تعریف ولتاژ و جریان و مقاومت

مقدمه

با ورود به دنیای الکترونیک، با سه مفهوم جریان، ولتاژ و مقاومت مواجه می‌ شویم که درک آن ها برای هرگونه فعالیت در حوزه ‌های مهندسی برق و الکترونیک بسیار لازم و ضروری است. جریان، مقاومت و ولتاژ سه کمیت فیزیکی هستند، که به واسطه آن ها می ‌توانیم عملکرد تجهیزات و دستگاه های مختلف را تحلیل نماییم. در ادامه این مطالب، با مفهوم کلی و تعریف ولتاژ، جریان و مقاومت به طور جامع آشنا خواهید شد و به اهمیت کاربرد این سه کمیت در زندگی روزمره پی خواهید برد. هدف اصلی این مقاله، درک اساسی از ولتاژ، جریان و مقاومت و همچنین بررسی نحوه ارتباط آنها با یکدیگر است.

شرکت فنی و مهندسی راد الکتریک به عنوان یکی از بزرگترین عرضه‌ کنندگان قطعات الکتریکی در ایران است که انواع مقاومت‌ ها را با برند های معتبر جهانی از جمله مقاومت هیت سینک دار آرکول Arcol انگلیس، مقاومت سرامیکی او تی کا CCCP OTK روسیه، مقاومت سیمی اهمیت OHMITE آمریکا، مقاومت متغیر CCCP OTK او تی کا روسیه، مقاومت رئوستا گلداستار GOLDSTAR کره، مقاومت فلزی تسلا TESLA آلمان، مقاومت ترمز آلومینیومی گلداستار GOLDSTAR کره، مقاومت شنت جریان DC او تی کا، جعبه مقاومت، جعبه سلف و جعبه خازن گلداستار Goldstar کره و … با تضمین کیفیت و قیمت مناسب ارائه می‌ نماید.

خواهشمند است برای خرید انواع مقاومت با بهترین کیفیت و قیمت ارزان تنها کافی است که با شماره تلفن درج شده در قسمت زیر با کارشناسان مجرب ما جهت دریافت مشاوره رایگان تماس حاصل فرمایید.

  تلفن تماس : 02136614690        موبایل :  09123118834   

تعریف ولتاژ، جریان و مقاومت

تعریف و مفهوم جریان، ولتاژ و مقاومت از اساسی ‌ترین و حیاتی ‌ترین مباحث در مهندسی برق و الکترونیک محسوب می شوند. درک صحیح این مفاهیم، نقش بسزایی در تحلیل و طراحی مدارهای الکتریکی و الکترونیکی ایفا می‌ کند. در ادامه به تعریف هر یک از این مفاهیم به زبان ساده و کاربردی همراه با مثال می پردازیم.

1. جریان (Current)

در مباحث تعریف ولتاژ، جریان و مقاومت، ابتدا جریان را تعریف خواهیم کرد. جریان الکتریکی به حرکت بارهای الکتریکی (الکترون‌ ها) در یک مسیر هدایت شده مانند سیم یا مدار الکتریکی گفته می شود. واحد اندازه‌ گیری جریان برحسب آمپر (A) سنجیده می شود که نشان دهنده میزان بار الکتریکی است که در واحد زمان از یک نقطه مشخصی در مدار عبور می ‌کند. به طور مثال، با روشن کردن یک لامپ، جریان برق از سیم ها عبور کرده و موجب روشن شدن لامپ می شود. هر چه مقدار این جریان عبوری از این لامپ بیشتر باشد، به مراتب درجه روشنایی لامپ نیز بیشتر خواهد بود.

2. ولتاژ (Voltage)

ولتاژ (Voltage) که به آن اختلاف پتانسیل الکتریکی گفته می شود، یکی از مفاهم اساسی در مهندسی برق و الکترونیک است. ولتاژ، در واقع نیروی محرکه ای است که باعث حرکت بارهای الکتریکی (الکترون‌ ها) در یک مدار می شود. واحد سنجش ولتاژ برحسب ولت (V) است. به عبارت ساده تر، ولتاژ، اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه در یک مدار می باشد. برای مثال، اگر مدار الکتریکی را مانند یک سیستم لوله ‌کشی آب در نظر بگیریم، ولتاژ مانند فشار آب است که باعث می‌ شود آب در لوله جریان پیدا کند.

3. مقاومت (Resistor)

مقاومت، خاصیتی است که در برابر حرکت بارهای الکتریکی (جریان) مقاومت کرده و آن را محدود می کند. به عبارت ساده تر، محدود کردن جریان الکتریکی و ایجاد افت ولتاژ در مدار برعهده مقاومت می باشد که با واحد اهم اهم (Ω) اندازه‌ گیری می‌شود. مقاومت در مدارهای الکتریکی مانند یک شیر کنترل جریان آب عمل می ‌کند که می ‌تواند میزان شدت جریان آب را کم یا زیاد نماید.

تعریف ولتاژ، جریان و مقاومت، سه مفهوم اصلی و اساسی در پایه‌ های الکترونیک و مهندسی برق هستند که با دانستن این سه مفاهیم و رابطه بین آن ها می توانید درک بهتری از مدارهای الکتریکی و نحوه عملکرد آن‌ ها داشته باشید. اگر قصد خرید مقاومت فلزی و یا سایر مقاومت های الکتریکی را دارید، می توانید به صورت حضوری و یا به صورت آنلاین از فروشگاه اینترنتی راد الکتریک، محصول مورد نظر خود را انتخاب و خریداری نمایید. راد الکتریک، طیف وسیعی از انواع مقاومت‌ های صنعتی نظیر مقاومت ولتاژ بالا (وات بالا)، مقاومت صنعتی سرامیکی، مقاومت رئوستا، مقاومت شنت DC، مقاومت طلایی، مقاومت سیمی، مقاومت ترمز اینوتر و غیره را همراه با مشخصات فنی مختلف ارائه می دهد که برای انواع پروژه‌ های الکتریکی مناسب می باشند. وب سایت راد الکتریک، دارای یک بخش جامع برای فروش مقاومت است. شما می توانید با جستجوی مشخصات فنی مورد نظر خود، مقاومت مورد نیازتان را پیدا کنید. جهت اطلاع از قیمت و خرید مقاومت‌ الکتریکی، می توانید با متخصصین ما در ارتباط باشید. کارشناسان راد الکتریک آمادهٔ ارائهٔ مشاوره در زمینهٔ انتخاب مقاومت متناسب با پروژهٔ شما هستند.

مقاومت الکتریکی و رابطه آن با ولتاژ چیست؟

مقاومت الکتریکی، خاصیتی از یک مواد است که باعث محدود کردن جریان الکتریکی می شود و طبق قانون اهم، با ولتاژ رابطهٔ مستقیم دارد. مقاومت الکتریکی یکی از مولفه‌ های قانون اهم است که در مدارات الکتریکی نقش بسزایی را ایفا می کند. چنانچه جریان ثابت باشد، افزایش مقدار مقاومت، به افزایش ولتاژ منجر خواهد شد و اگر ولتاژ ثابت باشد، افزایش مقاومت، باعث کاهش جریان می شود. بنابراین نحوه قرارگیری مقاومت ها در مدار (به صورت سری یا موازی) نیز بر چگونگی توزیع ولتاژ و جریان تأثیر می گذارد. مقاومت، با اهم (Ω) اندازه گیری می شود.

رابطه بین جریان، ولتاژ و مقاومت

جریان، ولتاژ و مقاومت دارای یک رابطه ساده می باشند که علم فیزیک بسیار پرکاربرد است. رابطه‌ بین ولتاژ، جریان و مقاومت در یک مدار الکتریکی را قانون اهم توصیف می کند و ابزاری بسیار مهم برای تحلیل و طراحی مدارهای الکتریکی به شمار می رود. اهم را با نماد اختصاری (Ω) در یک رابطه نمایش می دهند. در قانون اهم V نمایانگر ولتاژ (برحسب ولت)، I جریان (برحسب آمپر) و R مقاومت (برحسب اهم) می باشد. این قانون، نشان می دهد که ولتاژ نیروی محرکه جریان الکتریکی است و مقاومت، مانعی در برابر عبور جریان می باشد و به 3 شکل مختلف زیر بیان می گردد.

1. محاسبه ولتاژ برحسب ولت: اگر جریان و مقاومت مشخص باشد، می توان ولتاژ را محاسبه کرد. (V=I*R)
2. محاسبه جریان برحسب آمپر: اگر ولتاژ و مقاومت یک مدار مشخص باشد، می توان جریان را محاسبه کرد. ( I=V/R)
3. محاسبه مقاومت برحسب اهم: اگر ولتاژ و جریان مشخص باشد، می‌توان مقاومت را محاسبه کرد. ( R= V/I)

رابطه بین جریان، ولتاژ و مقاومت به وضوح نشان می‌ دهد که تغییرات در ولتاژ، جریان و مقاومت چگونه بر یکدیگر تأثیر می‌ گذارند و چگونه هرگونه تغییر در یکی از این عوامل می‌تواند بر سایر پارامترها اثر بگذارد.

قانون اهم چیست؟

قانون اهم، یکی از اساسی ترین و مهم ترین قوانین در مهندسی برق و فیزیک محسوب می شود. در واقع، قانون اهم بیان می کند که در یک مدار الکتریکی، ولتاژ با جریان و مقاومت رابطه مستقیم دارد. این قانون به افتخار فیزیکدان آلمانی گئورگ اهم (Georg Ohm) نام گذاری شده است. چنانچه مقاومت ثابت باشد، افزایش ولتاژ باعث افزایش جریان می شود. اما اگر ولتاژ ثابت باشد، افزایش مقاومت باعث کاهش جریان می گردد.

منظور از ولتاژ چیست؟

در ادامه مبحث تعریف ولتاژ، جریان و مقاومت از مهمترین آیتمی که به معرفی آن می پردازیم، ولتاژ یا اختلاف پتانسیل الکتریکی است. ولتاژ (Voltage) در واقع نیروی محرکه ای است که الکترون ها را در یک مدار الکتریکی به حرکت در می آورد و باعث ایجاد جریان الکتریکی در مدار می شود. برای درک بهتر مفهوم ولتاژ، می توان از تشبیه‌ فشار آب در لوله مثال زد. فرض کنید ولتاژ مانند فشار آب در یک لوله است. هرچه فشار آب بیشتر باشد، جریان آب قوی تر خواهد بود. به طور دقیق تر می توان گفت که ولتاژ (Voltage) یا اختلاف پتانسیل الکتریکی، برابر با میزان انرژی لازم برای انتقال واحد بار الکتریکی بین دو نقطه در یک میدان الکتریکی است. واحد سنجش ولتاژ (Voltage)، براساس ولت (V) اندازه گیری می شود. ولتاژ می تواند به دو صورت AC (متناوب) و DC (مستقیم) باشد. ولتاژ، یکی از مفاهیم اساسی در و مهندسی برق و الکترونیک است و درک بهتر آن برای تحلیل و طراحی مدارهای الکتریکی بسیار حائز اهمیت است.

جریان الکتریکی چیست؟

همانطور که در مباحث بالا به آن اشاره شد، جریان الکتریکی به حرکت بارهای الکتریکی (تعداد الکترون ها ) در طول یک مدار شناخته می شود. به زبان ساده تر، هر چه میزان جریان بیشتر باشد، یعنی الکترون ها با سرعت بالاتری در مدار حرکت می کنند. مقدار جریان الکتریکی را با نماد A (آمپر) نمایش می دهند. جریان ها به دو دسته اصلی جریان مستقیم (DC) و جریان متناوب (AC) تقسیم می شوند. جریان مستقیم (DC)، جریانی است الکترون های موجود در مدار همواره در یک جهت حرکت می کنند مانند جریان خروجی از باتری‌ها یا منابع تغذیه DC. اما در جریان متناوب (AC)، برخلاف جریان مستقیم، جهت حرکت الکترون ها همواره درحال تغییر است. مانند نیروگاه های برق به عنوان منبع اصلی تامین نیرو در جریان های AC شناخته می شوند.

خواهشمند است برای خرید مقاومت با بهترین کیفیت و قیمت ارزان تنها کافی است که با شماره تلفن درج شده در قسمت زیر با کارشناسان مجرب ما جهت دریافت مشاوره رایگان تماس حاصل فرمایید.

  تلفن تماس : 02136614690        موبایل :  09123118834   

عوامل مؤثر بر جریان الکتریکی

• ولتاژ: با فرض ثابت ماندن مقاومت، افزایش ولتاژ، افزایش جریان را در پی خواهد داشت. این رابطه، مطابق با قانون اهم (V=IR) تعریف می شود.
• مقاومت: در صورتی که ولتاژ در یک مدار الکتریکی ثابت بماند، افزایش میزان مقاومت، منجر به کاهش جریان عبوری از آن مدار خواهد شد.

رابطه مقاومت با توان

رابطه بین مقاومت و توان، رابطه ای مستقیم و مهم در مدارهای الکتریکی است. در واقع این رابطه، نشان می دهد که چگونه یک مقاومت، انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل می کند. در طراحی مدارهای الکتریکی، توجه به این روابط و توان نامی مقاومت ها بسیار اهمیت دارد. درک بهتر این رابطه مستلزم شناخت مفاهیم توان الکتریکی و قانون اهم است. توان الکتریکی (P)، بیانگر میزان مصرف یا تولید انرژی الکتریکی در واحد زمان است و با واحد وات (W) سنجیده می شود. مقاومت یا قانون اهم بیانگر رابطه بین ولتاژ (V)، جریان (I) و مقاومت (R) می باشد.

توان الکتریکی با استفاده از فرمول‌ های زیر محاسبه می‌ شود:

P = V * I: توان برابر است با حاصل ضرب ولتاژ (V) در جریان (I).
P = I² * R: توان برابر است با حاصل ضرب مربع جریان (I) در مقاومت (R).
P = V² / R: توان برابر است با حاصل ضرب مربع ولتاژ (V) تقسیم بر مقاومت (R).

که در آن:

P: توان الکتریکی (بر حسب وات)
V: ولتاژ (بر حسب ولت)
I: جریان الکتریکی (بر حسب آمپر)
R: مقاومت الکتریکی (بر حسب اهم)

با ترکیب قانون اهم و تعریف توان، می توان رابطه های مختلفی بین توان و مقاومت به دست آورد:

1. توان برحسب ولتاژ و مقاومت

اگر جریان (I) را از قانون اهم (I = V/R) در فرمول توان (P = V * I) جایگذاری کنیم، به رابطه زیر می رسیم:

P = V² / R

این فرمول، بیانگر آن است که با ثابت بودن ولتاژ (V) در یک مدار الکتریکی، افزایش مقدار مقاومت (R) به کاهش میزان توان (P) منجر خواهد شد. به همین ترتیب، کاهش مقدار مقاومت، افزایش توان را در پی خواهد داشت.

2. توان بر حسب جریان و مقاومت

با جایگذاری مقدار ولتاژ (V) از قانون اهم (V = I * R) در فرمول محاسبه توان (P = V * I)، رابطهٔ زیر حاصل می شود.

P = I² * R

این رابطه، نشان دهنده آن است که در شرایطی که مقدار جریان (I) ثابت باشد، بین مقاومت (R) و توان (P) رابطه ای مستقیم وجود دارد، یعنی افزایش مقدار مقاومت، منجر به افزایش توان خواهد شد و به طور مشابه، کاهش مقاومت، کاهش توان را به دنبال دارد.

رابطه شدت جریان و مقاومت الکتریکی

بین شدت جریان الکتریکی و میزان مقاومت در یک مدار، رابطه ای معکوس وجود دارد. به بیان دقیق تر، اگر ولتاژ اعمال شده ثابت باشد، افزایش مقاومت، منجر به کاهش جریان می شود و با کاهش مقاومت، جریان افزایش می یابد. این رابطه در تحلیل و طراحی مدارهای الکتریکی، به واسطه قانون اهم، به خوبی توصیف می شود.

فرمول محاسبه مقاومت الکتریکی

میزان مقاومت الکتریکی یک ماده به عوامل فیزیکی نظیر طول، سطح مقطع و جنس ماده بستگی دارد. برای محاسبه مقدار مقاومت، از رابطه زیر استفاده می‌شود

R=ρ(L/A)

R: مقاومت الکتریکی (بر حسب اهم، Ω)
ρ: مقاومت ویژه ماده (بر حسب اهم‌متر، Ω·m)
L: طول ماده (بر حسب متر، m)
A: سطح مقطع ماده (بر حسب متر مربع، m²)

تفاوت مقاومت و ولتاژ

مقاومت و ولتاژ دو مفهوم اساسی در مهندسی برق و الکترونیک هستند که هر کدام نقش متفاوتی در مدارهای الکتریکی ایفا می‌ کنند. از تفاوت اصلی مقاومت و ولتاژ، نقش آن در مدار الکتریکی است، مقاومت مانند یک مانع عمل کرده و جریان الکتریکی را محدود می کند، درحالی که ولتاژ، نیروی محرکه ‌ای است که جریان را ایجاد می ‌کند. مقاومت را با واحد اهم (Ω) و ولتاژ را با واحد ولت (V) نشان می دهند. از دیگر تفاوت ولتاژ و مقاومت این است که مقاومت با جریان رابطه معکوس دارد. اگر ولتاژ ثابت باشد، افزایش مقاومت باعث کاهش جریان می ‌شود. اما ولتاژ با جریان رابطه مستقیم دارد. به طوری که اگر مقاومت ثابت باشد، با افزایش ولتاژ، جریان افزایش می یابد. در مدارهای الکتریکی مقاومت را با نماد R و ولتاژ را با نماد ولت (V) نمایش می دهند.

خواهشمند است برای دریافت قیمت و خرید مقاومت الکتریکی با بهترین کیفیت و قیمت ارزان، کافی است که با شماره تلفن درج شده در قسمت زیر با کارشناسان مجرب ما جهت دریافت مشاوره رایگان تماس حاصل فرمایید.

  تلفن تماس : 02136614690        موبایل :  09123118834 

چگونه با مقاومت، ولتاژ را کاهش دهیم؟

دومین آیتمی که در مباحث ولتاژ، جریان و مقاومت آن را معرفی خواهیم کرد، مقاومت الکتریکی است. مقاومت مانند مانعی در برابر عبور جریان الکتریکی می باشد. استفاده از مقاومت برای کاهش ولتاژ روشی ساده و ارزان است، اما محدودیت‌هایی دارد. در مواردی که نیاز به ولتاژ دقیق و پایدار است، استفاده از رگولاتورهای ولتاژ یا مبدل ‌های DC-DC توصیه می ‌شود. قبل از استفاده از مقاومت برای افت ولتاژ، حتماً توان مقاومت و تأثیر تغییرات بار بر ولتاژ خروجی را در نظر بگیرید. با قرار دادن یک مقاومت در مسیر یک مدار الکتریکی، باعث محدود کردن جریان الکتریکی می شود. مطابق قانون اهم، از آنجا که شدت جریان الکتریکی (I) در یک مدار، با ولتاژ (V) رابطه‌ ای مستقیم و با مقاومت (R) رابطه ‌ای معکوس دارد. بنابراین، افزایش مقاومت مدار، در صورت ثابت ماندن ولتاژ منبع، منجر به کاهش شدت جریان خواهد شد. هرچه مقدار مقاومت بیشتر باشد، افت ولتاژ در دو سر آن نیز افزایش می ‌یابد. این افزایش مقاومت می‌ تواند ناشی از عوامل مختلفی مانند افزایش بار الکتریکی، استفاده از انرژی بیشتر برای تغذیه تجهیزاتی مانند لامپ ‌ها، اتصالات اضافی و نامناسب، قطعات معیوب یا استفاده از سیم‌ ها و هادی‌ هایی با مقاومت بالا باشد.

کاربرد ولتاژ، جریان و مقاومت

مفاهیم جریان، ولتاژ و مقاومت، از ارکان اصلی دانش الکتریسیته هستند که نقش اساسی در طراحی، بررسی و کارکرد مدارهای الکتریکی و الکترونیکی ایفا می کنند. در ادامه به کاربردهای هر یک از این مفاهیم می‌ پردازیم.

1. کاربرد ولتاژ (Voltage)

ولتاژ یا اختلاف پتانسیل الکتریکی، نیرویی است که باعث ایجاد جریان الکتریکی می شود و از کاربرد های آن را می توان به تأمین انرژی الکتریکی مانند ولتاژ منبع تغذیه (مانند باتری یا پریز برق)، کنترل و تنظیم عملکرد دستگاه‌ ها، انتقال انرژی مانند خطوط انتقال برق برای کاهش تلفات انرژی اشاره نمود.

2. کاربرد جریان (Current)

جریان الکتریکی به معنای حرکت بارهای الکتریکی در یک مسیر هادی اشاره دارد. از کاربرد های جریان عبارتند از: تأمین انرژی برای دستگاه‌ ها مانند روشن‌کردن یک LED، اندازه‌ گیری و کنترل عملکرد تجهیزات مانند استفاده از آمپرمتر برای اندازه‌گیری جریان در مدار، گرمایش و نور مانند لامپ‌های رشته ای یا بخاری‌های برقی

3. کاربرد مقاومت (Resistance)

مقاومت، برای محدود‌ کردن جریان در مدار استفاده می ‌شود. از کاربرد های مقاومت شامل کنترل جریان، تقسیم ولتاژ، تولید گرما، محافظت از مدار می باشد.

استاندارد های رایج مربوط به جریان، ولتاژ و مقاومت

استانداردهای مربوط به تعریف ولتاژ، جریان و مقاومت در مدارهای الکتریکی شامل استانداردهایی برای اندازه‌ گیری، ایمنی و مشخصات فنی تجهیزات الکتریکی می باشد. در موارد زیر به برخی از این استانداردها اشاره شده است:

• استاندارد جریان الکتریکی (Current)

آمپر (A): واحد اندازه گیری جریان الکتریکی آمپر (A) است که نشان دهنده تعداد الکترون هایی است که در یک ثانیه از یک مقطع مشخص در مدار عبور می‌ کنند. جریان معمولاً در رابطه با نماد I نمایش داده می شود.

• استاندارد ولتاژ (Voltage)

ولت (V): واحد سنجش ولتاژ، ولت (V) است که نشان دهنده اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه در یک مدار است. این اختلاف پتانسیل، عامل ایجاد جریان الکتریکی می باشد. ولتاژ در تعریف رابطه، با نماد V نمایش داده می شود.

• استاندارد مقاومت (Resistance)

اهم (Ω): واحد اندازه گیری مقاومت، اهم (Ω) است که نشان دهنده میزان مقاومتی است که در برابر عبور جریان الکتریکی از خود نشان می ‌دهد. مقاومت باعث می ‌شود که جریان الکتریکی محدود شود. مقاومت در تعریف رابطه، با نماد R نمایش داده می شود.

این استانداردهای مربوط به جریان، ولتاژ و مقاومت سه مفهوم پایه ‌ای و اساسی در الکترونیک و الکتریسیته هستند که برای درک و تحلیل مدارهای الکتریکی بسیار حائز اهمیت می باشند. استانداردهای بین ‌المللی و ملی مربوط به جریان، ولتاژ و مقاومت و سایر مفاهیم الکترونیکی و الکتریکی، نقش مهمی درایجاد هماهنگی، ایمنی و کیفیت در صنایع مرتبط ایفا می ‌کنند. این استانداردها توسط سازمان‌ های معتبری مانندISO (سازمان بین‌المللی استاندارد)، IEC (کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیکی)، IEEE (موسسه مهندسان برق و الکترونیک)، ANSI (موسسه ملی استاندارد آمریکا) و سایر سازمان‌ های ملی و بین ‌المللی تدوین و ارائه می‌ شوند.

کلام آخر

مفاهیم جریان، ولتاژ و مقاومت، که اغلب در مباحث فیزیک مورد بررسی قرار می‌ گیرند، نقشی حیاتی در زندگی روزمره ما ایفا می ‌کنند. زیرا عملکرد بسیاری از دستگاه ‌ها و تجهیزات مورد استفاده ما، مبتنی بر این سه کمیت و روابط حاکم بین آن‌ها می باشد. هرگونه تغییر غیرمعمول در یکی از این کمیت ‌ها، منجر به تغییر در سایرین و بروز اختلال در عملکرد دستگاه ‌ها خواهد شد. به منظور محاسبه جریان الکتریکی در یک مدار، توان و مقاومت، ضروری است که با مفهوم ولتاژ و جریان و قانون اهم که اساسا روابط بین جریان، ولتاژ و مقاومت را تعیین می‌کند، آشنایی داشته باشید.