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
نظرات کاربران