آیا تا کنون از خود پرسیده‌اید که برق چیست و چگونه به وجود می‌آید؟ در دنیای امروز برق در اکثر کارهای روزانه بسیار حائز اهمیت است و بدون آن اکثر فعالیت‌ها دچار اختلال خواهند شد. فقط کافی است تا چند ساعت برق یک شهر قطع شود، در این صورت کار اکثر افراد متوقف می‌شود یا دچار مشکلات بزرگی خواهند شد.
در کل برق مجموعه‌ای از پدیده‌های طبیعی است که به جریان بار الکتریکی بستگی دارد. بر اساس تحقیقات و معادلات ماکسول، جریان برق با مغناطیس ارتباط نزدیکی دارد. الکتریسیته و جریان برق در پدیده‌های مختلف مانند آذرخش، الکتریسیته ساکن، گرمایش الکتریکی و تخلیه بار الکتریکی و غیره قابل مشاهده است. در صورتی که قصد دارید با برق و روش‌های تولید آن بیشتر آشنا شوید، در ادامه ما را همراهی کنید تا شما را بیشتر با این موضوع آشنا کنیم.
تاریخچه تولید برق
تا سال 1600 میلادی، جریان الکتریکی جزو مواردی بود که ذهن اکثر انسان‌ها را به خود مشغول کرده بود. ویلیام گیلبرت توانست تحقیقات بزرگی را در رابطه با جریان الکتریکی و مغناطیس شروع کند. سپس بعد از ویلیام گیلبرت افرادی مانند استفن گری و رابرت بویل مسیر تحقیقات آن را دنبال کردند. تحقیقات و کشفیات همچنان ادامه داشتند تا اینکه در پایان قرن 19 میلادی، مهم ترین پیشرفت در حوزه مهندسی برق صورت گرفت. در آن زمان جریان برق به محرکی برای انقلاب صنعتی دوم تبدیل گردید.
شاید اصلی‌ترین اختراع در زمینه برق، مربوط به محصولاتی مهم یعنی لامپ‌ها باشد. اختراعی که تا امروز زندگی همه انسان‌ها را در هر جای دنیا را تحت تاثیر قرار خود داده است. سپس در ژانویه ۱۸۸۰ میلادی، فردی به نام ادیسون تقاضانامه دریافت امتیاز اختراع «لامپ روشنایی الکتریکی» را به ادارهٔ اختراعات در کشور آمریکا ارسال کرد. اما با درخواست ادیسون موافقت نشد. کارشناسان این مجموعه اعتقاد داشتند که طراحی و تولید لامپ‌های ادیسون طبق تحقیقات ویلیام و سایر افراد دیگر انجام شده است.
در ۱۳ فوریه ۱۸۸۰ میلادی ادیسون توانست پدیده‌ای فیزیکی کشف نماید. این پدیده تا به امروز و در همه جای دنیا نیز با نام ادیسون یاد می‌شود. در کل برای پاسخ به این سوال که برق را چه کسی اختراع کرد؟ همه ادیسون را به عنوان مخترع برق معرفی خواهند کرد. مدتی بعد ادیسون سعی کرد تا حق امتیاز لامپ برق را در بریتانیا به نام خود دریافت نماید. در این صورت توانست بر رقیب خود یعنی؛ سووان که جدا از او لامپ حرارتی رشته کربنی را اختراع کرده بود، پیروز گردد. اما بعد از یک مخالفت حقوقی بی نتیجه، دو طرف با یکدیگر توافق کردند. سپس در بریتانیا شرکت «ادیسووان» را تأسیس نمودند. این شرکت در سال ۱۸۹۲ میلادی قسمتی از شرکت بزرگ جنرال الکتریک محسوب شد.
کاربردهای متنوع برق در دنیا امروز
معمولا برق دارای کاربردهای بسیار زیادی است، به گونه ای که بدون این منبع انرژی اکثر کارها انجام نمی‌شوند. بیشتر کارهای موحود در دنیا امروز به جریان برق وابسته است و بدون آن مشکلات جدی رخ می‌دهد. برخی از کاربردهای مهم وابسته به برق عبارت است از:
- مصارف صنعتی: تقریباً بیش از نصف برق تولیدی جهان برای رفع احتیاج‌های مورد استفاده صنعتی به كار می‌رود. موتورهای الكتریكی در سایز‌های كوچك و بزرگ چرخ صنایع را به حركت در می‌آورد. همچنین الكترومغناطيس‌های قوی و بزرگ در جرثقیل‌ها كار جابه‌جا كردن قطعات بزرگ فلزی را بر عهده دارند.
- كاربرد در صنعت كشاورزی: اگر شما فرزند یك كشاورز هستید سابقه دارید و می‌توانید بسیاری از كاربردهای برق در مزارع را نام ببرید. می‌دانیم تا مدتی قبل کل كارهای مزرعه توسط كشاورزان و خانواده‌های آنان با كمك حیواناتی مانند اسب انجام می‌گرفت. اما اکنون انرژی برق در كشاورزی به كار گرفته می‌شود.
- كاربرد در شهرها: شهرها معمولاً 10 درصد برق تولیدی را استفاده می‌كنند. فروشگاه‌ها، خانه‌ها، هتل‌ها، مساجد، بیمارستان‌ها، ادارات و مراکز دیگر شهری برق مصرف می‌كنند. در شهرها سیستم هوای مطبوع، هوای ادارات، بیمارستان‌ها، هتل‌ها و آپارتمان‌ها را درتابستان خنك و همچنین سالم نگه می‌دارد. یك بیمارستان با کیفیت بدون داشتن دستگاه‌های برقی نظیر اشعه ایكس، آسانسورها، تخت‌های جراحی، دستگاه‌های استریلیزه كردن، لامپ‌های مخصوص و دیگر وسایل اصلا نمی‌تواند و امکان ندارد خدمت لازم را در اختیار بیماران قرار دهد. روشنایی اماكن‌ها و معابر در شب، كه نعمت بزرگی است از کاربردهای برق در شهر می‌باشند.
- كاربرد درحمل و نقل: حمل و نقل‌های زمینی، دریایی، هوایی به صورت پیشرفته امروزی فقط با استفاده از نیروی برق امکان پذیر است. ماشین سواری، اتوبوس‌ها، لکوموتیوها، مستقیم یا غیر مستقیم از انرژی برق استفاده می‌كنند. در خط‌های كشتیرانی از پختن غذا گرفته تا تهویه هوای كشتی از برق استفاده می‌شود. همچنین هواپیما‌های مسافربری یا نظامی، روشنایی، گرما، تهویه، كنترل فشار وقدرت خود را توسط نیروی برق تأمین خواهند کرد.
- كاربرد ارتباطاتی
تلفن، رادیو و برنامه‌های فضایی قدرت خود را از برق می‌گیرند. بدون برق نفوذ به داخل فضا و شناخت نادیده‌های فضایی و ارتباط با کرات آسمانی امكان پذیر نمی‌باشد. امروزه اغلب كشورهای جهان توسط دستگاه‌های مخابراتی به هم وصل می‌باشند. از ایستگاه‌های رادیویی مختلف می‌توان اخبار را گوش داد.
مولفه‌های مورد نیاز برق
یک سیستم لوله کشی آب را در نظر داشته باشید. در ساختار آن، ولتاژ برابر با فشار آب در طول لوله، آمپراژ تقریبا برابر با نرخ یا سرعت جریان آب و مقاومت برابر با سایز لوله می‌باشد. وات نیز توان یا نیرویی هست که این آب می‌تواند آن را تولید کند. در ادامه این مثال فرض کنید که یک این لوله یا شلنگ را به یک مخزن آب اتصال داده ایم. اگر فشار را در مخزن افزایش دهیم، آب بیشتری از شلنگ بیرون می‌آید. در این صورت اگر ولتاژ را در یک سیستم الکتریکی افزایش دهیم، جریان نیز افزایش پیدا می‌کند.
تفاوت برق مستقیم و متناوب
معمولا برق را به دو روش مختلف تولید می‌کنند که عبارت است از: مستقیم (DC Current) ، متناوب (AC Current)
- برق مستقیم: با ولتاژهای پایین مثل ۱٫۵ ، ۲٫۵ ولت و غیره و به طور کلی از طریق واکنش‌های شیمیایی تولید می‌شود. همانند الکترولیت در باتری معمولی جزو مولفه‌های برق مستقیم ولتاژ و جریان می‌باشند.
- برق متناوب: از طریق تغییر میدان الکترومغناطیسی و با ولتاژهای بالا مثل ۴۸ ولت تا ۳۸۰ و بیشتر در نیروگاه‌ها تولید می‌شود. مولفه برق متناوب ولتاژ، جریان و فرکانس می‌باشند.
تکه کابل
