درس: مدارهاي الکتريکي 1
1401/09/07 17:51فصل قبل
درس: مدارهاي الکتريکي 1
سرفصل: اجزاء، مدل‌ها و مدارهاي مقاومتي
مطلب درسي: قانون اهم
قانون اُهم به نام کاشف آن، جرج اهم نام‌گذاري شده است. اين قانون مي‌گويد که نسبت اختلاف پتانسيل يا اٌفت ولتاژ دو سر يک هادي (مقاومت) به جريان عبورکننده از آن در دماي ثابت، مقدار ثابتي است.[1] V ولتاژ و I جريان است. اين معادله منجر به يک ثابت نسبي R مي‌شود که مقاومت الکتريکي آن وسيله ناميده مي‌شود. اين قانون تنها درباره مقاومت‌هاي اهمي يا ايده‌آل و وسيله‌هاي اهمي صادق است.
بر اساس اين قانون مقدار جريان عبوري از يک مقاومت ثابت با مقدار ولتاژ اِعمالي به دو سر آن متناسب است. به اين معنا که با افزايش يا کاهش ولتاژ دو سر مقاومت، جريان عبوري از آن هم افزايش و کاهش مي‌يابد. براي مثال هرچه ولتاژ دو سر يک لامپ بيشتر شود، جريان عبوري از آن بيشتر و روشنايي آن هم زيادتر مي‌شود و برعکس. به طور کلي در همه سيستم ها چه الکتريکي چه مکانيکي و حرارتي و ... يک عامل محرکه وجود دارد و يک عامل مقاومت کننده که هرچه عامل محرکه بيشتر باشد جريان (الکتريکي، سيال، حرارت و...) بيشتر مي شود و از طرف ديگر هرچه عامل مقاومت کننده بيشتر باشد مقدار جريان کمتر مي شود. در مسير پيشرفت انسان نيز غريزه و تمايلات مادي ماننده مقاومت عمل ميکند و از طرف ديگر فطرت انسان يک عامل محرکه اي در جهت رسيدن به کمال انسان عمل مي کند. توضيح اينکه انسان دو بُعد دارد، اول بعد الهي که به آن فطرت گفته مي‌شود و او را به سوي خداوند سوق مي‌دهد و دوم بعد مادّي که او را به سوي طبيعت و عالم خاک سوق مي‌دهد که از آن تعبير به «طبيعت انساني» مي‌شود. نکته آن است که طبيعت انساني به‌سان مقاومت عمل ميکند. حال هر چه انسان ميزان ارتباط خود با خداوند متعال را افزايش دهد، ايمان و نورانيت وجودي او بيشتر مي‌شود. شارژ باطري وجود انسان، حضرت حق است. خدا انرژي‌بخش و قدرت‌آفرين است. هر موجودي به هر نسبت با او ارتباط دارد به همان اندازه نورانيت و روشنايي کسب ميکند».[2] لذا انسان با افعالي همچون ذکر خدا مي‌تواند پتانسيل و در نتيجه نورانيت خود را اضافه کند.[3]
نمونه 2
درس: مدارهاي الکتريکي 1
سرفصل: اجزاء، مدل‌ها و مدارهاي مقاومتي
مطلب درسي: آشنايي با خازن
خازن، عنصري الکتريکي است که به دليل اينکه بار الکتريکي ذخيره ميکند در مدار کاربرد دارد.[4] خازن انرژي الکتريکي را با استفاده از ميدان الکترواستاتيکي در خود ذخيره ميکند. خازن‌ها از دو صفحه فلزي تشکيل‌شده‌اند که بين آن‌ها ورقه‌هاي بسيار نازک عايق نظير هوا، کاغذ، پلاستيک، سراميک، ميکا، اکسيد آلومينيم يا اکسيد تانتاليوم قرارمي‌گيرد و مانع اتصال صفحات فلزي به يکديگر مي‌شود. اگر به اين دو صفحه ولتاژ مستقيم (مانند باتري) وصل شود، يکي از صفحات بار مثبت و صفحه ديگر بار منفي پيدا ميکند. به عبارت ديگر مقداري بارالکتريکي در خازن ذخيره مي‌شود و در صورت اتصال دو صفحه آن به يکديگر، انرژي آن تخليه مي‌شود. خازن خاصيت ذخيره اطلاعات را دارا است.
زمين نيز مانند خازن کروي است، به اين صورت که سطح زمين و لايه يونسفر[5] مانند قطب‌هاي مثبت و منفي و فضاي بين آن دو به‌عنوان دي‌الکتريک آن، عمل مي‌کنند.[6] همان‌طور که تجربه مادي ما، ثابت کرده که خازن مي‌تواند مقداري بار الکتريکي را در خود ذخيره کند و با در نظر گرفتن مطلب فوق، کره زمين هم توانايي ذخيره اطلاعات را دارد.
لازم است که بدانيم خداوند متعال در قرآن مشابه اين مطالب را نسبت به اعمال بد و خوب انسان‌ها بيان کرده و فرموده است:«يَوْمَئِذٍ تُحَدِّثُ أَخْبارَها[7] ؛ در آن روز (روز قيامت) زمين تمام خبرهايش را بازگو ميکند.»
در حديثي از پيغمبر اکرم a مي‌خوانيم که فرمود: «آيا مي‌دانيد منظور از خبر دادن زمين در اينجا چيست؟ گفتند: خدا و پيغمبرش آگاه‌تر است. فرمود: منظور از خبر دادن زمين اين است که اعمال هر مرد و زني را که بر روي زمين انجام داده‌اند خبر مي‌دهد، مي‌گويد: فلان شخص در فلان روز فلان کار را انجام داد، اين است خبر دادن زمين!»[8]
در حديث ديگري از پيامبر a مي‌خوانيم: «مواظبت بر وضو کنيد، و بهترين اعمال شما نماز است، و مراقب زمين باشيد که مادر شما است، هيچ انساني کار خير يا شري به جا نمي‌آورد؛ مگر اينکه زمين از آن خبر مي‌دهد!»[9] . البته قرآن از گواهان ديگري مانند خداوند متعال، رسول خدا، فرشتگان الهي، انسان کامل در هر زمان و اعضاء و جوارح افراد نيز نام برده است.
نمونه 3
درس: مدارهاي الکتريکي 1
سرفصل: تجزيه‌وتحليل حالت دائمي سينوسي
مطلب درسي: بررسي پاسخ فرکانسي
از مدار RLC مي‌توان به‌عنوان فيلتر ميان‌گذر استفاده کرد. شکل 2-1، فيلتر ميان‌گذري را نشان مي‌دهد که فرکانس‌هاي باند خاصي را عبور مي‌دهد. در فرکانس‌هاي بيشتر و پايين‌تر، دامنه خروجي به‌طور فراواني کاهش مي‌يابد.[10] پاسخ فرکانسي اين مدار در شکل 2-2 نشان داده شده است.
در عالم آفرينش علاوه بر فيلترهاي الکتريکي، فيلترهاي مکانيکي نيز وجود دارد که مي‌تواند برخي از فرکانس‌هاي صوتي را فيلتر کند. خداوند متعال نيز برخي از اعضاي بدن انسان مانند گوش را به‌گونه‌اي دقيق طراحي نموده است که عملکردي همانند فيلتر ميان‌گذر دارند.
گوش انسان عضو پيچيده‌اي است که از غضروف‌ها و استخوان‌هاي کوچک بسياري تشکيل شده است که مجموعة آن‌ها يک فيلتر مکانيکي ميان‌گذر را تشکيل مي‌دهند. امواج صوتي از طريق گوش خارجي وارد شده و با عبور از کانال گوش به پردة گوش (پرده صماخ) برخورد ميکند. برخورد حاصله، اين پردة نازک را به نوسان درمي‌آورد و به‌طور متناوب سبب انبساط و انقباض مي‌شود. اين تکان، ديگر استخوان‌هاي گوش مانند استخوان چکشي، استخوان سنداني و استخوان رکابي را نيز به حرکت درمي‌آورد. فرکانس آن بر اساس نوسانات اين استخوان‌ها در ثانيه اندازه‌گيري مي‌شود.[11] در مجموع مي‌توان گفت قرار گرفتن اين اجزاء در کنار يکديگر، يک فيلتر ميان‌گذر را شکل مي‌دهد.
محدوده شنوايي انسان مجموعه‌اي از فرکانس‌هايي با قابليت شنيدن به وسيلة گوش انسان است. به‌طور متوسط، گوش انسان مي‌تواند، امواج صوتي را در محدودة 20 هرتز تا 20کيلوهرتز (20000هرتز) شناسايي و تشخيص دهد.[12] اين گوش را خداوند متعال با اين‌همه کارايي و ظرافت، آفريده است و در قرآن کريم مي‌فرمايد:
«وَهُوَ الَّذِي أَنشَأَ لَکُمُ السَّمْعَ وَالْأَبْصَارَ وَالْأَفْئِدَةَ قَلِيلًا مَّا تَشْکُرُونَ[13]؛ و اوست آن‌کس که براي شما گوش و چشم و دل پديد آورد، چه اندک سپاسگزاريد.»
[1]. نظريه اساسي مدارها و شبکه‌ها، ص 19.
[2]. تفسير نمونه، ج14، ص474.
[3]. bayanmanavi.ir/post/2385/
[4]. نظريه اساسي مدارها و شبکه‌ها، ص 37.
[5]. لايه يونسفر به علت برخورد اشعه فرابنفش خورشيد داري بار مثبت است.
[6]. Jake Hebert, Two possible mechanisms linking cosmic rays to weather and climate, Journal of Creation 27(2):91–98, August 2013.
[7]. زلزال:4.
[8]. النَّبِيَّ a قَالَ: «أَتَدْرُونَ مَا أَخْبَارُهَا قَالُوا اللَّهُ وَ رَسُولُهُ أَعْلَمُ قَالَ أَخْبَارُهَا أَنْ تَشْهَدَ عَلَي کُلِّ عَبْدٍ وَ أَمَةٍ بِمَا عَمِلَ عَلَي ظَهْرِهَا تَقُولُ عَمِلَ کَذَا وَ کَذَا يَوْمَ کَذَا وَ کَذَا فَهَذَا أَخْبَارُهَا». (بحار الأنوار، ج 7، ص97).
[9]. قَالَ رسول‌الله a: «حَافِظُوا عَلَي الْوُضُوءِ وَ خَيْرُ أَعْمَالِکُمُ الصَّلَاةُ وَ تَحَفَّظُوا مِنَ الْأَرْضِ فَإِنَّهَا أُمُّکُمْ وَ لَيْسَ فِيهَا أَحَدٌ يَعْمَلُ خَيْراً أَوْ شَرّاً إِلَّا وَ هِيَ مُخْبِرَةٌ بِهِ» (بحار الأنوار، ج 7، ص97).
[10]. نظريه اساسي مدارها و شبکه‌ها، ص455.
[11]. آناتومي گوش، ص5.
[12]. The Little Red Book of Acoustics 2nd ed. 2008 Edition by R. Watson and O. Downey
[13]. مؤمنون، 78.