ای در حالتهای موقعیتی معینی قرار می‌گیرند، اما موتورهای پله‌ای نسبتاً کنترل شده، می‌توانند بسیار آرام بچرخند. موتورهای پله‌ای کنترل شده با رایانه یکی از فرم های سیستم‌های تنظیم موقعیت است، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان یار باشند .

 موتورهای خطی

یک موتور خطی اساساً یک موتور الکتریکی است که از حالت دوار در آمده تا بجای اینکه یک گشتاور (چرخش) گردشی تولید کند، یک نیروی خطی توسط ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی سیار در طولش، بوجود آورد. موتورهای خطی اغلب موتورهای القایی یا پله‌ای هستند. می‌توانید یک موتور خطی را در یک قطار سریع السیر مگلو مشاهده کنید که در آن قطار روی زمین پرواز می‌کند. نوع دیگری از موتورهای الکتریکی موتور پله‌ای است، که در آن یک روتور درونی ، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهای خارجی که به صورت الکترونیکی روشن و خاموش می‌شوند، کنترل می‌شود. یک موتور پله‌ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی DC و یک سلونوئید است. موتورهای پله‌ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده‌ای در حالت های موقعیتی معینی قرار می‌گیرند، اما موتورهای پله‌ای نسبتاً کنترل شده، می‌توانند بسیار آرام بچرخند. موتورهای پله‌ای کنترل شده با کامپیوتر یکی از فرم های سیستم‌های تنظیم موقعیت است، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان یار باشند.

]]>
خازن 2010-01-19T13:43:54+01:00 2010-01-19T13:43:54+01:00 tag:http://elmirg.mihanblog.com/post/5 روزبه روزبهانی الکترومغناطیس الکتریسیته · مغناطیس [نمایش]الکترواستاتیک بار الکتریکی · قانون کولنمیدان الکتریکی · قانون گاوسپتانسیل الکتریکیگشتاور دوقطبی الکتریکی [نمایش]مگنتواستاتیک قانون آمپر · جریان الکتریکیمیدان مغناطیسی · قانون مغناطیسی گاوسقانون بیو−ساوار . شار مغناطیسیگشتاور دوقطبی مغناطیسی [نمایش]الکترودینامیک خلأقانون موتوری لورنتسنیروی محرکه الکتریکی · القای الکترومغناطیسیقانون فارادی · جریان جابجاییمعادلات ماکسول · میدان الکترومغناطیسیتابش الکترومغناطیس


الکترومغناطیس
Solenoid.svg
الکتریسیته · مغناطیس
این جعبه: نمایشبحثویرایش

خازن‌ عبارتست از دو صفحهٔ موازی فلزی که در میان آن لایه‌ای از هوا یا عایق قرار دارد. خازن‌ها انرژی الکتریکی را نگهداری می‌کنند و به همراه مقاومت‌ها، در مدارات تایمینگ استفاده می‌شوند. همچنین از خازن‌ها برای صاف کردن سطح تغییرات ولتاژ مستقیم استفاده می‌شود. از خازن‌ها در مدارات به‌عنوان فیلتر هم استفاده می‌شود. زیرا خازن‌ها به راحتی سیگنالهای غیر مستقیم AC را عبور می‌دهند ولی مانع عبور سیگنالهای مستقیم DC می‌شوند .

 

ظرفیت

ظرفیت معیاری برای اندازه گیری توانایی نگهداری انرژی الکتریکی است. ظرفیت زیاد بدین معنی است که خازن قادر به نگهداری انرژی الکتریکی بیشتری است. واحد اندازه گیری ظرفیت فاراد است. 1 فاراد واحد بزرگی است و مشخص کننده ظرفیت بالا می‌باشد. باید گفت که ظرفیت خازن ها یک کمیت فیزیکی هست و به ساختمان خازن وابسته است و به مدار و اختلاف پتانسیل بستگی ندارد


بنابراین استفاده از واحدهای کوچک‌تر نیز در خازنها مرسوم است. میکروفاراد µF، نانوفاراد nF و پیکوفاراد pF واحدهای کوچک‌تر فاراد هستند.

µ means 10-6 (millionth), so 1000000µF = 1F

n means 10-9 (thousand-millionth), so 1000nF = 1µF

p means 10-12 (million-millionth), so 1000pF = 1nF


خازن المان الکتریکی است که می‌تواند انرژی الکتریکی را توسط میدان الکترواستاتیکی (بار الکتریکی) در خود ذخیره کند. انواع خازن در مدارهای الکتریکی بکار می‌روند. خازن را با حرف C که ابتدای کلمه capacitor است نمایش می‌دهند. ساختمان داخلی خازن از دو قسمت اصلی تشکیل می‌شود:


الف – صفحات هادی ب – عایق بین هادیها (دی الکتریک) ساختمان خازن هرگاه دو هادی در مقابل هم قرار گرفته و در بین آنها عایقی قرار داده شود، تشکیل خازن می‌دهند. معمولاً صفحات هادی خازن از جنس آلومینیوم ، روی و نقره با سطح نسبتاً زیاد بوده و در بین آنها عایقی (دی الکتریک) از جنس هوا ، کاغذ ، میکا ، پلاستیک ، سرامیک ، اکسید آلومینیوم و اکسید تانتالیوم استفاده می‌شود. هر چه ضریب دی الکتریک یک ماده عایق بزرگ‌تر باشد آن دی الکتریک دارای خاصیت عایقی بهتر است. به عنوان مثال ، ضریب دی الکتریک هوا 1 و ضریب دی الکتریک اکسید آلومینیوم 7 می‌باشد. بنابراین خاصیت عایقی اکسید آلومینیوم 7 برابر خاصیت عایقی هوا است. انواع خازن الف- خازنهای ثابت • سرامیکی • خازنهای ورقه‌ای • خازنهای میکا • خازنهای الکترولیتی o آلومینیومی o تانتالیوم

ب- خازنهای متغیر • واریابل • تریمر انواع خازن بر اساس شکل ظاهری آنها 1. مسطح 2. کروی 3. استوانه‌ای انواع خازن بر اساس دی الکتریک آنها 1. خازن کاغذی 2. خازن الکترونیکی 3. خازن سرامیکی 4. خازن متغییر


کاربرد خازنها در مدارات دیجیتال و انالوگ: در مدارات دیجیتال از خازنها به عنوان عنصر ذخیره کننده انرژی استفاده می‌کنند که در یک لحظه شارژ و در لحظه دیگر دشارژ می‌شود ولی در مدارات انالوگ از خازن جهت ایزوله کردن(جداساختن)دو منبع متناوب و مستقیم استفاده می‌شود خازن در برابر ولتاژ متناوب مثل اتصال کوتاه عمل می‌کند و اجازه ورود یا خروج می‌دهد ولی در مقابل ولتاژ مستقیم همانند سد عمل می‌کند و اجازه ورود و یا خارج شدن ولتاژ مستقیم از مدار را به قسمت تحت ایزوله خود نمی‌دهد.


خازن کروی


خازن مسطح (خازن تخت) دو صفحه فلزی موازی که بین آنها عایقی به نام دی الکتریک قرار دارد، مانند (هوا ، شیشه). با اتصال صفحات خازن به یک مولد می‌توان خازن را باردار کرد. اختلاف پتانسیل بین دو سر صفحات خازن برابر اختلاف پتانسیل دو سر مولد خواهد بود. ظرفیت خازن (C) نسبت مقدار باری که روی صفحات انباشته می‌شود بر اختلاف پتانسیل دو سر باتری را ظرفیت خازن گویند؛ که مقداری ثابت است.

C = kε0 A/d

C = ظرفیت خازن بر حسب فاراد

Q = بار ذخیره شده برحسب کولن

V = اختلاف پتانسیل دو سر مولد برحسب ولت


ε0 = قابلیت گذر دهی خلا است که برابر است با: 8.85 × 12-10 _ C2/N.m2


k (بدون یکا) = ثابت دی الکتریک است که برای هر ماده‌ای فرق دارد. تقریباً برای هوا و خلأ 1=K است و برای محیطهای دیگر مانند شیشه و روغن 1

ماده گذردهی عایق ماده گذردهی عایق هوا 1.0006 میکا 6-8 کهربا 2.8 پارافین 2.3 سفال (برای مهندسی رادیو)تا 80 کوارتز 4.5 کائوچو 3 آب خالص 81 شیشه 4-7


A = سطح خازن بر حسب m2


d =فاصله بین دو صفه خازن بر حسب m



چند نکته • آزمایش نشان می‌دهد که ظرفیت یک خازن به اندازه بار (q) و به اختلاف پتانسیل دو سر خازن (V) بستگی ندارد بلکه به نسبت q/v بستگی دارد. • بار الکتریکی ذخیره شده در خازن با اختلاف پتانسیل دو سر خازن نسبت مستقیم دارد. یعنی: q a v • ظرفیت خازن با فاصله بین دو صفحه نسبت عکس دارد. یعنی: C a 1/d • ظرفیت خازن با مساحت هر یک از صفحات و جنس دی الکتریک (K )نسبت مستقیم دارد. یعنی: C a A و C a K شارژ یا پر کردن یک خازن وقتی که یک خازن بی بار را به دو سر یک باتری وصل کنیم؛ الکترونها در مدار جاری می‌شوند. بدین ترتیب یکی از صفحات بار (+) و صفحه دیگر بار (-) پیدا می‌کند. آن صفحه‌ای که به قطب مثبت باتری وصل شده ؛ بار مثبت و صفحه دیگر بار منفی پیدا می‌کند. خازن پس از ذخیره کردن مقدار معینی از بار الکتریکی پر می‌شود. یعنی با توجه به اینکه کلید همچنان بسته است؛ ولی جریانی از مدار عبور نمی‌کند و در واقع جریان به صفر می‌رسد. یعنی به محض اینکه یک خازن خالی بدون بار را در یک مدار به مولد متصل کردیم؛ پس از مدتی کوتاه عقربه گالوانومتر دوباره روی صفر بر می‌گردد. یعنی دیگر جریانی از مدار عبور نمی‌کند. در این حالت می‌گوییم خازن پرشده است. دشارژ یا تخلیه یک خازن ابتدا خازنی را که پر است در نظر می‌گیریم. دو سر خازن را توسط یک سیم به همدیگر وصل می‌کنیم. در این حالت برای مدت کوتاهی جریانی در مدار برقرار می‌شود و این جریان تا زمانی که بار روی صفحات خازن وجود دارد برقرار است. پس از مدت زمانی جریان صفر خواهد شد. یعنی دیگر باری بر روی صفحات خازن وجود ندارد و خازن تخلیه شده است. اگر خازن کاملاً پر شود دیگر جریانی برقرار نمی‌شود و اگر خازن کاملاً تخلیه شود باز هم جریانی برقرار نمی‌شود.



تأثیر ماده دی‌الکتریک در فضای بین دو صفحه موازی یک خازن وقتی که خازنی را به مولدی وصل می‌کنیم؛ یک میدان یکنواخت در داخل خازن بوجود می‌آید. این میدان الکتریکی بر توزیع بارهای الکتریکی اتمی عایقی که در درون صفحات قرار دارد اثر می‌گذارد و باعث می‌شود که دو قطبیهای موجود در عایق طوری شکل گیری کنند؛ که در یک سمت عایق بارهای مثبت و در سمت دیگر آن بارهای منفی تجمّع کنند. توزیع بارهایی که در لبه‌های عایق قرار دارند؛ بر بارهای روی صفحات خازن اثر می‌گذارد. یعنی بارهای منفی روی لبه‌های عایق؛ بارهای مثبت بیشتری را روی صفحات خازن جمع می‌کند؛ و همینطور بارهای مثبت روی لبه‌های عایق بارهای منفی بیشتری را روی صفحات خازن جمع می‌کند. بنابراین با افزایش ثابت دی الکتریک (K) می‌توان بارهای بیشتری را روی خازن جمع کرد و باعث افزایش ظرفیت یک خازن شد. با گذاشتن دی الکتریک در بین صفحات یک خازن ظرفیت آن افزایش می‌یابد. میدان الکتریکی درون خازن تخت در فضای بین صفحات خازن بار دار میدان الکتریکی یکنواختی برقرار می‌شود که جهت آن همواره از صفحه مثبت خازن به سمت صفحه منفی خازن است. اندازه میدان همواره یک عدد ثابت می‌باشد.

E=V/d


E: میدان الکتریکی

V: اختلاف پتانسیل دو سر خازن

d: فاصله بین دو صفحه خازن


میدان الکتریکی با اختلاف پتانسیل دو سر خازن نسبت مستقیم و با فاصله بین صفحات خازن نسبت عکس دارد. به هم بستن خازنها خازنها در مدار به دو صورت بسته می‌شوند: 1. موازی 2. متوالی (سری) بستن خازنها به روش موازی در بستن به روش موازی بین خازنها دو نقطه اشتراک وجود دارد. در این نوع روش:

• اختلاف پتانسیل برای همة خازنها یکی است. • بار ذخیره شده در کل مدار برابر است با مجموع بارهای ذخیره شده در هریک از خازنها. ظرفیت معادل در حالت موازی مولد V = V1 = V2 = V3

بار کل Q = Q1 + Q2 + Q3

CV = C1V1 + C2V2 + C3V3

ظرفیت کل : C = C1 + C2 + C3


اندیسها مربوط به خازنهای 1 ؛ 2 و 3 می‌باشد. هرگاه چند خازن باهم موازی باشند، ظرفیت خازن معادل برابر است با مجموع ظرفیت خازنها.


بستن خازنها بصورت متوالی در بستن به روش متوالی بین خازنها یک نقطه اشتراک وجود دارد و تنها دو صفحه دو طرف مجموعه به مولد بسته شده ؛ از مولد بار دریافت می‌کند. صفحات مقابل نیز از طریق القاء بار الکتریکی دریافت می‌کنند. بنابراین اندازه بار الکتریکی روی همه خازنها در این حالت باهم برابر است. در بستن خازنها به طریق متوالی:

• بارهای روی صفحات هر خازن یکی است. • اختلاف پتانسیل دو سر مدار برابر است با مجموع اختلاف پتانسیل دو سر هر یک از خازنها. ظرفیت معادل در حالت متوالی:

بار کل Q = Q1 = Q2 = Q3

اختلاف پتانسیل کل V = V1 + V2 + V3

q/C = q1/C1 + q2/C2 + q3/C3

C-1 = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3


ظرفیت کل در حالت متوالی ، وارون ظرفیت معادل ، برابر است با مجموع وارون هریک از خازنها.



انرژی ذخیره شده در خازن پر شدن یک خازن باعث بوجود آمدن بار ذخیره در روی آن می‌شود و این هم باعث می‌شود که انرژی روی صفحات ذخیره گردد. کل کاری که در فرآیند پر شدن خازن انجام می‌شود از طریق محاسبه بدست می‌آید. کاربرد خازن با توجه به اینکه بار الکتریکی در خازن ذخیره می‌شود؛ برای ایجاد میدانهای الکتریکی یکنواخت می‌توان از خازن استفاده کرد. خازنها می‌توانند میدانهای الکتریکی را در حجمهای کوچک نگه دارند؛ به علاوه می‌توان از آنها برای ذخیره کردن انرژی استفاده کرد. خازن در اشکال مختلف ساخته می‌شود.

خازن وسیله‌ای الکتریکی است که در مدارهای الکتریکی اثر خازنی ایجاد می‌کند. اثر خازنی خاصیتی است که سب می‌شود مقداری انرژی الکتریکی در یک میدان الکترواستاتیک ذخیره شود و بعد از مدتی آزاد گردد. به تعبیر دیگر ، خازنها المانهایی هستند که می‌توانند مقداری الکتریسیته را به صورت یک میدان الکترواستاتیک در خود ذخیره کنند. همانگونه که یک مخزن آب برای ذخیره کردن مقداری آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. خازنها به اشکال گوناگون ساخته می‌شوند و متداولترین آنها خازنهای مسطح هستند.

این نوع خازنها از دو صفحه هادی که بین آنها عایق یا دی الکتریک قرار دارد. صفحات هادی نسبتا بزرگ هستند و در فاصله‌ای بسیار نزدیک به هم قرار می‌گیرند. دی الکتریک انواع مختلفی دارد و با ضریب مخصوصی که نسبت به هوا سنجیده می‌شود، معرفی می‌گردد. این ضریب را ضریب دی الکتریک می‌نامند. خازنها به دو دسته کلی ثابت و متغیر تقسیم بندی می‌شوند. خازنها انواع مختلفی دارند و از لحاظ شکل و اندازه با یک دیگر متفاوت‌اند. بعضی از خازنها از روغن پر شده و بسیار حجیم‌اند. برخی دیگر بسیار کوچک و به اندازه یک دانه عدس می‌باشند. خازنها بر حسب ثابت یا متغیر بودن ظرفیت به دو گروه تقسیم می‌شوند: خازنهای ثابت و خازنهای متغیر.




خازنهای ثابت

این خازنها دارای ظرفیت معینی هستند که در وضعیت معمولی تغییر پیدا نمی‌کنند. خازنهای ثابت را بر اساس نوع ماده دی الکتریک به کار رفته در آنها تقسیم بندی و نام گذاری می‌کنند و از آنها در مصارف مختلف استفاده می‌شود. از جمله این خازنها می‌توان انواع سرامیکی ، میکا ، ورقه‌ای ( کاغذی و پلاستیکی ) ،الکترولیتی ، روغنی ، گازی و نوع خاص فیلم (Film) را نام برد. اگر ماده دی الکتریک طی یک فعالیت شیمیایی تشکیل شده باشد آن را خازن الکترولیتی و در غیر این صورت آن را خازن خشک گویند. خازنهای روغنی و گازی در صنعت برق بیشتر در مدارهای الکتریکی برای راه اندازی و یا اصلاح ضریب قدرت به کار می‌روند. بقیه خازنهای ثابت دارای ویژگیهای خاصی هستند.

خازنهای متغیر

به طور کلی با تغییر سه عامل می‌توان ظرفیت خازن را تغیییر داد: "فاصله صفحات" ، "سطح صفحات" و "نوع دی الکتریک". اساس کار خازن متغیر بر مبنای تغییر سطح مشترک صفحات خازن یا تغییر ضخامت دی الکتریک است، ظرفیت یک خازن نسبت مستقیم با سطح مشترک دو صفحه خازن دارد. خازنهای متغیر عموما ازنوع عایق هوا یا پلاستیک هستند. نوعی که به وسیله دسته متحرک (محور) عمل تغییر ظرفیت انجام می‌شود "واریابل" نامند و در نوع دیگر این عمل به وسیله پیچ گوشتی صورت می‌گیرد که به آن "تریمر" گویند. محدوده ظرفیت خازنهای واریابل 10 تا 400 پیکو فاراد و در خازنهای تریمر از 5 تا 30 پیکو فاراد است. از این خازنها در گیرنده‌های رادیویی برای تنظیم فرکانس ایستگاه رادیویی استفاده می‌شود.




خازنهای سرامیکی

خازن سرامیکی (Ceramic capacitor) معمولترین خازن غیر الکترولیتی است که در آن دی الکتریک بکار رفته از جنس سرامیک است. ثابت دی الکتریک سرامیک بالا است، از این رو امکان ساخت خازنهای با ظرفیت زیاد در اندازه کوچک را در مقایسه با سایر خازنها بوجود آورده ، در نتیجه ولتاژ کار آنها بالا خواهد بود. ظرفیت خازنهای سرامیکی معمولا بین 5 پیکو فاراد تا 1/0 میکرو فاراد است. این نوع خازن به صورت دیسکی (عدسی) و استوانه‌ای تولید می‌شود و فرکانس کار خازنهای سرامیکی بالای 100 مگاهرتز است. عیب بزرگ این خازنها وابسته بودن ظرفیت آنها به دمای محیط است، زیرا با تغییر دما ظرفیت خازن تغییر می‌کند. از این خازن در مدارهای الکترونیکی ، مانند مدارهای مخابراتی و رادیویی استفاده می‌شود.

خازنهای ورقه‌ای

در خازنهای ورقه‌ای از کاغذ و مواد پلاستیکی به سبب انعطاف پذیری آنها ، برای دی الکتریک استفاده می‌شود. این گروه از خازنها خود به دو صورت ساخته می‌شوند:

خازنهای کاغذی

دی الکتریک این نوع خازن از یک صفحه نازک کاغذ متخلخل تشکیل شده که یک دی الکتریک مناسب درون آن تزریق می‌گردد تا مانع از جذب رطوبت گردد. برای جلوگیری از تبخیر دی الکتریک درون کاغذ ، خازن را درون یک قاب محکم و نفوذ ناپذیر قرار می‌دهند. خازنهای کاغذی به علت کوچک بودن ضریب دی الکتریک عایق آنها دارای ابعاد فیزیکی بزرگ هستند، اما از مزایای این خازنها آن است که در ولتاژها و جریانهای زیاد می‌توان از آنها استفاده کرد.

خازنهای پلاستیکی

در این نوع خازن از ورقه‌های نازک پلاستیک برای دی الکتریک استفاده می‌شود. ورقه‌های پلاستیکی همراه با ورقه‌های نازک فلزی (آلومینیومی) به صورت لوله ، در درون قاب پلاستیکی بسته بندی می‌شوند. امروزه این نوع خازنها به دلیل داشتن مشخصات خوب در مدارات زیاد به کار می‌روند. این خازنها نسبت به تغییرات دما حساسیت زیادی ندارند، به همین سبب از آنها در مداراتی استفاده می‌کنند که احتیاج به خازنی با ظرفیت ثابت در مقابل حرارت باشد. یکی از انواع دی الکتریکهایی که در این خازنها به کار می‌رود پلی استایرن (Polystyrene) است، از این رو به این خازنها "پلی استر" گفته می‌شود که از جمله رایج‌ترین خازنهای پلاستیکی است. ماکزیمم فرکانس کار خازنهای پلاستیکی حدود یک مگا هرتز است.

خازنهای میکا

در این نوع خازن از ورقه‌های نازک میکا در بین صفحات خازن (ورقه‌های فلزی – آلومینیوم) استفاده می‌شود و در پایان ، مجموعه در یک محفظه قرار داده می‌شوند تا از اثر رطوبت جلوگیری شود. ظرفیت خازنهای میکا تقریبا بین 01/0 تا 1 میکرو فاراد است. از ویژگیهای اصلی و مهم این خازنها می‌توان داشتن ولتاژ کار بالا ، عمر طولانی و کاربرد در مدارات فرکانس بالا را نام برد.




خازنهای الکترولیتی

این نوع خازنها معمولاً در رنج میکرو فاراد هستند. خازنهای الکترولیتی همان خازنهای ثابت هستند، اما اندازه و ظرفیتشان از خازنهای ثابت بزرگتر است. نام دیگر این خازنها، شیمیایی است. علت نامیدن آنها به این نام این است که دی ‌الکتریک این خازنها را به نوعی مواد شیمیایی آغشته می‌کنند که در عمل ، حالت یک کاتالیزور را دارا می‌باشند و باعث بالا رفتن ظرفیت خازن می‌شوند. برخلاف خازنهای عدسی ، این خازنها دارای قطب یا پایه مثبت و منفی می‌باشند. روی بدنه خازن کنار پایه منفی ، علامت – نوشته شده است. مقدار واقعی ظرفیت و ولتاژ قابل تحمل آنها نیز روی بدنه درج شده است .خازنهای الکترولیتی در دو نوع آلومینیومی و تانتالیومی ساخته می‌شوند.

خازن آلومینیومی

این خازن همانند خازنهای ورقه‌ای از دو ورقه آلومینیومی تشکیل شده است. یکی از این ورقه‌ها که لایه اکسید روی آن ایجاد می‌شود "آند" نامیده می‌شود و ورقه آلومینیومی دیگر نقش کاتد را دارد. ساختمان داخلی آن بدین صورت است که دو ورقه آلومینیومی به همراه دو لایه کاغذ متخلخل که در بین آنها قرار دارند هم زمان پیچیده شده و سیمهای اتصال نیز به انتهای ورقه‌های آلومینیومی متصل می‌شوند. پس از پیچیدن ورقه‌ها آن را درون یک الکترولیت مناسب که شکل گیری لایه اکسید را سرعت می‌بخشد غوطه‌ور می‌سازند تا دو لایه کاغذ متخلخل از الکترولیت پر شوند. سپس کل مجموعه را درون یک قاب فلزی قرار داده و با یک پولک پلاستیکی که سیمهای خازن از آن می‌گذرد محکم بسته می‌شود.

خازن تانتالیوم

در این نوع خازن به جای آلومینیوم از فلز تانتالیوم استفاده می‌شود زیاد بودن ثابت دی الکتریک اکسید تانتالیوم نسبت به اکسید آلومینیوم (حدودا 3 برابر) سبب می‌شود خازنهای تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی درحجم مساوی دارای ظرفیت بیشتری باشند. محاسن خازن تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی بدین قرار است:


ابعاد کوچکتر جریان نشتی کمتر عمر کارکرد طولانی از جمله معایب این نوع خازن در مقایسه با خازنهای آلومینیومی عبارتند از:


خازنهای تانتالیوم گرانتر هستند. نسبت به افزایش ولتاژ اعمال شده در مقابل ولتاژ مجاز آن ، همچنین معکوس شدن پلاریته حساس ترند. قابلیت تحمل جریانهای شارژ و دشارژ زیاد را ندارند. خازنهای تانتالیوم دارای محدودیت ظرفیت هستند (حد اکثر تا 330 میکرو فاراد ساخته می‌شوند).

 کد رنگی خازن ها

در خازن‌های پلیستر برای سالهای زیادی از کدهای رنگی بر روی بدنه آنها استفاده می‌شد. در این کدها سه رنگ اول ظرفیت را نشان می‌دهند و رنگ چهارم تولرانس(درصد خطا) را نشان می‌دهد . برای مثال قهوه‌ای - مشکی - نارنجی به معنی 10000 پیکوفاراد یا 10 نانوفاراد است. خازن‌های پلیستر امروزه به وفور در مدارات الکترونیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. این خازنها در برابر حرارت زیاد معیوب می‌شوند و بنابراین هنگام لحیمکاری باید به این نکته توجه داشت.

ترتیب رنگی خازن‌ها به ترتیب از ۰ تا ۹ به صورت زیر است:

سیاه، قهوه ای، قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، بنفش، خاکستری، سفید

خازن‌ها با هر ظرفیتی وجود ندارند. بطور مثال خازن‌های 22 میکروفاراد یا 47 میکروفاراد وجود دارند ولی خازن‌های 25 میکروفاراد یا 117 میکروفاراد وجود ندارند. دلیل اینکار چنین است :

فرض کنیم بخواهیم خازن‌ها را با اختلاف ظرفیت ده تا ده تا بسازیم. مثلاً 10 و 20 و 30 و. .. به همین ترتیب. در ابتدا خوب به‌نظر می‌رسد ولی وقتی که به ظرفیت مثلاً 1000 برسیم چه رخ می‌دهد ؟

مثلاً 1000 و 1010 و 1020 و. .. که در اینصورت اختلاف بین خازن 1000 میکروفاراد با 1010 میکروفاراد بسیار کم است و فرقی با هم ندارند پس این مساله معقول به‌نظر نمی‌رسد. برای ساختن یک رنج محسوس از ارزش خازن‌ها، می‌توان برای اندازه ظرفیت از مضارب استاندارد 10 استفاده نمود. مثلاً 7/4 - 47 - 470 و. .. و یا 2/2 - 220 - 2200 و.. .

 خازن‌های متغیر

در مدارات تیونینگ رادیویی از این خازن‌ها استفاده می‌شود و به همین دلیل به این خازنها گاهی خازن تیونینگ هم اطلاق می‌شود. ظرفیت این خازن‌ها خیلی کم و در حدود 100 تا 500 پیکوفاراد است و بدلیل ظرفیت پایین در مدارات تایمینگ مورد استفاده قرار نمی‌گیرند.

در مدارات تایمینگ از خازن‌های ثابت استفاده می‌شود و اگر نیاز باشد دوره تناوب را تغییر دهیم، این عمل بکمک مقاومت انجام می‌شود .

 خازن‌های تریمر

خازن‌های تریمر خازن‌های متغییر کوچک و با ظرفیت بسیار پایین هستند. ظرفیت این خازن‌ها از حدود 1 تا 100 پیکوفاراد است و بیشتر در تیونرهای مدارات با فرکانس بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند .

]]>
مقاومت 2010-01-19T13:40:37+01:00 2010-01-19T13:40:37+01:00 tag:http://elmirg.mihanblog.com/post/4 روزبه روزبهانی مقاومت مقاومت الکتریکی یا امپدانس بیانگر مقاومت یک جسم فیزیکی در برابر عبور جریان الکتریکی از آن است. واحد بین المللی (SI) مقاومت الکتریکی، اهم است. مقدار معکوس این کمیت رسانایی الکتریکی یا ادمیتانس نام دارد که با زیمنس (به انگلیسی: Siemens) اندازه‌گیری می‌شود. مقاومت الکتریکی یک شی، جریان الکتریکی را تحت اختلاف پتانسیل مشخص بین دو سر شی، به دست می‌دهد: در این معادله R :مقاومت شی در واحد اهم. V :اختلاف پتانسیل دو سر شی در واحد ولت. I :جریان الکتریکی عبوری ا
مقاومت

مقاومت الکتریکی یا امپدانس بیانگر مقاومت یک جسم فیزیکی در برابر عبور جریان الکتریکی از آن است. واحد بین المللی (SI) مقاومت الکتریکی، اهم است. مقدار معکوس این کمیت رسانایی الکتریکی یا ادمیتانس نام دارد که با زیمنس (به انگلیسی: Siemens) اندازه‌گیری می‌شود.


مقاومت الکتریکی یک شی، جریان الکتریکی را تحت اختلاف پتانسیل مشخص بین دو سر شی، به دست می‌دهد:


I = \frac{V}{R}

در این معادله

مقاومت به اختلاف پتانسیل و جریان عبوری وابسته نیست بلکه جنس و شکل ماده بستگی دارد.

[ویرایش] به هم بستن مقاومت ها

اگر دو یا چند مقاومت را بطور متوالی به هم ببندیم ، جریان یکسانی از هر مقاومت مدار می گذرد . در اینجا می خواهیم مقومت معادلی را بیابیم که می توان به جای ترکیب متوالی گذاشت . مقاومت معادل باید همان جریانی را بکشد که ترکیب متوالی می کشید . برای یافتن R ، توجه میکنیم که اگر جریان I از مقاومتهای ترکیب متوالی بگذرد ، افت پتانسیل های دو سر تک تک مقاومتها v1 . v2 . v3 در یک جهت اند .


[۱]

[ویرایش] تلف مقاومتی

وقتی که جریان الکتریکی (I) از شی با مقاومت (R) عبور می‌کند، انرژی الکتریکی (توان) به گرما تبدیل می‌شود.

P = {I^{2} \cdot R} \,

در این معادله

  • P :توان تلف شده در شی در واحد وات.
  • I :جریان الکتریکی عبوری از شی در واحد آمپر.
  • R :مقاومت شی به اهم.

این تبدیل انرژی در کاربردهایی مثل روشنایی و گرمادهی الکتریکی مفید است ولی در کاربردهای دیگری مثل انتقال انرژی، اتلاف محسوب می‌شود. به طور ایده‌آل رساناهایی که برای اتصال افزاره‌های الکتریکی استفاده می‌شوند باید مقاومت الکتریکی صفر داشته باشند ولی در واقعیت فقط ابررساناها به این ایده‌آل می‌رسند. راه‌های مرسوم برای مقابله با اتلاف مقاومتی در رساناها استفاده از سیم‌های ضخیم‌تر و ولتاژهای بالاست.

]]>
تراشه 2010-01-19T13:36:56+01:00 2010-01-19T13:36:56+01:00 tag:http://elmirg.mihanblog.com/post/3 روزبه روزبهانی تَراشه یا مدار مجتمع (که برابر فارسی chip یا آی‌سی: IC یا Integrated circuit به زبان انگلیسی است) به مجموعه‌ای از مدارات الکترونیکی اطلاق می‌گردد که با استفاده از مواد نیمه‌رسانا (عموماً سیلیکون همراه با میزان کنترل شده‌ای ناخالصی) در ابعادی کوچک (معمولاً کمتر از یک سانتی متر مربع) ساخته می‌شود. این مدارات معمولاً شامل دو یا سه نوع دستگاه الکترونیکی می‌باشند: مقاومت، خازن و ترانزیستور (مهم‌ترین آنها ترنزیستور می‌باشد). هر تراشه معمولاً حاوی تعداد بسیار زیادی ترانزیستور می‌باشد که با استفاده از ف تَراشه یا مدار مجتمع (که برابر فارسی chip یا آی‌سی: IC یا Integrated circuit به زبان انگلیسی است) به مجموعه‌ای از مدارات الکترونیکی اطلاق می‌گردد که با استفاده از مواد نیمه‌رسانا (عموماً سیلیکون همراه با میزان کنترل شده‌ای ناخالصی) در ابعادی کوچک (معمولاً کمتر از یک سانتی متر مربع) ساخته می‌شود. این مدارات معمولاً شامل دو یا سه نوع دستگاه الکترونیکی می‌باشند: مقاومت، خازن و ترانزیستور (مهم‌ترین آنها ترنزیستور می‌باشد). هر تراشه معمولاً حاوی تعداد بسیار زیادی ترانزیستور می‌باشد که با استفاده از فناوری پیچیده‌ای در داخل یک لایه از سیلیکن همگون و با ضخامتی یکنواخت و بدون ترک تزریق شده‌اند. امروزه تراشه‌ها در اکثر دستگاه‌های الکترونیکی و بویژه رایانه‌ها در ابعادی گسترده بکار می‌روند. وجود تراشه‌ها مرهون کشفیات بشر درباره نیمه رساناها و پیشرفتهای سریع پیرامون آنها در میانه‌های سده بیستم می‌باشد.

مدارات مجتمعی که شامل ترانزیستورهای دوقطبی (BJT: Bi Junction Transistor) باشند را با نام Transistor Transistor Logic) TTL) و مدارات مجتمعی که شامل ترانزیستورهای NMOS و PMOS هستند را(Cmos(Complementry Metal Oxide Semiconductorمینامند.ترکیب این دو تکنولوژی را با نام BiCmos می‌شناسند. در مقابل مدارهای مجتمع، مدارهای گسسته وجود دارند که شامل قطعاتی مجزا هستند که به هم روی یک برد متصل شده‌اند.

در ساخت ICها طراحان سعی می‌کنند تا حد امکان از ترانزیستور استفاده کنند. مثلاً بجای خازن از از ترانزیستور در بایاس معکوس استفاده می‌کنند. و یا در جایی دیگر که مقاومت بزرگی نیاز دارند مثلاً در حد مگا اهم باز از ترانزیستور استفاده می‌کنند.چون در حجمی که مقاومت می‌گیرد می‌توان چند ترانزیستور جای داد.

بعضی از IC‌ها به گونه‌ای از لایه‌های سیلیکون بهره می‌برند که می‌توانند حتی به عنوان حافظه مورد استفاده قرار گیرند نمونه‌ای از این ICها PROM نام دارد (حافظهٔ قابل برنامه‌ریزی فقط‌خواندنی: Programmable Read Only Memory) همانگونه که از اسم این نوع تراشه معلوم است فقط اطلاعات آن قابل خواندن است و امکان تغییرات در آن وجود ندارد از این نوع ای سی برای مدارات اصلی کامپیوتر نیز استفاده می‌شود همان قسمت از حافظه که به آن ROM نیز می‌گویند.


ic های دیجیتال

در جلسه قبل نحوه ساخت مدارهای AND,OR,NOT را عنوان کردیم . به این مدارها گیتهای منطقی (Logical Gate) می گویند . برای اینکه در یک مدار از این گیتها استفاده کنید نیاز نیست که شما این گیتها را با استفاده از ترانزیستور بسازید . این گیتها به صورت آماده در بازار با قیمتهای بسیار پایین وجود دارد . فقط کافی است که شما این IC ها را بشناسید تا بتوانید از آنها استفاده کنید . در این جلسه قصد داریم ضمن معرفی بیشترگیتهای منطقی به معرفی و نحوه استفاده از IC های دیجیتال بپردازیم . گیت NOT :این گیت را به صورت شکل مقابل نشان می دهند . همانطور که جلسات پیش گفتیم این گیت تنها یک ورودی و یک خروجی دارد معمولاً برای گیتهای منطقی یک جدول نیز رسم می کنند که به این جدول،جدول درستی می گویند . در این جداول عدد 1 بیانگر درست و عدد صفر بیانگر غلط است . دقت کنید همه این عبارت یک معنی دارند :روشن ، صحیح ، 5 ولت، 1همچنین عبارت زیر نیز یک مفهوم دارند خاموش ، غلط ، صفر ولت ، 0جدول درستی برای این گیت به شکل زیر است

این جدول بیان می کند که چنانچه ورودی گیت صفر باشد خروجی 1 خواهد بود یا اینکه اگر ورودی صفر ولت باشد خروجی 5 ولت خواهد بود . و همچنین اگر ورودی 1 باشد خروجی صفر خواهد بود و یا به طور مشابه مانند قبل اگر ورودی5 ولت باشد خروجی صفر ولت خواهد بود . IC های NOT در درون خود چندین گیت NOT را دارند یعنی اینکه هنگامی که شما یک IC از نوع NOT می خرید درون IC، 6 تا گیت NOT وجود دارد . شکل زیر ساختمان داخلی یک IC از نوع NOT را نشان می دهد .

همانطور که در شکل مشاهده می کنید این IC از شش گیت NOT تشکیل شده است پایه شماره 1 IC یک پایه ورودی محسوب می شود خروجی این گیت پایه 2 است . همچنین پایه 3 ورودی یک گیت NOT دیگر است که خروجی آن پایه 4 است . دقت کنید در IC ها در قسمت بالا یک نیم دایره قرار دارد که معرف قسمت بالای IC میباشد و پایه ای که در سمت چپ این نیم دایره قرار دارد طبق قرار داد پایه 1 است . هر IC برای اینکه به درستی کار کند نیاز به یک تغذیه ( مثبت ومنفی که از باطری یا منبع تغذیه تامین شده باشد ) نیز دارد . در این ICپایه شماره 7 پایه زمین ( قطب منفی باطری یا صفر ولت ) و پایه 14 پایه مثبت می باشد .یعنی شما در یک مدار باید ابتدا پایه 7 را به قطب منفی باطری یا زمین ( صفر ولت ) متصل کنید سپس پایه 14 را نیز به قطب مثبت متصل کنید . الان 6 گیت شما آماده شده است برای تست می توانید در قسمت ورودی ازیک کلید و یک مقاومت 1 کیلو اهم و در قسمت خروجی از یک LED و یک مقاومت 220 اهم استفاده کنید . مدار های ورودی و خروجی را بدین شکل ببندید .

در زمانی که سوییچ باز است ورودی گیت صفر ولت خواهد بود و خروجی گیت 5 ولت بوده و LEDرا روشن خواهد کرد. اما هنگامی که سوییچ را بزنید و پایین نگه دارید ورودی گیت 5ولت خواهد شد و خروجی گیت صفر 5 ولت شده و LEDرا خاموش خواهد شد . با این وسیله ساده می تواند تک تک گیتها را چک کنید . IC NOT در بازار به اسم 7404 شناخته می شود . ( شما می توانید این عدد را روی IC پیدا کنید ) . ( این رو هم تو پرانتز و یواشکی بهتون بگم قیمت هر IC حداکثر 200 تومان هست مواظب باشید گرون نخرید ) گیت ANDاین گیت را به صورت شکل مقابل نشان می دهند. باز همانطور که ذکر شد این گیت دو ورودی دارد و یک خروجی برای این گیت هم یک جدول درستی وجود دارد . پایه های ورودی این گیت را با حروف A,B نشان می دهند و پایه خروجی را با حرف Q نشان می دهند. همانطور که جلسه پیش گفتیم خروجی این گیت تنها زمانی یک (صحیح) است که هر دو ورودی صحیح باشد. جدول درستی هم به نوع دیگری این نحوه کار گیت را مشخص می کند.

این جدول بیان می کند که چنانچه ورودیA,B هر دو صفر باشند ، خروجی صفر خواهد بود و اگر یکی از این دو ورودی نیز صفر باشد باز هم خروجی صفر خواهد شد . تنها در صورتی خروجی صحیح است که هر دو ورودی یک باشد. در شکل زیر نقشه داخلی یک ICاز نوعAND را مشاهده می کنید. در این IC 4 گیت AND وجود دارد . پایه اول ودوم این ICورودی های گیت AND است وپایه سوم، خروجی این گیت است. چنانچه این دو پایه را به دو کلید همانند آنچه در مثال قبلی ذکر شد وصل کنیم و یک LED هم به پایه سوم متصل کنیم می توانیم نحوه کار این IC را بررسی کنیم . این IC در بازار به اسم 7408 شناخته می شود. یادتان نرود پایه های 7 را به زمین و 14 را به ولتاژ مثبت متصل کنید .

نقشه درونی IC به شماره 7408 گیت ORاین گیت را به صورت شکل مقابل نشان می دهند. همانطور که ذکر شد این گیت دو ورودی و یک خروجی دارد برای این گیت هم یک جدول درستی وجود دارد. پایه های ورودی این گیت را همانند ICهای ANDبا حروف A,B و پایه خروجی را با حرف Q نشان می دهند. خروجی این گیت در صورتی یک (صحیح) می شود که یکی از هر دو ورودی صحیح باشد. جدول درستی هم به نوع دیگری این نحوه کار گیت را مشخص می کند.

این جدول بیان می کند که چنانچه ورودیA,B هر دو صفر باشند ، خروجی صفر خواهد بود و اگر یکی از این دو ورودی یک شود خروجی هم یک می شود . همچنین اگر هر دو ورودی نیز یک باشد درآن صورت خروجی نیز یک خواهد شد. در شکل زیر نقشه داخلی یک ICاز نوع OR را مشاهده می کنید. در این IC 4 گیت OR وجود دارد . پایه اول ودوم این ICورودی های گیت OR است وپایه سوم، خروجی این گیت است. چنانچه این دو پایه را به دو کلید همانند آنچه در مثال قبلی ذکر شد وصل کنیم و یک LED هم به پایه سوم متصل کنیم می توانیم نحوه کار این IC را بررسی کنیم . این IC در بازار به اسم 7432 شناخته می شود. یادتان نرود پایه های 7 را به زمین و 14 را به ولتاژ مثبت متصل کنید .

نقشه داخلی ICبه شماره 7432

این سه Ic که نقشه آنها را بیان کردیم IC های اصلی و مورد نیاز شما هستند همه جور گیت منطقی دیگر را نیز می توان با این IC ها ساخت به عنوان مثال شما نیاز دارید که یک گیت AND با سه ورودی بسازید. یعنی هر گاه هر سه ورودی یک شود خروجی یک شود و در بقیه حالات صفر باشد برای این کار شما می توانید از دو گیت AND به شکل زیر استفاده کنید.

در این شکل تنها خروجی زمانی یک می شود که هر دو ورودی C,Q’ یک باشند و Q’ زمانی یک می شود که A,B هر دو یک باشند . یعنی برای یک شدن نیاز است که هر سه ورودی یک شود گرچه ICاز نوعANDبا سه ورودی هم در بازار وجود دارد ( شماره 7411)حتی AND با 4 ورودی هم وجود دارد. ( شماره 7421) تمرین : یک مدار OR با سه ورودی بسازید.

مثال : یک مدار نیاز داریم به گونه ای که هر گاه یکی یا هردو ورودی یک شود خروجی صفر شود. در غیر این صورت خروجی یک باقی بماند. این مدار می تواند زمانی کاربرد داشته باشد که یک در قفل الکترونیکی داشته باشد که این قفل به Q متصل است هر گاه Qیک باشد در قفل است و هنگامی که Q صفر شود قفل باز خواهد شد. ورودی های A,B به کلیدهای الکترونیکی متصل هستند که در دو درطرف در نصب شده اند. در باید این قابلیت را داشته باشد که هم از بیرون و هم از درون باز شود . جدول درستی این مدار به شکل زیر است این مدار را با استفاده از گیت های اصلی بسازید. همانطور که در جدول مشاهده می کنید خروجی مورد نظر دقیقا برعکس خروجی یک مدارAND است پس می توان از یک مدارAND به همراه یک NOT استفاده کرد یعنی شکل زیر:

شاید برایتان سوال پیش آمده باشد که آیا IC با این مشخصات نیز داریم ؟ بله داریم و به آن NOT AND یا به اختصار NAND( نَند) گویند ( شماره 7400) به همین شکل IC NOR هم داریم که قطعاً می توانید حدس بزنید از چه نوعی است و چگونه کار می کند . مثال : یک مدار طراحی کنید به گونه ای که هر گاه هر دو ورودی مثل هم باشند یعنی هر دو یک یا هردو صفر خروجی یک شود در غیر اینصورت خروجی صفر باشد . جدول درستی این مدار در زیر آمده است

میتوان گفت خروجی در دو حالت 1 می شود حالت اول حالتی است که هم A و هم B صفر باشد این مدار را این طور طراحی می کنیم :

حالت بعدی که خروجی یک می شود حالتی است که هر دو ورودی 1 باشد یعنی مدار زیر

مدار کامل تر کیب هر دوی این دو مدار است خروجی نهایی زمانی یک خواهد شد که یکی از این دو خروجی یک شود ( مدار OR) پس مدار نهایی به شکل زیر است

مدار دیگری نیز وجود دارد که خروجی آن معکوس این مدار است یعنی در بعد از OR یک NOT هم قرار دارد در این صورت خروجی تنها زمانی 1می شود که وردی ها با هم متفاوت باشد . یعنی اگر هر دو ورودی یک یا هر دو ورودی صفر باشد خروجی صفر خواهد بود تنها زمانی خروجی یک می شود که ورودی ها با هم فرق داشته باشد ( یکی صفر و یکی یک) به این مدار گیت XOR گویند و IC آن نیز موجود است (7486) گیت XOR را به شکل مقابل در مدار ها نشان می دهند از این گیت در ساخت مدارات که چند عدد باینری ( مبنای 2 ) را با هم جمع می کند استفاده می کنند

]]>
ترانزیستور 2010-01-19T13:31:32+01:00 2010-01-19T13:31:32+01:00 tag:http://elmirg.mihanblog.com/post/2 روزبه روزبهانی از ادوات حالت جامد است که از مواد نیمه رسانایی مانند سیلیسیم و ژرمانیوم ساخته می‌شود.یک ترانزیستور در ساختار خود دارای پیوندهایپیوند نوع N و پیوند نوع P می‌باشد.   // if (window.showTocToggle) { var tocShowText = "نمایش"; var tocHideText = "نهفتن"; showTocToggle(); } //]]>  معرفی ترانزیستورهای جدید به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند: ترانزیستورهای اتصال دوقطبی(BJTs) و ترانزیستورهای اثر میدانی (FETs). اعمال جریان در BJTها و ولتاژ در FETها بیین ورودی وترمینال مشترک رسانا از ادوات حالت جامد است که از مواد نیمه رسانایی مانند سیلیسیم و ژرمانیوم ساخته می‌شود.یک ترانزیستور در ساختار خود دارای پیوندهایپیوند نوع N و پیوند نوع P می‌باشد.

 

 معرفی

ترانزیستورهای جدید به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند: ترانزیستورهای اتصال دوقطبی(BJTs) و ترانزیستورهای اثر میدانی (FETs). اعمال جریان در BJTها و ولتاژ در FETها بیین ورودی وترمینال مشترک رسانایی بین خروجی و ترمینال مشترک را افزایش می‌دهد، از اینرو سبب کنترل جریان بین آنها می‌شود. مشخصات ترانزیستورها به نوع آن بستگی دارد. مدل های ترانزیستور را ببینید. لغت "ترانزیستور" به نوع اتصال نقطه‌ای آن اشاره دارد، اما انی سمبل قدیمی با سمبل هایی را کردند که اختلاف ساختار ترانزیستور دوقطبی را به صورت دقیقتر نشان می‌داد، اما این ایده خیلی زود رها شد. در مدارات آنالوگ، ترانزیستورها در تقویت کننده‌ها استفاده می‌شوند، (تقویت کننده‌های جریان مستقیم، تقویت کننده‌های صدا، تقویت کننده‌های امواج رادیویی) و منابع تغذیه تنظیم شده خطی. همچنین از ترانزیستورها در مدارات دیجیتال بعنوان یک سوئیچ الکترونیکی استفاده می‌شوند، اما به ندرت به صورت یک قطعه جدا، بلکه به صورت بهم پیوسته در مدارات مجتمع یکپارچه بکار می‌روند. مدارات دیجیتال شامل گیت های منطقی، حافظه با دسترسی تصادفی (RAM)، میکروپروسسورها و پردازنده‌های سیگنال دیجیتال (DSPs) هستند.


 اهمیت

ترانزیستور از سوی بسیاری بعنوان یکی از بزرگترین اختراعات در تاریخ نوین مطرح شده است، در رتبه بندی از لحاظ اهمیت در کنار ماشین چاپ، خودرو و ارتباطات الکترونیکی و الکتریکی قرار دارد. ترانزیستور عنصر فعال کلیدی در الکترونیک مدرن است. اهمیت ترانزیستور در جامعه امروز متکی به قابلیت آن برای تولید انبوه که از یک فرآیند (ساخت) کاملاً اتماتیک که قیمت تمام شده هر ترانزیستور در آن بسیار ناچیز است استفاده می‌کند. اگرچه ملیون ها ترانزیستور هنوز تکی (به صورت جداگانه) استفاده می‌شوند ولی اکثریت آنها به صورت مدار مجتمع (اغلب به صورت مختصر IC و همچنین میکرو چیپ یا به صورت ساده چیپ نامیده می‌شوند) همراه با دیودها، مقاومت ها، خازن ها و دیگر قطعات الکترونیکی برای ساخت یک مدار کامل الکترونیک ساخته می‌شوند.یک گیت منطقی حاوی حدود بیست ترانزیستور است در مقابل یک ریزپردازنده پیشرفته سال 2006 که می‌تواند از بیش از 7/1 ملیون ترانزیستور استفاده کند (ماسفت ها)[1]. قیمت کم، انعطاف پذیری و اطمینان از ترانزیستور یک قطعه همه کاره برای وظایف غیرمکانیکی مثل محاسبه دیجیتال ساخته است. مدارات ترانزیستوری به خوبی جایگزین دستگاه‌های کنترل ادوات و ماشین ها شده اند. استفاده از یک میکروکنترلر استاندارد و نوشتن یک برنامه رایانه‌ای که عمل کنترل را انجام می‌دهد اغلب ارزان تر و موثرتر از طراحی معادل مکانیکی آن می‌باشد. بعلت قیمت کم ترانزیستورها و ازاینرو رایانه‌ها گرایشی برای دیجیتال کردن اطلاعات وجود دارد. با رایانه‌های دیجیتالی که توانایی جستوجوی سریع، دسته بندی و پردازش اطلاعات دیجیتال را ارائه می‌کنند، تلاش بیشتری برای دیجیتال کردن اطلاعات شده است.در نتیجه امروزه داده های رسانه ای بیشتری به دیجیتال تبدیل می‌شوند، در پایان توسط رایانه تبدیل شده و به صورت آنالوگ در اختیار قرار می‌گیرد. تلوزیون، رادیو و روزتامه‌ها چیزهایی هستند که تحت تاثیر این انقلاب دیجیتال واقع شده اند.

مزایای ترانزیستورها بر لامپ های خلإ

قبل از گسترش ترانزیستورها، لامپ های خلإ (یا در UK لاپ های ترمیونیک یا فقط لامپ ها) قطعات فعال اصلی تجهیزات الکترونیک بودند. مزایای کلیدی که به ترانزیستورها اجازه جایگزینی با لامپ های خلإ سابق در بیشتر کاربردها را داد در زیر آمده است: اندازه کوچک تر (با وجود ادامه کوچک سازی لامپ های خلإ) تولید کاملاً اتوماتیک هزینه کمتر (در حجم تولید) امکان ولتاژ کاری پایین تر ( اما لامپ های خلإ در ولتاژهای بالاتر می‌توانند کار کنند) نداشتن دوره گرم شدن (بیشتر لامپ های خلإ به 10 تا 60 ثانیه زمان برای عملکرد صحیح نیاز دارند) تلفات توان کمتر (نداشتن توان گرمایی،ولتاژ اشباع خیلی پایین) قابلیت اطمینان بالاتر و سختی فیزیکی بیشتر( اگرچه لامپ های خلإ از نظر الکتریکی مقاوم ترند. همچنین لامپ خلإ در برابر پالس های الکترومغناطیسی هسته‌ای (NEMP) وتخلیه الکترو استاتیکی (ESD) مقاوم ترند عمر خیلی بیشتر (قطب منفی لامپ خلإ سرانجام ازبین می‌رود و خلإ آن می‌تواند آلوده بشود) فراهم آوردن دستگاه‌های مکمل (امکان ساختن مدارات مکمل متقارن: لامپ خلإ قطبی معادل نوع مثبت BJTها و نوع مثبت FETها در دسترس نیست) قابلیت کنترل جریان بالا (ترانزیستورهای قدرت بریای کنترل صدها آمپر در دسترسند، لامپ های خلإ برای کنترل حتی یک آمپر بسیار بزرگ و هزینه برند) میکروفونیک بسیار کمتر (لرزش می‌تواند با خصوصیات لامپ خلإ تلفیق شود، به هر حال این ممکن است در صدای تقویت کننده‌های گیتار شرکت کند)

تاریخچه

اولین سه حق ثبت اختراع ترانزیستور اثرمیدان در سال 1928 در آلمان توسط فیزک دانی به نامJulius Edgar Lilienfeld ثبت شد، اما او هیچ مقاله‌ای در باره قطعه اش چاپ نکرد و این سه ثبت اختراع از طرف صنعت نادیده گرفته شد. در سال 1934 فیزیکدان آلمانی دکتر Oskar Heil ترانزیستور اثر میدان دیگری را به ثبت رساند. هیچ مدرک مستقیمی وجود ندارد که این قطعه ساخته شده است، اما بعداً کارهایی در دهه 1990 نشان داد که یکی از طرح های Lilienfeld کار کرده و گین قابل توجه‌ای داده است. اوراق قانونی از آزمایشگاه‌های ثبت اختراع بل نشان می‌دهد که Shockley و Pearson یک نسخه قابل استفاده از اختراع Lilienfeld ساخته اند، در حالی که آنها هیچگاه این را در تحقیقات و مقالات خود ذکر نکردند. ترانزیستورهای دیگر، R. G. Arns در 16 دسامبر 1947 Wiliam Shockley, John Bardan و Walter Brattain موفق به ساخت اولین ترانزیستور اتصال نقطه‌ای در آزمایشگاه بل شدند. این کار با تلاش های زمان جنگ برای تولید دیودهای مخلوط کننده ژرمانیم خالص "کریستال" ادامه یافت، این دیودها در واحدهای رادار بعنوان عنصر میکسر فرکانس در گیرنده‌های میکروموج استفاده می‌شد. یک پروژه موازی دیودهای ژرمانیم در دانشگاه Purdue موفق شد کریستال های نیمه هادی ژرمانیم را با کیفیت خوب که در آزمایشگاه‌های بل استفاده می‌شد را تولید کند.[2] سرعت سوئیچ تکنولوژی لامپی اولیه برای این کار کافی نبود، همین تیم Bell را سوق داد تا از دیودهای حالت جامد به جای آن استفاده کنند. آنها با دانشی که در دست داشتند شروع به طراحی سه قطبی نیمه هادی کردند، اما دریافتند که کار ساده‌ای نیست. Bardeen سرانجام یک شاخه جدید فیزیک سطحی را برای محاسبه رفتار عجیبی که دیده بودند ایجاد کرد و سرانجام Brattain و Bardeen موفق به ساخت یک قطعه کاری شدند. آزمایشگاه‌های تلفن بل به یک اسم کلی برای اختراع جدید نیاز داشتند: "سه قطبی نیمه هادی"، "سه قطبی جامد"، "سه قطبی اجزاء سطحی"، "سه قطبی کریستال" و "لاتاتورن" که همه مطرح شده بودند، اما "ترانزیستور" که توسط John R. Pierce ابداع شده بود، برنده یک قرعه کشی داخلی شد. اساس وبنیاد این اسم در یاداشت فنی بعدی شرکت رای گیری شد: ترانزیستور، این یک ترکیب مختصر از کلمات "ترانسکانداکتانس" یا "انتقال" و "مقاومت متغیر" است. این قطعه منطقاً متعلق به خانواده مقاومت متغیر می‌باشد و یک امپدانس انتقال یا گین دارد بنابراین این اسم یک ترکیب توصیفی است. -آزمایشگاه‌های تلفن بل- یاداشت فنی(28 می 1948) Pierce این نام را قدری متفاوت تفسیر کرد: دلیلی که من این نام را انتخاب کردم این بود که من فکر کردم این قطعه چکار می‌کند، در آن زمان تصور می‌شد که این قطعه مثل دو لامپ خلإ است. لامپ های خلإ هدایت انتقالی دارند بنابراین ترانزیستور مقاومت انتقالی دارد. و این اسم می بایست متناسب با نام دیگر قطعات مثل وریستور، ترمیستور باشد. و من اسم ترانزیستور را پیشنهاد کردم. PBC Show مصاحبه با john R. Pierce بل فوراً ترانزیستور تک اتصالی را جزء تولیدات انحصاری شرکت Western Electric، شهر Allentown در ایالت Pennsylvania قرار داد. نخستین ترانزیستورهای گیرنده‌های رادیو AM در معرض نمایش قرار گرفتند، اما در واقع فقط در سطح آزمایشگاهی بودند.بهرحال در سال 1950 Shockley یک نوع کاملاً متفاوت ترانزیستور را ارائه داد که به ترانزیستور اتصال دوقطبی معروف شد. اگرچه اصول کاری این قطعه با ترانزیستور تک اتصالی کاملاً فرق می‌کند، قطعه‌ای است که امروزه به عنوان ترانزیستور شناخته می‌شود. پروانه تولید این قطعه نیز به تعدادی از شرکت های الکترونیک شامل Texas Instrument که تعداد محدودی رادیو ترانزیستوری بعنوان ابزار فروش تولید می‌کرد داده شد. ترانزیستورهای اولیه از نظر شیمیایی ناپایدار بودند و فقط برای کاربردهای فرکانس و توان پایین مناسب بودند، اما همینکه طراحی ترانزیستور توسعه یافت این مشکلات نیز کم کم رفع شدند. اگرچه اغلب نادرست به Sony نسبت داده می‌شود، ولی اولین رادیو ترانزیستوری تجاری Regency TR-1 بود که توسط Regency Division از I.D.E.A (گروه مهنسی توصعه صنعتی) شهر Indianapolis ایالت Indiana ساخته شده و در 18 اکتبر 1954 اعلام شد. آین رادیو در نوامبر 1954 به قیمت 95/49 دلار(معادل با 361 دلار در سال 2005) به فروش گذاشته شد و تعداد 150000 از آن به فروش رفت. این رادیو از 4 ترانزیستور استفاده می‌کرد وبا یک باتری 5/22 ولتی راه اندازی می‌شد. هنگامیکه Masaru Ibuka ، موسس شرکت ژاپنی سونی از آمریکا دیدن می‌کرد آزمایشگاه‌های بل ارائه مجوز ساخت شامل ریز دستوراتی مبنی بر چگونگی ساخت ترانزیستور را اعلام کرده بودند. Ibuka مجوز خرید 50000 دلاری پروانه تولید را از وزیر دارایی ژاپن گرفت و در سال 1955 رادیوی جیبی خود را تحت مارک سونی معرفی کرد. (کلمه جیبی اشاره دارد به مطلب بدنامی سونی وقتیکه فروشنده آنها پیراهن مخصوصی با جیب های بزرگ داشت). این محصول بزودی با طرح های بلند پروازانه ادامه پیدا کرد، اما آنها بعنوان آغاز رشد شرکت سونی از طرف عموم مورد توجه قرار می‌گرفتند تا سونی به یک قدرت تولیدی تبدیل شد. بعد از دو دهه ترانزیستورها بتدریج جای لامپ های خلإ را در بسیاری از کاربردها گرفتند و بعد ها امکان تولید دستگاه‌های جدیدی از قبیل مدارات مجتمع و رایانه‌های شخصی را فراهم آوردند. از Shockley, Bardeen و Brattian بخاطر تحقیقاتشان در مورد نیمه هادی ها وکشف اثر ترانزیستر با جایزه نوبل فیزیک قدردانی شد. Bardeen می‌رفت که دومین جایزه نوبل فیزیک را دریافت کند، یکی از دو نفری که بیش از یک جایزه از یک متد می‌گرفت. اولین ترانزیستور Gallium-Arsenide Schottky-gate توسط Carver Mead ساخته و در سال 1966 گزارش داده شد.

 کاربرد

ترانزیستور دارای 3 ناحیه کاری می‌باشد.ناحیه قطع/ناحیه فعال(کاری یا خطی)/ناحیه اشباع ناحیه قطع حالتی است که ترانزیستور در ان ناحیه فعالیت خاصی انجام نمی‌دهد.اگر ولتاژ بیس را افزایش دهیم ترانزیستور از حالت قطع بیرون امده و به ناحیه فعال وارد می‌شود در حالت فعال ترانزیستور مثل یک عنصر تقریبا خطی عمل می‌کند اگر ولتاژ بیس را همچنان افزایش دهیم به ناحیه‌ای میرسیم که با افزایش جریان ورودی در بیس دیگر شاهد افزایش جریان بین کلکتور و امیتر نخواهیم بود به این حالت می‌گویند حالت اشباع و اگر جریان ورودی به بیس زیاد تر شود امکان سوختن ترانزیستور وجود دارد. ترانزیستور هم در مدارات الکترونیک آنالوگ و هم در مدارات الکترونیک دیجیتال کاربردهای بسیار وسیعی دارد. درمدارات آنالوگ ترانزیستور در حالت فعال کار می‌کند و می‌توان از آن به عنوان تقویت کننده یا تنظیم کننده ولتاژ (رگولاتور) و ... استفاده کرد. و در مدارات دیجیتال ترانزیستور در دو ناحیه قطع و اشباع فعالیت می‌کند که می‌توان از این حالت ترانزیستور در پیاده سازی مدار منطقی، حافظه، سوئیچ کردن و ... استفاده کرد.به جرات می‌توان گفت که ترانزیستور قلب تپنده الکترونیک است.

 عملکرد

ترانزیستور از دیدگاه مداری یک عنصر سه‌پایه می‌باشد که با اعمال یک سیگنال به یکی از پایه‌های آن میزان جریان عبور کننده از دو پایه دیگر آن را می‌توان تنظیم کرد. برای عملکرد صحیح ترانزیستور در مدار باید توسط المان‌های دیگر مانند مقاومت‌ها و ... جریان‌ها و ولتاژهای لازم را برای آن فراهم کرد و یا اصطلاحاً آن را بایاس کرد.

 انواع

دو دسته مهم از ترانزیستورها BJT (ترانزیستور دوقطبی پیوندی) (Bypolar Junction Transistors) و FET (ترانزیستور اثر میدان) (Field Effect Transistors) هستند. ترانزیستورهای اثزمیدان یا FET‌ها نیز خود به دو دستهٔ ترانزیستور اثر میدان پیوندی(JFET) و MOSFET‌ها (Metal Oxide SemiConductor Field Effect Transistor) تقسیم می‌شوند.

ترانزیستور دوقطبی پیوندی

در ترانزیستور دو قطبی پیوندی با اعمال یک جریان به پایه بیس جریان عبوری از دو پایه کلکتور و امیتر کنترل می‌شود. ترانزیستورهای دوقطبی پیوندی در دونوع npn و pnp ساخته می‌شوند. بسته به حالت بایاس این ترانزیستورها ممکن است در ناحیه قطع، فعال و یا اشباع کار کنند. سرعت بالای این ترانزیستورها و بعضی قابلیت‌های دیگر باعث شده که هنوز هم از آنها در بعضی مدارات خاص استفاده شود. امروزه بجای استفاده از مقاومت وخازن و...در مدارات مجتمع تمامآازترانزیستوراستفاده می‌کنند

 ترانزیستور اثر میدان پیوندی(JFET)

در ترانزیستورهای JFET(Junction Field Effect Transistors( در اثر میدان، با اعمال یک ولتاژ به پایه گیت میزان جریان عبوری از دو پایه سورس و درین کنترل می‌شود. ترانزیستور اثر میدانی بر دو قسم است: نوع n یا N-Type و نوع p یا P-Type. از دیدگاهی دیگر این ترانزیستورها در دو نوع افزایشی و تخلیه‌ای ساخته می‌شوند.نواحی کار این ترانزستورها شامل "فعال" و "اشباع" و "ترایود" است این ترانزیستورها تقریباً هیچ استفاده‌ای ندارند چون جریان دهی آنها محدود است و به سختی مجتمع می‌شوند.

انواع ترانزیستور پیوندی

pnp

شامل سه لایه نیم هادی که دو لایه کناری از نوع p و لایه میانی از نوع n است و مزیت اصلی آن در تشریح عملکرد ترانزیستور این است که جهت جاری شدن حفره‌ها با جهت جریان یکی است.

npn

شامل سه لایه نیم‌ هادی که دو لایه کناری از نوع n و لایه میانی از نوع p است. پس از درک ایده‌های اساسی برای قطعهٔ pnp می‌توان به سادگی آنها را به ترانزیستور پرکاربردتر npn مربوط ساخت.


ساختمان ترانزیستور پیوندی ترانزیستور دارای دو پیوندگاه است. یکی بین امیتر و بیس و دیگری بین بیس و کلکتور. به همین دلیل ترانزیستور شبیه دو دیود است. دیود سمت چپ را دیود بیس _ امیتر یا صرفاً دیود امیتر و دیود سمت راست را دیود کلکتور _ بیس یا دیود کلکتور می‌نامیم. میزان ناخالصی ناحیه وسط به مراتب کمتر از دو ناحیه جانبی است. این کاهش ناخالصی باعث کم شدن هدایت و بالعکس باعث زیاد شدن مقاومت این ناحیه می‌گردد.


امیتر که به شدت آلائیده شده، نقش گسیل و یا تزریق الکترون به درون بیس را به عهده دارد. بیس بسیار نازک ساخته شده و آلایش آن ضعیف است و لذا بیشتر الکترونهای تزریق شده از امیتر را به کلکتور عبور می‌دهد. میزان آلایش کلکتور کمتر از میزان آلایش شدید امیتر و بیشتر از آلایش ضعیف بیس است و کلکتور الکترونها را از بیس جمع‌آوری می‌کند.


بازسازی اولین ترانزیستور جهان

طرز کار ترانزیستور پیوندی طرز کار ترانزیستور را با استفاده از نوع npn مورد بررسی قرار می‌دهیم. طرز کار pnp هم دقیقا مشابه npn خواهد بود، به شرط اینکه الکترونها و حفره‌ها با یکدیگر عوض شوند. در نوع npn به علت تغذیه مستقیم دیود امیتر ناحیه تهی کم عرض می‌شود، در نتیجه حاملهای اکثریت یعنی الکترونها از ماده n به ماده p هجوم می‌آورند. حال اگر دیود بیس _ کلکتور را به حالت معکوس تغذیه نمائیم، دیود کلکتور به علت بایاس معکوس عریض‌تر می‌شود.

الکترونهای جاری شده به ناحیه p در دو جهت جاری می‌شوند، بخشی از آنها از پیوندگاه کلکتور عبور کرده، به ناحیه کلکتور می‌رسند و تعدادی از آنها با حفره‌های بیس بازترکیب شده و به عنوان الکترونهای ظرفیت به سوی پایه خارجی بیس روانه می‌شوند، این مولفه بسیار کوچک است.


شیوهٔ اتصال ترازیستورها

اتصال بیس مشترک در این اتصال پایه بیس بین هر دو بخش ورودی و خروجی مدار مشترک است. جهتهای انتخابی برای جریان شاخه‌ها جهت قراردادی جریان در همان جهت حفره‌ها می‌شود.


اتصال امیتر مشترک مدار امیتر مشترک بیشتر از سایر روشها در مدارهای الکترونیکی کاربرد دارد و مداری است که در آن امیتر بین بیس و کلکتور مشترک است. این مدار دارای امپدانس ورودی کم بوده، ولی امپدانس خروجی مدار بالا می‌باشد.


اتصال کلکتور مشترک اتصال کلکتور مشترک برای تطبیق امپدانس در مدار بکار می‌رود، زیرا برعکس حالت قبلی دارای امپدانس ورودی زیاد و امپدانس خروجی پائین است. اتصال کلکتور مشترک غالبا به همراه مقاومتی بین امیتر و زمین به نام مقاومت بار بسته می‌شود.


نویسنده :فرهاد وحدانی،با تحقیق از حمیدرضا مروج

ترانزیستور اثر میدان MOS

این ترانزیستورها نیز مانند Jfet‌ها عمل می‌کنند با این تفاوت که جریان ورودی گیت آنها صفر است. همچنین رابطه جریان با ولتاژ نیز متفاوت است. این ترانزیستورها دارای دو نوع PMOS و NMOS هستند که فناوری استفاده از دو نوع آن در یک مدار تکنولوژی CMOS نام دارد. این ترانزیستورها امروزه بسیار کاربرد دارند زیرا براحتی مجتمع می‌شوند و فضای کمتری اشغال می‌کنند. همچنین مصرف توان بسیار ناچیزی دارند.

به تکنولوژی‌هایی که از دو نوع ترانزیستورهای دوقطبی و Mosfet در آن واحد استفاده می‌کنند Bicmos می‌گویند.

البته نقطه کار این ترانزیستورها نسبت به دما حساس است وتغییر می‌کند. بنابراین بیشتر در سوئیچینگ بکار می‌روند AMB


ساختار و طرز کار ترانزیستور اثر میدانی - فت


ترانزیستور اثر میدانی ( فت ) - FET همانگونه که از نام این المام مشخص است، پایه کنترلی آن جریانی مصرف نمی‌کند و تنها با اعامل ولتاژ و ایجاد میدان درون نیمه هادی ، جریان عبوری از FET کنترل می‌شود. به همین دلیل ورودی این مدار هیچ کونه اثر بارگذاری بر روی طبقات تقویت قبلی نمی گذارد و امپدانس بسیار بالایی دارد.

فت دارای سه پایه با نهامهای درِین D - سورس S و گیت G است که پایه گیت ، جریان عبوری از درین به سورس را کنترل می نماید. فت ها دارای دو نوع N کانال و P کانال هستند. در فت نوع N کانال زمانی که گیت نسبت به سورس مثبت باشد جریان از درین به سورس عبور می‌کند . FET ها معمولاً بسیار حساس بوده و حتی با الکتریسیته ساکن بدن نیز تحریک می‌گردند. به همین دلیل نسبت به نویز بسیار حساس هستند.

نوع دیگر ترانزیستورهای اثر میدانی MOSFET ها هستند ( ترانزیستور اثر میدانی اکسید فلزی نیمه هادی - Metal-Oxide Semiconductor Field Efect Transistor ) یکی از اساسی ترین مزیت های ماسفت ها نویز کمتر آنها در مدار است.

فت ها در ساخت فرستنده باند اف ام رادیو نیز کاربرد فراوانی دارند. برای تست کردن فت کانال N با مالتی متر ، نخست پایه گیت را پیدا می کنیم. یعنی پایه‌ای که نسبت به دو پایه دیگر در یک جهت مقداری رسانایی دارد و در جهت دیگر مقاومت آن بی نهایت است. معمولاً مقاومت بین پایه درین و گیت از مقاومت پایه درین و سورس بیشتر است که از این طریق می‌توان پایه درین را از سورس تشخیص داد.

]]>
دیود ها 2010-01-19T13:17:04+01:00 2010-01-19T13:17:04+01:00 tag:http://elmirg.mihanblog.com/post/1 روزبه روزبهانی مقدمه دیودها جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می‌‌دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می‌‌دهند. این خاصیت آنها باعث شده بود تا در سالهای اولیه ساخت این وسیله الکترونیکی ، به آن دریچه یا Valve هم اطلاق شود. از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی عبور جریان را از خود ممکن می‌‌سازد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (+ به آند و - به کاتد) آنرا آماده کار کنید. مقدار ولتاژی که باعث می‌شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه یا (forward voltage dro مقدمه دیودها جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می‌‌دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می‌‌دهند. این خاصیت آنها باعث شده بود تا در سالهای اولیه ساخت این وسیله الکترونیکی ، به آن دریچه یا Valve هم اطلاق شود. از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی عبور جریان را از خود ممکن می‌‌سازد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (+ به آند و - به کاتد) آنرا آماده کار کنید. مقدار ولتاژی که باعث می‌شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه یا (forward voltage drop) نامیده می‌شود که چیزی حدود 0.6 تا 0.6 ولت می‌‌باشد.



img/daneshnameh_up/a/ac/diode-2.gif

ولتاژ معکوس

هنگامی که شما ولتاژ معکوس به دیود متصل می‌‌کنید (+ به کاتد و - به آند) جریانی از دیود عبور نمی‌کند، مگر جریان بسیار کمی که به جریان نشتی یا Leakage معرف است که در حدود چند µA یا حتی کمتر می‌‌باشد. این مقدار جریان معمولآ در اغلب مدارهای الکترونیکی قابل صرفنظر کردن بوده و تأثیر در رفتار سایر المانهای مدار نمی‌گذارد. اما نکته مهم آنکه تمام دیودها یک آستانه برای حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژ معکوس بیش از آن شود دیود می‌‌سوزد و جریان را در جهت معکوس هم عبور می‌‌دهد. به این ولتاژ آستانه شکست یا Breakdown گفته می‌شود.



img/daneshnameh_up/6/68/diode-1.gif

دسته بندی دیودها

در دسته بندی اصلی ، دیودها را به سه قسمت اصلی تقسیم می‌‌کنند، دیودهای سیگنال (Signal) که برای آشکار سازی در رادیو بکار می‌‌روند و جریانی در حد میلی آمپر از خود عبور می‌‌دهند، دیودهای یکسو کننده (Rectifiers) که برای یکسو سازی جریانهای متناوب بکار برده می‌‌شوند و توانایی عبور جریانهای زیاد را دارند و بالاخره دیودهای زنر (Zener) که برای تثبیت ولتاژ از آنها استفاده می‌شود.

اختراع دیود پلاستیکی (plastic diode)

محققان فیزیک دانشگاه اوهایو (Ohio State University) توانستند دیود تونل پلیمری اختراع کنند. این قطعه الکترونیکی منجر به ساخت نسل آینده حافظه‌های پلاستیکی کامپیوتری و چیپهای مدارات منطقی خواهد شد. این قطعات کم مصرف و انعطاف پذیر خواهند بود. ایده اصلی از سال 2003 که یک دانشجوی کارشناسی دانشگاه اوهایو ، سیتا اسار ، شروع به طراحی سلول خورشیدی پلاستیکی نمود بوجود آمد. تیم پژوهشی توسط پاول برگر (Paul Berger) ، پروفسور الکترونیک و مهندسی کامپیوتر و همچنین پروفسور فیزیک دانشگاه اوهایو رهبری می‌شود.
]]>