مرجع کامل فرمول‌های مهندسی برق: از مفاهیم پایه تا محاسبات پیشرفته

مقدمه
برق یکی از اساسی‌ترین شاخه‌های مهندسی است که کاربردهای آن در تمامی جنبه‌های زندگی مدرن مشاهده می‌شود. برای تحلیل، طراحی و حل مسائل مربوط به سیستم‌های الکتریکی، دانستن فرمول‌های اساسی برق ضروری است. در این مقاله به بررسی تخصصی تمام فرمول‌های مهم برق در حوزه‌های مختلف مانند جریان، ولتاژ، توان، مقاومت و القا پرداخته می‌شود. این مقاله برای مهندسان، دانشجویان و علاقه‌مندان به برق بسیار مفید خواهد بود.

1. مفاهیم اولیه و فرمول‌های اساسی

1.1 قانون اهم (Ohm’s Law):

قانون اهم پایه‌ای‌ترین قانون در برق است که رابطه بین ولتاژ، جریان و مقاومت را بیان می‌کند:

• V: ولتاژ (ولت)
• I: جریان (آمپر)
• R: مقاومت (اهم)

1.2 توان الکتریکی (Electrical Power):

توان الکتریکی نشان‌دهنده میزان انرژی مصرف‌شده یا تولیدشده در یک سیستم است:

• P: توان (وات)

1.3 انرژی الکتریکی:

انرژی مصرفی توسط تجهیزات الکتریکی از فرمول زیر محاسبه می‌شود:

• E: انرژی (وات‌ساعت یا ژول)
• t: زمان (ساعت یا ثانیه)

2. فرمول‌های مدارهای الکتریکی

2.1 مدارهای سری:

• مقاومت کل:

• ولتاژ کل:

• جریان:

2.2 مدارهای موازی:

• مقاومت کل:

• ولتاژ:

• جریان کل:

3. فرمول‌های مرتبط با جریان متناوب (AC)

3.1 امپدانس (Impedance):

امپدانس ترکیبی از مقاومت (R) و راکتانس (X) در مدارهای AC است:

3.2 توان در جریان متناوب:

• توان ظاهری (S):

• توان واقعی (P):

• توان راکتیو (Q):

4. فرمول‌های مغناطیس و القای الکترومغناطیسی

4.1 قانون فارادی:

میزان ولتاژ القاشده در یک مدار بسته برابر است با نرخ تغییر شار مغناطیسی:

• E: ولتاژ القاشده (ولت)
• N: تعداد دور سیم‌پیچ
• ϕ: شار مغناطیسی (وبِر)

4.2 نیروی محرکه مغناطیسی (MMF):

• F: نیروی محرکه مغناطیسی (آمپر-دور)

4.3 چگالی شار مغناطیسی (Magnetic Flux Density):

• B: چگالی شار (تسلا)
• A: مساحت سطح مقطع (متر مربع)

5. فرمول‌های ماشین‌های الکتریکی

5.1 گشتاور در موتورهای الکتریکی:

• T: گشتاور (نیوتن‌متر)
• Pout: توان خروجی (وات)
• ω: سرعت زاویه‌ای (رادیان بر ثانیه)

5.2 سرعت سنکرون موتورهای AC:

• Ns: سرعت سنکرون (دور در دقیقه)
• f: فرکانس (هرتز)
• P: تعداد قطب‌ها

6. فرمول‌های خطوط انتقال برق

6.1 افت ولتاژ:

6.2 توان انتقالی در خطوط:

• V1,V2: ولتاژ‌های دو سر خط
• X: راکتانس خط
• δ: زاویه بار

نتیجه‌گیری

دانستن و به‌کارگیری این فرمول‌ها برای طراحی، تحلیل و رفع عیب سیستم‌های الکتریکی بسیار حیاتی است. این فرمول‌ها ابزارهای اصلی مهندسان برق هستند و با تمرین و استفاده مستمر، می‌توان به درک عمیق‌تری از مفاهیم الکتریکی دست یافت.

ترجمه و جمع آوری:

واحد تحقیق و توسعه بارق، Baregh

بارق، مرجع آگهی ها و نیازمندی های صنعت برق