یکی از مهم‌ترین مفاهیم پایه در صنعت برق ولتاژ است. اگر بین دو هادی اختلاف پتانسیل وجود داشته باشد، یعنی یک هادی تعدادی الکترون اضافه و هادی دوم کمبود الکترون داشته باشد، در این شرایط، ولتاژ و جریان الکتریکی حاصل از حرکت الکترون‌ها از هادی اول به سمت هادی دوم ایجاد می‌شود. بنابراین ولتاژ را میتوان حاصل اختلاف پتانسیل بارهای الکتریکی دانست.
برای پاسخ به سوال چگونه ولتاژ تولید کنیم باید بگوییم به طور کلی پنج روش را میتوان برای تولید ولتاژ در نظر گرفت که در ادامه به اختصار به این روش ها پرداخته می شود.
مقاله‌ای که خواندید بخشی از مطالب دوره آموزش برق صنعتی ماهر است.برای شرکت در این دوره کلیک کنید
- تولید ولتاژ با استفاده از فعل و انفعالات شیمیایی
- تولید ولتاژ با استفاده از مغناطیس
- تولید ولتاژ با استفاده از فشار
- تولید ولتاژ با استفاده از نور
- تولید ولتاژ با استفاده از حرارت
تولید ولتاژ با استفاده از فعل و انفعالات شیمیایی
این روش بر مبنای مفهوم یونیزاسیون (Ionization) طراحی می‌شود. در یک باتری با انجام واکنش‌های شیمیایی و یونیزاسیون مواد، اختلاف پتانسیل ایجاد شده و انتقال الکترون‌ها بین یون‌های مثبت و منفی اتفاق می‌افتد و در نتیجه‌ی انتقال الکترون تولید ولتاژ را داریم.
تولید ولتاژ با استفاده از مغناطیس
از خواص آهنرباها برای تولید ولتاژ میتوان استفاده کرد. حرکت سیم‌پیچ در یک میدان مغناطیسی، باعث جا‌به‌جایی الکترون‌ها در سیم‌پیچ شده و جریان الکتریکی ایجاد می‌کند. این روش تولید ولتاژ، روشی است که بیشترین انرژی مصرفی جهان را تامین می‌کند. از این مکانیزم در الکتروموتورها، توربین‌های بخار و آسیاب‌های بادی استفاده می‌شود.
شکل 1- تولید ولتاژ با اتفاده از مغناطیس
تولید ولتاژ با استفاده از فشار
پیزوالکتریسیتی (Piezoelectricity) به معنی الکتریسیته ناشی از فشار است. هنگامی که به برخی اجسام فشار وارد می‌شود، فشار بارهای مثبت و منفی را در یک جسم خنثی جابجا کرده و ولتاژ تولید می‌کند.
معروف‌ترین کاربرد این فناوری فندک برقی است. فشار دادن دکمه‌ی فندک باعث می شود که یک چکش با فنر به کریستال پیزوالکتریک برخورد کرده و جریان و ولتاژ الکتریکی کافی را برای تولید یک جرقه ایجاد کند. در یک شکاف جرقه‌ی کوچک ایجاد شده و مشتعل می‌شود.
شکل 2- فندک برقی
تولید ولتاژ با استفاده از نور
سلول های فتوولتائیک (Photovoltaic cells (PV cells)) از نیمه‌هادی‌هایی مانند سیلیکون ساخته شده‌اند. وقتی نور به سلول‌های فوتوولتائیک برخورد می‌کند باعث تحرک الکترون‌ها شده و بین دو الکترود منفی و مثبت اختلاف پتانسیل ایجاد می‌کند .این امر موجب جاری شدن جریان بین آن‌ها می‌گردد. تولید ولتاژ در این روش یکی از محبوبترین کاربردهای انرژی‌های نو است.
شکل 3- تولید ولتاژ با استفاده از نور
تولید ولتاژ با استفاده از حرارت
هنگامی که دو فلز متفاوت با دو دمای متفاوت در تماس هستند، الکترون‌های فلز با دمای بالاتر(منفی) تمایل دارند به سمت به فلز با دمای پایین‌تر(مثبت) حرکت کنند. در نتیجه، نیروی محرکه و اختلاف پتانسیل تولید می‌کنند. این فرآیند به عنوان اثر ترموالکتریک شناخته می‌شود.
کاربرد بسیار رایج این اصل ترموکوپل است که به طور گسترده در صنایع مختلف حضور دارند. برای مثال از ترموکوپل‌ها در اندازه‌گیری دما در طول فرآیند تولید و ذوب فولاد، اندازه‌گیری دمای توربین‌ها و کوره‌ها استفاده می‌شود.
شکل 4 – ترموکوپل
همه‌ی روش‌های تولید ولتاژ فرآیندی مشابه را دنبال می‌کنند:
- اعمال انرژی به الکترون‌های ظرفیت به روش‌های مختلف مانند انرژی نور، حرارت و …
- ایجاد اختلاف پتانسیل
- جابجایی الکترون‌ها
- ایجاد جریان و ولتاژ حاصل از اختلاف پتانسیل.
جمع‌بندی
- یکی از پایه‌ای‌ترین مفاهیم برق، ولتاژ الکتریکی است.
- اساس فرآیند تولید ولتاژ اختلاف پتانسیل الکتریکی است.
- 5 روش برای تولید ولتاژ را در این مقاله بررسی کردیم.
- روش تولید ولتاژ با استفاده از میدان مغناطیسی بیشترین سهم را در تولید انرژی مصرفی جهان دارد.
- توربین‌ها و آسیاب‌های بادی از میدان مغناطیسی برای تولید ولتاژ استفاده می‌کنند.
- روش تولید ولتاژ با استفاده از واکنش‌های شیمیایی در تلویزیون ماهر آزمایش شده است.
منبع
instrumentationtools.com
مقاله‌ای که خواندید بخشی از مطالب دوره آموزش برق صنعتی ماهر است.
برای یادگیری 0 تا 100 این دوره کلیک کن.
اگر به دنبال افزایش مهارت خود در زمینه برق صنعتی هستید،برای دریافت آموزش‌های رایگان در این حوزه، فقط کافیه فرم رو تکمیل کنید.
سلام لطفا در مورد توليد ولتاژ در فندک رابیشتر توضیح می‌دهید ؟؟ممنون میشم.
سلام و عرض ادب.مهندس جرقه زن فندک در اثر پیزو الکتریک تولید ولتاژ میکنه.زمانی که شستی فندک رو فشار میدیم، فنر داخل آن جمع میشه فشرده میشه و در نهایت فنر آزاد میشه .فنر به مواد پیزو الکتریک ضربه وارد میکنه و این ضربه باعث تولید الکتریسیته میشه.
سلام وقت بخیر
از مطالب مفید و آموزنده شما بسیار ممنونم
چرا برای این فایل ارزشمند مثل بقیه مطالب سایت باکس دانلود قرار ندادید؟
با سپاس فراوان
سلام وقت بخیر ، جناب به زودی و مرحله به مرحله به مقالات اضافه خواهد شد . سپاس از همراهی تان