اتصال الکتریکی: راهی برای عبور جریان برق از دو سیم
اتصال الکتریکی یعنی چه؟
فرض کنید دو سر یک طناب را گره بزنید تا یک طناب بلندتر بسازید. در دنیای برق، اتصال الکتریکی یعنی دو سیم را طوری به هم بچسبانیم یا به یک قطعه (مثل لامپ یا کلید) وصل کنیم که جریان برق بتواند از آنها عبور کند. اگر اتصال خوب نباشد، برق نمیتواند حرکت کند و وسایل روشن نمیشوند.
برای درک بهتر، یک مدار ساده را تصور کنید: یک باتری، یک لامپ کوچک و دو سیم. برای روشن شدن لامپ، باید سیم اول را از قطب مثبت باتری به یک پایهٔ لامپ و سیم دوم را از قطب منفی باتری به پایهٔ دیگر لامپ وصل کنید. این دو جایی که سیم به باتری و سیم به لامپ میچسبد، اتصال الکتریکی نام دارد.
روشهای وصل کردن دو سیم به یکدیگر
برای وصل کردن دو سیم به هم روشهای گوناگونی وجود دارد. انتخاب روش به نوع سیم و کاری که میخواهیم انجام دهیم بستگی دارد. در ادامه چند روش رایج را بررسی میکنیم.
| نام روش | توضیح مختصر | مزیت |
|---|---|---|
| پیچاندن سیمها به دور هم | دو سیم لخت را مثل طناب به دور هم میپیچانیم. | ساده و سریع |
| استفاده از نوار چسب برق | بعد از پیچاندن سیمها، دور آن نوار عایق میپیچیم. | محافظت در برابر اتصال کوتاه |
| سرپیچ (مغزی) سیم | یک کلاهک پلاستیکی با فنر فلزی داخل آن، دو سیم را محکم به هم فشار میدهد. | محکم و ایمن |
| پایانهٔ فنری (ترمینال) | سیم داخل یک سوراخ قرار میگیرد و با پیچ یا فنر بسته میشود. | قابل باز و بسته شدن آسان |
چگونه یک سیم را به قطعه الکتریکی وصل کنیم؟
گاهی لازم است سیم را به یک قطعه مثل لامپ، موتور کوچک یا کلید وصل کنیم. در این کارها معمولاً قطعه دارای پایه یا سوراخ اتصال است. مثلاً یک لامپ کوچک دو پایه فلزی دارد: باید هر سیم را به یک پایه ببندید. برای محکم کاری میتوانید سر سیم را دور پایه بپیچید و بعد با نوار چسب برق عایقکاری کنید.
مثال دیگر: وصل کردن سیم به یک باتری دکمهای یا قلمی. باتری قلمی دو سر دارد: سر صاف (قطب منفی(2)) و سر برجسته (قطب مثبت(3)). برای اینکه جریان برق از سیم عبور کند، باید سیم را به هر دو قطب متصل کنیم. یک راه ساده این است که سیم را با چسب نواری به بدنهٔ فلزی باتری بچسبانید.
کاربرد واقعی: اتصال سیمها در یک چراغ قوه
یک چراغ قوه را در نظر بگیرید. داخل آن یک مدار ساده وجود دارد: باتری، لامپ، کلید و سیمهایی که همه را به هم وصل میکنند. وقتی کلید را میزنید، اتصال الکتریکی بین باتری و لامپ برقرار میشود و لامپ روشن میگردد. اگر چراغ قوه روشن نشود، یکی از دلایل آن میتواند اتصال نادرست یا شُل بودن سیمها باشد.
در منزل نیز پریزهای برق نمونهای از اتصال الکتریکی هستند. پشت دیوار، سیمها به پریز وصل شدهاند. وقتی دو شاخهٔ وسیلهای را در پریز میکنید، اتصال الکتریکی کامل میشود و جریان برق میتواند از طریق سیمهای وسیله به موتور یا المنت حرارتی برسد.
چالشهای مفهومی در اتصال الکتریکی
پاسخ: ممکن است سیمها را خوب به هم نچسبانده باشیم. اگر پیچش شُل باشد، برق نمیتواند از یک سیم به سیم دیگر بپرد. همچنین اگر روی سیمها لایهٔ عایق (روکش پلاستیکی) باقی مانده باشد، فلز سیم به فلز سیم دیگر تماس پیدا نمیکند و اتصال الکتریکی برقرار نمیشود.
پاسخ: خیر. هر قطعه برای عبور جریان حداکثر مقدار مشخصی را تحمل میکند. اگر سیم خیلی کلفت باشد یا جریان زیادی از آن عبور کند، قطعه ممکن است بسوزد. همچنین باید جهت اتصال قطبهای مثبت و منفی در قطعاتی مثل الایدی(4) رعایت شود، در غیر این صورت روشن نمیشود.
پاسخ: روکش رنگی سیم از جنس پلاستیک یا لاستیک است که عایق الکتریکی محسوب میشود. عایق مانع عبور جریان میشود. برای اتصال الکتریکی، باید قسمتی از روکش را با دقت جدا کنیم تا فلز سیم (مس) آشکار شود و بتواند با فلز قطعه یا سیم دیگر تماس مستقیم داشته باشد.
نگاهی ساده به قوانین جریان در اتصال
وقتی دو سیم را به درستی به هم وصل میکنیم، جریان برق بدون مانع حرکت میکند. این جریان را با حرف I (از کلمهٔ انگلیسی Intensity) نشان میدهند. ولتاژ که اختلاف پتانسیل بین دو نقطه است، باعث حرکت جریان میشود و با حرف V نمایش داده میشود. رابطهٔ ساده بین ولتاژ، جریان و مقاومت به این صورت است:
$ V = I \times R $در اینجا R مقاومت است. هرچه اتصال محکمتر باشد، مقاومت کمتر و جریان بیشتر خواهد بود. برای یک اتصال عالی، مقاومت باید نزدیک به صفر باشد.
برای مثال، اگر ولتاژ یک باتری $ 1.5 $ ولت باشد و مقاومت اتصال $ 0.1 $ اهم، جریان عبوری برابر است با:
$ I = \frac{V}{R} = \frac{1.5}{0.1} = 15 $ آمپرپاورقی
1 جریان برق: حرکت ذرات باردار در یک مسیر بسته را گویند. معادل انگلیسی: Electric Current
2 قطب منفی: پایانهای از باتری که الکترونها از آن خارج میشوند. معادل انگلیسی: Negative Terminal
3 قطب مثبت: پایانهای از باتری که الکترونها به آن وارد میشوند. معادل انگلیسی: Positive Terminal
4 الایدی: قطعهای الکتریکی که با عبور جریان کوچک نور تولید میکند. مخفف عبارت انگلیسی Light Emitting Diode به معنای دیود نورافشان.