جریان الکتریکیجریان الکتریکی و مدارهای جریان مستقیمفیزیک سوم دبیرستانفیزیک یازدهم

نیروی محرکه ی الکتریکی

منبع نیروی محرکه ی الکتریکی : وسیله ایست که با انجام کار روی بار الکتریکی ، اختلاف پتانسیل را ثابت نگه می دارد .

ph3 s3 jaryan movaled00 نیروی محرکه ی الکتریکی

نیروی محرکه ی الکتریکی (emf) : عبارت است از کاری که روی واحد بار مثبت انجام می شود تا آن را از پایانه ای با پتانسیل کمتر به پایانه ای با پتانسیل بیشتر ببرد .

یکای کمیت نیروی محرکه ی الکتریکی همان یکای اختلاف پتانسیل الکتریکی یعنی ولت است .

منبع نیروی محرکه ی الکتریکی را در مدارها به صورت زیر نشان می دهند :

ph3 s3 jaryan movaled01 نیروی محرکه ی الکتریکی

و اختلاف پتانسیل الکتریکی دو سر مولد از رابطه زیر بدست می آید :

ph3 s3 jaryan movaled02 نیروی محرکه ی الکتریکی

که در این رابطه r مقاومت درونی مولد است و I شدت جریانی است که مولد ایجاد کرده است . و جمله ی Ir ، افت پتانسیل در مولد است .

البته در صورتی که جریان اصلی مدار در خلاف جهت جریان مولدی باشد ، اختلاف پتانسیل آن از رابطه زیر بدست می آید :

ph3 s3 jaryan movaled03 نیروی محرکه ی الکتریکی

با توجه به اینکه هر مولد دارای مقاومت درونی است و در آن افت پتانسیل روی می دهد ، می توان برای آن بازده تعریف کرد :

ph3 s3 jaryan movaled04 نیروی محرکه ی الکتریکی

اگر یک مدار تک حلقه مطابق شکل زیر داشته باشیم که در آن R مقاومت معادل مدار است :

ph3 s3 jaryan movaled05 نیروی محرکه ی الکتریکی

جریان در این مدار از رابطه زیر بدست می آید :

ph3 s3 jaryan movaled06 نیروی محرکه ی الکتریکی

نمودار تغییرات اختلاف پتانسیل دو سر مولد بر حسب جریان گذرنده از آن به صورت زیر خواهد بود :

ph3 s3 jaryan movaled07 نیروی محرکه ی الکتریکی

مثال ۱ :

ph3 s3 jaryan movaled08 نیروی محرکه ی الکتریکی

حل مثال ۱ :

ph3 s3 jaryan movaled09 نیروی محرکه ی الکتریکی

توان مفید مولد از رابطه ی زیر بدست می آید :

ph3 s3 jaryan movaled10 نیروی محرکه ی الکتریکی

جمله اول این رابطه ، توان تولیدی مولد است و جمله دوم توان تلف شده توسط مقاومت درونی مولد است .

در صورتی که جریان اصلی مدار در جهت جریان مولد نباشد ، این رابطه به صورت زیر خواهد بود :

ph3 s3 jaryan movaled11 نیروی محرکه ی الکتریکی

در واقع می توان گفت این مولد از مدار انرژی می گیرد . همانند زمانی که باتری موبایل خود را شارژ می کنید ، چنین اتفاقی می افتد و باتری از مدار اصلی انرژی می گیرد .

مثال۲ : در مدار شکل زیر ، توان هر یک از اجزای مدار را حساب کنید :

ph3 s3 jaryan movaled12 نیروی محرکه ی الکتریکی

حل مثال ۲ :

ph3 s3 jaryan movaled13 نیروی محرکه ی الکتریکی

نمودار توان مفید مولد بر حسب جریان گذرنده از آن :

ph3 s3 jaryan movaled14 نیروی محرکه ی الکتریکی

نکته : همانطوری که اثبات کردیم ، زمانی توان مفید بیشینه را خواهیم داشت که مقاومت معادل مدار برابر مقاومت درونی مولد باشد .

مثال ۳ :

ph3 s3 jaryan movaled15 نیروی محرکه ی الکتریکی

حل مثال ۳ :

ph3 s3 jaryan movaled16 نیروی محرکه ی الکتریکی

تمرین ۱ : در مدار شکل روبرو :

الف) اگر ولت سنج ۱۴ ولت را نشان دهد ، آمپرسنج چه عددی را نشان می دهد ؟

ب) توان ورودی به باتری E1 چند وات است ؟

ph3 s3 jaryan movaled17 نیروی محرکه ی الکتریکی

تمرین ۲: در مدار شکل زیر ، شدت جریان در جهت نشان داده شده ۲ آمپر است .

الف) نیروی محرکه E2 چند ولت است ؟

ب) توان خروجی مولد E1 چند وات است ؟

ph3 s3 jaryan movaled18 نیروی محرکه ی الکتریکی

تمرین ۳: در مدار روبرو ، مقاومت R چند اهم باشد تا توان مفید مولد بیشینه شود ؟

ph3 s3 jaryan movaled19 نیروی محرکه ی الکتریکی

تمرین ۴: در مدار مقابل وات سنج چند ولت را نشان می دهد ؟

ph3 s3 jaryan movaled20 نیروی محرکه ی الکتریکی

تمرین ۵: در مدار شکل زیر، اگر نیروی محرکه مولد ۵ برابر افت پتانسیل داخل باتری باشد. نسبت مقاومت خارجی مولد به مقاومت داخلی ، R/r کدام است؟

ph3 s3 jaryan movaled21 نیروی محرکه ی الکتریکی

تمرین ۶: در شکل مقابل مقاومتR  را تغییر می دهیم. وقتی آمپرسنج ۲A را نشان می دهد ولت سنج ۲۰ ولت و وقتی آمپرسنج ۳A را نشان می دهد ولت سنج ۱۸ ولت را نشان می دهد. نیروی محرکه ی مولد چند ولت است؟

ph3 s3 jaryan movaled22 نیروی محرکه ی الکتریکی

تمرین ۷: در مدار مقابل ولت سنج چند ولت را نشان می دهد؟

ph3 s3 jaryan movaled23 نیروی محرکه ی الکتریکی

تمرین ۸: در مدار روبه‌رو، اگر توان تلف شده در مقاومت درونی مولد برابر ۸ وات باشد، مقاومت R چند اهم است؟

ph3 s3 jaryan movaled24 نیروی محرکه ی الکتریکی

حل تمرینات نیروی محرکه ی الکتریکی :

برچسب ها


کبیری

مصطفی کبیری کناری متولد سال ۱۳۶۷ در شهرستان فریدونکنار (استان مازندران) ، دبیر فیزیک دبیرستان های شهرستان کلاردشت با سوابق تحصیلی کارشناسی رشته دبیری فیزیک در دانشگاه مازندران و کارشناسی ارشد فیزیک حالت جامد در دانشگاه تربیت مدرس تهران هستم . هدف از ایجاد این سایت برای من ، ایجاد یک محیطی آموزشی کارآمد است که در آن دانش آموزان بتوانند فیزیک را به صورت پایه ای و مفهومی بیاموزند .

مطالب مشابه

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن