نکات کلیدی
1. برق: نیرویی فرار اما قدرتمند
برق چیست؟ هیچ‌کس نمی‌داند.
تعریف ناشناخته. با وجود استفاده گسترده از برق، ماهیت بنیادی آن همچنان مبهم باقی مانده است. دانشمندان اولیه تنها می‌توانستند آن را از طریق اثراتش توصیف کنند، مانند جاذبه، دافعه، نمایش‌های نوری و تغییرات شیمیایی. با این حال، این نیروی مرموز به یک عنصر ضروری در زندگی مدرن تبدیل شده است.
نمودهای قدرت. قدرت برق در پدیده‌های مختلف مشهود است:
- رعد و برق: نمایشی دراماتیک از تخلیه الکتروستاتیک.
- برق حیوانی: توانایی برخی موجودات مانند ماهی‌های الکتریکی برای تولید شوک‌های با ولتاژ بالا.
- کاربردهای صنعتی: از تأمین انرژی ماشین‌آلات تا تسهیل ارتباطات، برق فرآیندهای بی‌شماری را به حرکت درمی‌آورد.
علمی در حال رشد. در حالی که اصول بنیادی برق در حال شکل‌گیری بود، اصطلاحات و درک ماهیت آن هنوز در حال تکامل بود. کشف الکترون هنوز پنج سال دیگر به وقوع نپیوسته بود زمانی که این کتاب منتشر شد.
2. اندازه‌گیری مطلق در مقابل نسبی: تعریف کمیت‌های الکتریکی
یک گالوانومتر اگر به‌طور مستقیم برای خواندن آمپر یا ولت تنظیم شده باشد، خوانش‌های مطلق ارائه می‌دهد؛ در غیر این صورت، می‌توان با "کالیبراسیون" آن را به‌طور عملی به همین شکل تنظیم کرد.
واحدهای ثابت. اندازه‌گیری‌های مطلق به واحدهای ثابت کمیت وابسته‌اند و راهی استاندارد برای کمی‌سازی پدیده‌های الکتریکی فراهم می‌کنند. این در تضاد با اندازه‌گیری‌های نسبی است که تنها رابطه بین خواص الکتریکی مختلف را توصیف می‌کند.
کالیبراسیون کلیدی است. حتی اگر یک ابزار به‌طور مستقیم خوانش‌های مطلق ارائه ندهد، می‌توان آن را برای انجام این کار کالیبره کرد. کالیبراسیون شامل مقایسه خوانش‌های ابزار با استانداردهای شناخته‌شده است که امکان اندازه‌گیری‌های دقیق در واحدهای مطلق را فراهم می‌کند.
نمونه‌هایی از اندازه‌گیری‌های مطلق و نسبی:
- مقاومت نسبی: مقایسه مقاومت یک سیم با دیگری.
- مقاومت مطلق: بیان مقاومت به‌صورت اهم، یک واحد ثابت.
- دما مطلق: دما از صفر مطلق محاسبه می‌شود.
3. برق ساکن: انباشت و جذب
هنگامی که یک جار لایدن شارژ می‌شود، کمی متورم می‌شود و ظرفیت آن افزایش می‌یابد، به‌طوری‌که می‌تواند برای یک اختلاف پتانسیل معین، کمی بیشتر شارژ بگیرد.
بار ساکن. برق ساکن شامل انباشت بار بر روی یک سطح است که یک اختلاف پتانسیل ایجاد می‌کند. این پدیده در عملکرد دستگاه‌هایی مانند جارهای لایدن و سایر خازن‌ها مرکزی است.
جذب الکتریکی. مواد دی‌الکتریک جذب الکتریکی را نشان می‌دهند، جایی که هنگام شارژ کمی متورم می‌شوند و ظرفیت آن‌ها افزایش می‌یابد. این اثر بسته به ماده دی‌الکتریک متفاوت است، به‌طوری‌که برخی مواد مانند شلاک و پارافین جذب کمی نشان می‌دهند، در حالی که دیگر مواد مانند گوتا پرچا و شیشه جذب بیشتری دارند.
مشارکت فارادی. مفهوم جذب الکتریکی به فارادی نسبت داده می‌شود که این پدیده را در مواد دی‌الکتریک مختلف مشاهده کرد. درک جذب الکتریکی برای طراحی خازن‌های ساکن کارآمد بسیار مهم است.
4. برق جاری: جریان انرژی
واحد عملی شدت جریان الکتریکی… اندازه‌گیری جریانی است که توسط یک نیروی الکتروحرکتی یک ولت از طریق یک مقاومت یک اهم تولید می‌شود.
جریان الکتریکی. برق جاری شامل جریان مداوم بار از طریق یک هادی است که توسط یک نیروی الکتروحرکتی هدایت می‌شود. این جریان بار اساس فناوری‌های الکتریکی بی‌شماری است.
آمپر. آمپر، واحد عملی شدت جریان الکتریکی، به‌عنوان جریانی تعریف می‌شود که توسط یک نیروی الکتروحرکتی یک ولت از طریق یک مقاومت یک اهم تولید می‌شود. این واحد راهی استاندارد برای کمی‌سازی جریان بار الکتریکی فراهم می‌کند.
تشبیه آب. جریان الکتریکی می‌تواند به جریان آب تشبیه شود، جایی که نیروی الکتروحرکتی مشابه فشار آب و جریان مشابه نرخ جریان آب است. این تشبیه به درک و تجسم رفتار مدارهای الکتریکی کمک می‌کند.
5. مغناطیس و برق: رابطه‌ای درهم‌تنیده
جریاناتی که فرض می‌شود علت مغناطیس هستند.
نظریه آمپر. مغناطیس به‌طور بنیادی با برق مرتبط است و نظریه آمپر پیشنهاد می‌کند که مغناطیس از جریانات چرخشی در سطح مولکولی ناشی می‌شود. این نظریه چارچوبی برای درک رابطه بین این دو نیرو فراهم می‌کند.
الکترومغناطیس‌ها. الکترومغناطیس‌ها که با عبور جریان از یک سیم‌پیچ ایجاد می‌شوند، ارتباط مستقیم بین برق و مغناطیس را نشان می‌دهند. قدرت یک الکترومغناطیس به تعداد دورهای سیم‌پیچ و جریانی که از آن عبور می‌کند بستگی دارد.
کاربردهای الکترومغناطیس:
- زنگ‌های الکتریکی: از الکترومغناطیس‌ها برای ضربه زدن به زنگ استفاده می‌کنند.
- موتورهای الکتریکی: انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی از طریق نیروهای الکترومغناطیسی تبدیل می‌کنند.
- چسبندگی: چسبندگی بین سطوح آهن به‌دلیل جاذبه الکترومغناطیسی.
6. واحدهای اندازه‌گیری: استانداردسازی مهندسی برق
واحد عملی شدت جریان الکتریکی.
استانداردسازی. واحدهای اندازه‌گیری استاندارد برای کمی‌سازی و مقایسه پدیده‌های الکتریکی ضروری هستند. این واحدها زبان مشترکی برای مهندسان و دانشمندان الکتریکی فراهم می‌کنند.
واحدهای کلیدی:
- آمپر: واحد عملی شدت جریان الکتریکی.
- ولت: واحد عملی نیروی الکتروحرکتی.
- اهم: واحد عملی مقاومت.
- فاراد: واحد عملی ظرفیت الکتریکی.
سیستم CGS. سیستم سانتی‌متر-گرم-ثانیه (CGS) پایه‌ای بنیادی برای واحدهای الکتریکی فراهم می‌کند و آن‌ها را به واحدهای پایه طول، جرم و زمان مرتبط می‌سازد. این سیستم اطمینان از انسجام و سازگاری در اندازه‌گیری‌های الکتریکی را تضمین می‌کند.
7. باتری‌ها: مهار انرژی شیمیایی
ترکیبی از اجزا یا عناصر برای تولید عمل الکتریکی.
شیمی به الکتریسیته. باتری‌ها انرژی شیمیایی را به‌طور مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند و منبعی قابل حمل از قدرت فراهم می‌آورند. این تبدیل به تعامل الکترودها و الکترولیت‌ها وابسته است.
انواع باتری‌ها:
- باتری‌های اولیه: باتری‌های غیرقابل شارژ که جریان را از طریق یک واکنش شیمیایی یک‌بار مصرف تولید می‌کنند.
- باتری‌های ثانویه: باتری‌های قابل شارژ که می‌توانند با معکوس کردن واکنش شیمیایی به حالت اولیه خود بازگردند.
- سلول دانیل: باتری دو مایعه‌ای که به‌خاطر ولتاژ نسبتاً ثابتش شناخته شده است.
- سلول لکلانشه: باتری مدار باز که معمولاً در زنگ‌های در و سایر کاربردهای متناوب استفاده می‌شود.
کاربردهای باتری. باتری‌ها دامنه وسیعی از کاربردها دارند، از تأمین انرژی دستگاه‌های کوچک تا ارائه قدرت پشتیبان برای سیستم‌های حیاتی. قابلیت حمل و توانایی ذخیره انرژی آن‌ها را در فناوری مدرن ضروری می‌سازد.
8. تلگرافی: ارتباط از راه دور
سیستم خواندن صدا در تلگرافی که به‌طور جهانی در سیستم مورس استفاده می‌شود.
انتقال اطلاعات. تلگرافی امکان انتقال اطلاعات را از طریق سیگنال‌های الکتریکی در فواصل طولانی فراهم می‌کند. این فناوری در قرن نوزدهم ارتباطات را متحول کرد.
اجزای کلیدی:
- فرستنده: دستگاهی برای ارسال سیگنال‌های الکتریکی، مانند کلید مورس.
- گیرنده: دستگاهی برای تبدیل سیگنال‌های الکتریکی به پیام‌های قابل خواندن، مانند صداگر یا ضبط‌کننده.
- سیم خط: هادی که سیگنال‌های الکتریکی را بین فرستنده و گیرنده منتقل می‌کند.
کد مورس. کد مورس که شامل نقطه‌ها و خط‌ها است، راهی استاندارد برای رمزگذاری حروف، اعداد و نشانه‌گذاری برای انتقال در خطوط تلگراف فراهم می‌کند. این کد امکان ارتباط مؤثر و قابل اعتماد در فواصل وسیع را فراهم می‌آورد.
9. زنگ‌ها و ایمنی: حفاظت از زندگی و اموال
سیستمی از مدارها با زنگ هشدار که در سراسر یک خانه یا آپارتمان طراحی شده است تا از باز شدن یک پنجره یا در خبر دهد.
سیستم‌های هشدار اولیه. زنگ‌های الکتریکی هشدارهای اولیه‌ای از تهدیدات بالقوه، مانند سرقت و آتش‌سوزی ارائه می‌دهند. این سیستم‌ها به مدارهایی وابسته‌اند که با رویدادهای خاصی مانند باز شدن در یا افزایش دما فعال می‌شوند.
انواع زنگ‌ها:
- زنگ‌های سرقت: ورود غیرمجاز به یک ساختمان را تشخیص می‌دهند.
- زنگ‌های آتش: وجود آتش یا حرارت بیش از حد را تشخیص می‌دهند.
- زنگ‌های سطح آب: تغییرات در سطح آب در مخازن یا بویلرها را نشان می‌دهند.
فیوزهای ایمنی. فیوزهای ایمنی از مدارهای الکتریکی در برابر جریان‌های بیش از حد با ذوب شدن و قطع مدار در صورت افزایش جریان فراتر از سطح ایمن محافظت می‌کنند. این دستگاه‌ها از گرم شدن بیش از حد و آتش‌سوزی‌های احتمالی جلوگیری می‌کنند.
10. اتر: معمایی ماندگار
توضیح پرسل درباره مغناطیس به‌عنوان نتیجه انقباض لورنتس فضا در جهت یک جریان، تسکینی خوشایند از توصیف‌های پیچیده در این کتاب است.
رسانه‌ای فراگیر. مفهوم اتر نورانی به‌عنوان رسانه‌ای برای انتقال نور و سایر پدیده‌های الکترومغناطیسی پیشنهاد شد. این ماده فرضی تصور می‌شد که تمام فضا را پر کرده است.
خصوصیات اتر. اتر به‌عنوان ماده‌ای با خصوصیات زیر تصور می‌شد:
- الاستیسیته بالا: اجازه‌دهنده انتشار امواج.
- چگالی کم: ارائه حداقل مقاومت در برابر حرکت اجسام.
- فراگیری: پر کردن تمام فضا، از جمله خلاها.
زوال اتر. در حالی که اتر یک مفهوم غالب در فیزیک قرن نوزدهم بود، آزمایش‌های بعدی، مانند آزمایش میشل‌سون-مورلی، به وجود آن شک کردند. فیزیک مدرن به‌طور عمده مفهوم اتر را رها کرده و توضیحات جایگزینی برای انتقال تابش الکترومغناطیسی ارائه داده است.
آخرین به‌روزرسانی::
نقد و بررسی
کتاب فرهنگ‌نامه استاندارد برق نظرات متفاوتی را به خود جلب کرده و میانگین امتیاز آن ۳.۰۹ از ۵ ستاره است. برخی از خوانندگان این کتاب را به عنوان یک سند تاریخی جذاب می‌دانند و از اصطلاحات قدیمی و تحول آن‌ها قدردانی می‌کنند. آن‌ها بینش‌هایی را که این کتاب در مورد ریشه‌های مفاهیم و زبان الکتریکی ارائه می‌دهد، ارزشمند می‌شمارند. این کتاب به عنوان نگاهی جالب به روزهای ابتدایی مهندسی برق تلقی می‌شود و دیدگاه منحصر به فردی را در مورد چگونگی توسعه این حوزه در طول زمان ارائه می‌دهد.
