مروری بر الکتریسیته
الكتريسيته
تئوري الكتريسيته
جريان الكتريكي به حركت جهت دار الكترونها در يك هادي گفته ميشود.
حركت الكترونها را ميتوان با جريان آب در سيستم لولهكشي مقايسه نمود. براي جريان يافتن آب در يك مدار بايد اختلاف ارتفاع بين منبع و شيرآب وجود داشته باشد كه براي اين كار منبع آب را در ارتفاع بالا قرار ميدهند.
در يك مدار الكتريكي براي بحركت درآمدن الكترونها بايد اختلاف پتانسيل يا ولتاژ وجود داشته باشد بنابراين عامل بحركت درآمدن الكترونها ولتاژ ميباشد.
آمپر: آمپر تعداد الكترونهايي است كه در واحد زمان از يك نقطه از
مدار عبور مينمايد. واحد شدت جريان آمپر ميباشد(A) و يك آمپر
برابر عبور
الكترون در يك ثانيه از يك نقطه مدار ميباشد.
سرعت حركت الكترونها برابر سرعت نور ميباشد. وسيلهاي كه شدت جريان را اندازهگيري
مينمايد، آمپرمتر ميباشد و آن را با علامت اختصاري بصورت زير نشان ميدهند:
 |
ولتاژ: نيروي محركه لازم جهت حركت الكترونها را ولتاژ مينامند اين نيروي محركه توسط انرژيهاي زير توليد مي شود الكترود با مقطع مثلثي و مستطيلي نيز وجود دارد.
1. انرژي شيميايي (باطري)
2. انرژي مغناطيسي (ژنراتور)
3. انرژي نوراني (فتوسل)
4. انرژي حرارتي (ترموكوپل)
5. با اعمال فشار بر روي كريستالهاي خاص
واحد اختلاف پتانسيل، ولت ميباشد و توسط ولتمتر در مدار اندازه گيري ميشود و ولتمتر در مدار بصورت موازي قرار گرفته و با اين علامت اختصاري نشان داده ميشود.
مقاومت: حركت الكترونها در اثر تصادم با يكديگر كندتر ميشود. مخالفت هادي در برابر حركت الكترونها را مقاومت مينامند و با حرف R نشان داده ميشود مقاومت هاديها بسيار متفاوت بوده و بستگي به ابعاد هادي ساختمان داخل آنها دارد. مقاومت هادي نسبت مستقيم با طول هادي (L) و نسبت معكوس با سطح مقطع (S) آن دارد. بسته با ساختمان داخلي مواد، ضريبي در مقاومت الكتريكي تأثير خواهد كرد كه آن را ضريب (f) مينامند. رابطه مقاومت الكتريكي بصورت زير ميباشد:
واحد مقاومت الكتريكي اهم ميباشد. 
قوانين اساسي در برق
قانون اهم: نسبت بين سه كميت جريان، ولتاژ و مقاومت توسط قانون اهم بيان ميشود.
مثال: ولتاژ قوس الكتريكي برابر 24 ولت و جريان عبوري آن 120 آمپر ميباشد. ميزان مقاومت قوس را محاسبه نماييد.
نحوه اتصال مقاومتها در مدار الكتريكي
مقاومتها در مدارات الكتريكي به دو صورت سري و موازي بسته ميشود.
مقاومت در مدار سري
در مدار سري مقاومتها
پشت سر هم بسته ميشوند. بنابراين جرياني كه از مقاومت اول عبور مينمايد، از ساير
مقاومتها نيز عبور مينمايد 
و ولتاژ برابر است با 
مقاومت در مدار بصورت موازي
در مدار موازي
مقاومتها هم جهت هم بسته ميشوند. ميزان آمپر برابر است با آمپر عبوري از هر يك
از مقاومت ها 
ولتاژ در سر هر يك از مقاومتها برابر هم ميباشد
و مقاومت كل برابر است با
مقدار حرارت توليد شده توسط الكتريسته
انرژي حرارتي براحتي مي تواند با انرژيهاي ديگر تبديل شود. در اثر عبور جريان الكتريكي از مقاومت، انرژي الكتريكي به نور و حرارت تبديل مي شود.
زمان بر حسب ثانيه
(مقاومت) 
حرارت ايجاد شده (ژول)
مقال: ميزان حرارت ايجاد شده حاصل از قوس الكتريكي با A120 و A2 ولت را در مدت يك دقيقه محاسبه نماييد.
انواع جريانهاي الكتريكي
دو نوع جربان الكتريكي وجود دارد
الف) جريان مستقيم Direct current
ب) جريان متناوب Alternative current
جريان مستقيم D-C:
در جريان مستقيم، الكترونها هميشه در يك جهت حركت نموده و از قطب منفي به طرف قطب مثبت حركت مينمايند. بنابراين جاي قطب مثبت و منفي عوض نميشود
جريان متناوب(A-C)
در جريان متناوب، الكترونها هميشه در يك جهت حركت نميكنند. بلكه ابتدا در يك جهت حركت نموده و در لحظه بعدي جهت الكترونها برعكس حالت قبل ميگردد.
|
 |
 |
فركانس
در جريان متناوبف تغييرات ولتاژ با شدت جريان در جهت مثبت اط صفر شروع شده و به ماكزيمم مقدار رسيده و سپس به صفر ميرسد. دوباره در جهت منفي از صفر به ماكزيمم و بعد به صفر ميرسد به يك نيم سيكل مثبت و منفي يك سيكل كامل ميگويند. و به هر سيكل بر ثانيه هرتزHz گفته ميشود. هرچه تعداد سيكلها در ثانيه بيشتر باشد، فركانس آن بيشتر است. فركانس برق توليدي در ايران داراي Hz50 ميباشد.
يكسوكنندهها (ديود)
يكسوكننده يا ركتيفاير وسيلهاي است كه جريان متناوب را به جريان مستقيم تبديل مينمايد. يكسوكننده مانند شير يكطرفه در سيستم لولهكشي عمل مينمايد و فقط از يك طرف عبور الكترونها را ميسر ميسازد.
استفاده از يك ديود در مسير جريان متناوب به صورت نيم موج جريان را يكسو مينمايد. براي رفع اين مشكل و يكسوسازي كامل جريان از چهار عدد ديود بصورت پل ديودي استفاده ميگردد.
تريستور
تريستور مانند ديود، براي يكسوسازي بكار ميرود. فرق تريستور با ديود آنست كه جريان خروجي تريستورها قابل كنترل ميباشد.
تنظيم آمپر در دستگاه ركتيفاير از طريق تريستور تنظيم ميگردد.
ترانسفورماتور
ترانسفورماتور وسيلهاي براي كاهش يا افزايش ولتاژ ميباشد بنابراين به ترانسهاي افزاينده يا كاهنده ولتاژ ناميده ميشوند.
ميزان آمپر خروجي ترانسها بستگي به طراحي ترانس دارد. ترانسهاي جوشكاري كاهنده ولتاژ برق شهر را تا زير 100 ولت كاهش داده و آمپر را افزايش ميدهند علت اين مسئله آنستكه ولتاژ قوس الكتريكي بسته به نوع فرآيند جوشكاري بين 10 تا44 ولت متغير ميباشد و براي آنكه بتوان حرارت لازم براي ذوب فلز پايه و الكترود فراهم شود، از آمپر بالا استفاده ميگردد.
از طرف ديگر با كاهش ولتاژ، خطر برقگرفتگي براي جوشكار تا حد زيادي كمتر ميشود.
ترانسها از سه قسمت هسته آهني، سيمپيچ اوليه و سيمپيچ ثانويه تشكيل مي شود. هسته از جنس آهن نرم و ازورقهاي نازك كه بر روي هم قرار گرفته، تشكيل شده است. سيمپيچ اوليه و سيمپيچ ثانويه به دور هسته آهني پيچيده ميشوند.
سيمپيچ اوليه داراي تعداد دور زياد و از سيمي با قطر نازك تشكيل شده و به برق شهر متصل ميگردد. سيمپنچ ثانويه داراي تعداد دور كمتر و از سيمي با قطر ضخيم تر ميباشد. خروجي سيمپيچ ثانويه به انبر اتصال و انبر الكترود گير متصل ميشود ميزان توان ورودي با توان خروجي در ترانسها تقريباً برابر ميباشد.
براي مثال اگر
ميزان ولتاژ خروجي v22
و آمپر A100
باشد، آمپر ورودي برق تكفاز 
را حساب نماييد.
آمپر برق
ورودي 
مثال 2) در كارگاهي
نياز به دستگاه جوشكاري با قابليت خروجي 150 آمپر و 22 ولت ميباشد، آمپر مورد
نياز برق ورودي 
محاسبه نماييد.
w66000 = 150 × 22 × 20 = توان مصرفي
ورودي
افت توان در ترانسها
پسمپيچ
ترانسفورماتور معمولاً از سيم مسي با تعداد دور زياد ميباشد. سيم مسي داراي
مقاومت معيني ميباشد و هر چه تعداد دور سيمپيچ بيشتر باشد، طول سيم بيشتر شده و
لذا مقاومت آن افزايش مييابد، وقتي جريان الكتريكي درسيمپيچ اوليه و ثانويه جاري
ميشود، مقداري از جريان الكتريكي در سيمپيچها به گرما تبديل ميشود اين افت 
را افت مسي مينامند.
ميدان مغناطيسي حاصل از جريان الكتريكي
يك جريان الكتريكي از تعداد زيادي الكترون آزاد كه در يك جهت مشترك در يك سيم حركت ميكنند، تشكيل شده است. هر الكترون متحرك به تنهايي يك ميدان مغناطيسي ايجاد مينمايد. از آنجا كه همه الكترونها در يك جهت حركت ميكنند، ميدانهاي جداگانه الكترنها بهم پيوسته و يك ميدان بسيار قويتر ايجاد ميكنند.
وقتي يك ولتاژ DC به يك هادي داده ميشود، شدت جريان ناگهان از صفر به ماكزيمم مقدار خود ميرسد و تا موقعي كه جريان در آن جاري است، همين مقدار باقي ميماند. وقتي مدار باز ميشود، جريان صفر شده و ميدان مغناطيسي اطراف هادي نيز تا صفر پايين ميآيد. وقتي كه جريان متناوبي در داخل يك هادي جاري ميشود مقدار شدت جريان پيوسته تغيير ميكند. يعني در حقيقت تعداد الكترونهاي آزادي كه در يك جهت حركت ميكنند، تغيير ميكند. در نتيجه شدت ميدان مغناطيسي اطراف هادي پيوسته تغيير ميكند. هرچه شدت جريان بيشتر باشد ميدان قويتر است و هرچه شدت جريان كمتر باشد قدرت ميدان كمتر است. از آنجا كه جريان متناوب به تناوب تغيير جهت ميدهد جهت ميدان مغناطيسي نيز معكوس مي شود در هر لحظه جهت ميدان مغناطيسي به وسيله جهت جريان معلوم ميشود.
نحوه توليد جريان در ترانسفورماتور
هنگامي كه بين دو سيمپيچ القا متقابل وجود داشته باشد، هر تغييري در جريان يكي باعث القاء ولتاژ در سيمپيچ ديگر ميشود. سيمپيچ اوليه انرژي را از منبع گرفته و آن را از طريق تغيير ميدان مغناطيسي به سيمپيچ ثانويه منتقل مينمايد. در ترانس انرژي الكتريكي از يك مدار به مدار ديگر بدون اتصال الكتريكي بين دو سيمپيچ منتقل ميشود.
 |
دليل آمپراژ زياد در ترانسفورماتور : تا شدت جريان بتواند بر مقاومت هوا غلبه كرده و آنرا يونيزه كند و ايجاد قوس كرده و توليد حرارت زياد كند.
 |
 |
