فرادرسواحدهای اندازه گیری الکتریکی — به زبان ساده
واحدهای اندازه‌گیری الکتریکی بر اساس سیستم بین‌المللی واحدها یا SI بیان می‌شوند. این واحدهای استاندارد برای ولتاژ، جریان و مقاومت به ترتیب ولت (V)، آمپر (A) و اهم ($$\Omega$$) هستند. گاهی در مدارها و سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی، مقدار یک کمیت، بسیار بزرگ یا بسیار کوچک است و برای بیان واحد آن باید از پیشوندهایی استفاده کرد.
جدول زیر، فهرستی از واحدهای استاندارد اندازه‌گیری را نشان می‌دهد که در فرمول‌ها و مقادیر کمیت‌های الکتریکی به کار می‌روند.
| پارامتر | واحد اندازه گیری | نماد | توصیف | فرمول |
| ولتاژ | ولت | V | واحد پتانسیل الکتریکی | ($$V=I\times R$$) |
| جریان | آمپر | A | واحد جریان الکتریکی | ($$I=V\div R$$) |
| مقاومت | اهم | $$\Omega$$ | واحد مقاومت DC | ($$R=V\div I$$) |
| رسانایی | زیمنس | $$\mho$$ | واحد مقابل مقاومت | ($$G=1\div R$$) |
| ظرفیت | فاراد | F | واحد ظرفیت | ($$C=Q\div V$$) |
| بار | کولن | Q | واحد بار الکتریکی | ($$Q=C\times V$$) |
| اندوکتانس | هانری | H | واحد اندوکتانس | ($$V_L=-L(di/dt)$$) |
| توان | وات | W | واحد توان | ($$P=V\times I$$ یا $$I^2 \times R$$) |
| امپدانس | اهم | $$\Omega$$ | واحد امپدانس AC | ($$Z^2=R^2+X^2$$) |
| فرکانس | هرتز | Hz | واحد فرکانس | ($$f=1\div T$$) |
پیشوندها
اعداد بسیار زیادی در مهندسی برق و الکترونیک وجود دارند که بین مقدار حداقل و حداکثر یک واحد الکتریکی استاندارد هستند. برای مثال، ممکن است مقاومت کمتر از $$0.01\Omega$$ یا بیشتر از $$1,000,000\Omega$$ باشد.
با افزودن پیشوندها به واحدهای اندازه‌گیری، می‌توان تعداد صفرهای زیاد را کاهش داد. جدول زیر این پیشوندها را نشان می‌دهد.
| پیشوند | واحد اندازه گیری | ضرب‌کننده | توان 10 |
| ترا | T | 1,000,000,000,000 | $$10^{12}$$ |
| گیگا | G | 1,000,000,000 | $$10^9$$ |
| مگا | M | 1,000,000 | $$10^6$$ |
| کیلو | k | 1,000 | $$10^3$$ |
| - | - | 1 | $$10^0$$ |
| سانتی | c | 1/100 | $$10^{-2}$$ |
| میلی | m | 1/1,000 | $$10^{-3}$$ |
| میکرو | $$\mu$$ | 1/1,000,000 | $$10^{-6}$$ |
| نانو | n | 1/1,000,000,000 | $$10^{-9}$$ |
| پیکو | p | 1/1,000,000,000,000 | $$10^{-12}$$ |
برای تبدیل یک مقدار با پیشوند مشخص به عددی با پیشوند دیگر، باید اختلاف آن‌ها ضرب یا تقسیم شود. مثلاً تبدیل 1MHz به kHz را در نظر بگیرید. می‌دانیم که 1MHz برابر با یک میلیون (1,000,000) هرتز و 1kHz برابر با هزار (1,000) هرتز است، بنابراین 1MHz هزار برابر بزرگتر از از 1kHz است. در نتیجه 1MHz برابر با 1000kHz است. به طریق مشابه، اگر بخواهیم کیلوهرتز را به مگاهرتز تبدیل کنیم، باید آن را به صورت کسری و با تقسیم بر هزار بنویسیم. یک راه ساده‌تر و سریع‌تر، انتقال اعشار به اندازه تعداد صفرها به سمت چپ است.
واحدهای دیگری نیز در مهندسی برق استفاده می‌شوند که می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- وات-ساعت (Wh): مقدار انرژی الکتریکی مصرف شده در یک مدار طی یک دوره زمانی است. این واحد عمدتاً به صورت kWh ،Wh و MWh بیان می‌شود.
- دسی‌بل (dB): برابر با یک‌دهم بل است که برای نمایش مقدار بهره ولتاژ، جریان یا توان به کار می‌رود. این واحد، لگاریتمی است و معمولاً برای بیان بهره تقویت‌کننده‌ها، مدارهای صوتی یا بلندگوها استفاده می‌شود.
- زاویه فاز ($$\theta$$): زاویه فاز، اختلاف درجه بین شکل موج ولتاژ و جریان است که دوره تناوب یکسانی دارند. این مقدار، برابر با اختلاف یا شیفت زمانی است و بسته به ماهیت عنصر مدار ممکن است پس‌فاز یا پیش‌فاز باشد. زاویه فاز با درجه یا رادیان اندازه‌گیری می‌شود.
- فرکانس زاویه‌ای ($$\omega$$): واحد دیگری که در مدارهای ac برای بیان رابطه فازوری بین دو یا چند شکل موج مورد استفاده قرار می‌گیرد، فرکانس زاویه‌ای است. واحد فرکانس زاویه‌ای ($$2\pi f$$) رادیان بر ثانیه (rad/s) است.
- ثابت زمانی (T): ثابت زمانی یک مدار امپدانسی یا سیستم مرتبه اول خطی، مدت زمانی است که طول می‌کشد خروجی (پاسخ پله) به 63.7 درصد مقدار حداکثر یا حداقل خود برسد.
در آموزش بعدی، درباره قانون مداری کیرشهف بحث خواهیم کرد که در کنار قانون اهم، ما را قادر می‌سازد تا مقادیر پارامترهای مدار را محاسبه کنیم.
اگر مطالب بیان شده برای شما مفید بوده و می‌خواهید درباره موضوعات مرتبط با آن بیشتر بدانید، پیشنهاد می‌کنیم به آموزش‌های زیر مراجعه کنید:
- مجموعه آموزش‌های مهندسی برق
- مجموعه آموزش‌های نرم‌افزارهای برق و الکترونیک
- مجموعه آموزش‌های دروس مهندسی برق
- آموزش مدارهای الکتریکی ۱
- آموزش مدارهای الکتریکی ۲
- آموزش مبانی مهندسی برق ۱
- آموزش الکترونیک ۱
- مدارهای جریان مستقیم (DC) — به زبان ساده
^^
خیلی آموزشاتون خوب وکار بوردی هست