همه چیز درباره ی امپر

همه چیز درباره آمپر

آمپر در علم فیزیک برای اندازه گیری هر چیزی واحد خاصی در نظر گرفته شده است. یکی از این واحدها آمپر است. آمپر را به جهت اندازه گیری جریان الکتریکی به کار می برند. احتمالا اگر سروکارتان به ابزار و تجهیزات الکترونیکی افتاده باشد با واحدهایی همچون آمپر یا ولت برخورد کرده اید. این واحدها در واقع بیان کننده توان یا ظرفیت دستگاه مربوطه هستند. در ادامه به جزئیات بیشتری راجع به آمپر می پردازیم.
تعریف جریان عبارت است از تعداد الکترون های عبوری از مدار که این مفهوم را با آمپر اندازه گیری می کنند. می توان گفت در بین واحدهای SI یکی از 7 واحد اصلی، واحد آمپر است که آن را به صورت خلاصه شده با Amp یا A نشان می دهند. واحد آمپر از نام پدر الکترودینامیک ( آندری ماری آمپر) برگرفته شده است. برای اینکه بتوان جریان الکتریکی یک دستگاه را اندازه گیری کرد، نیاز به دستگاه های مخصوصی به نام آمپرمتر و یا آم متر است که در بخش های بعدی بیشتر با این دستگاه و نحوه کار آن آشنا می شویم. براساس تعاریف، یک کولن بار الکتریکی معادل یک آمپر جریان است. به عبارتی دیگر می توان گفت یک کولن بر ثانیه با یک آمپر برابر است که این مطلب را می توان به شکل زیر نمایش داد.
1 آمپر= 1 کولن/ ثانیه
در مدار یک دستگاه الکترونیکی با تغییر مقدار بار الکتریکی، اندازه آمپر هم تغییر می کند. برای اینکه بتوانید با مفهوم آمپر بیشتر آشنا شوید، لازم است در ابتدا اطلاعاتی درخصوص بار الکتریکی، جریان و کولن داشته باشید.

بار الکتریکی

یکی از خواص ماده، بار الکتریکی است. زمانی که دو ماده باردار به یکدیگر نزدیک شده و در مجاورت هم قرار می گیرند، باعث می شود تا به هم نیرو وارد کنند. به عنوان مثال می توانید یک کاغذ را تکه تکه کرده و این قطعات را به یک شانه نزدیک کنید، مشاهده خواهید کرد که تکه های کاغذ به شانه نزدیک شده و به آن می چسبند. زمانی که ماده ای باردار در یک میدان مغناطیسی یا الکتریکی قرار می گیرد، نیرویی از سوی میدان ها به آن وارد می شود که به آن بار الکتریکی می گویند. 
می توان گفت میدان و بار الکتریکی هر دو به یکدیگر مرتبط هستند. اگر بار الکتریکی به صورت متحرک باشد، می تواند میدان مغناطیسی تولید کند. از ترکیب دو میدان مغناطیسی و الکتریکی، میدان الکترومغناطیسی تشکیل می شود. این میدان ها می توانند بار الکترومغناطیسی تولید کنند که مهم ترین مبنا و اساس فیزیک است.

کولن

یکای بار الکتریکی در SI که با C نشان می دهند را کولن می گویند. برای کولن یک مقدار تقریبی در نظر گرفته شده که برابر است با: 1018 × 6.241. حاصل ضرب یک آمپر در ثانیه معادل یک کولن است. 
1 کولن= 1 آمپر × 1 ثانیه
جریان الکتریکی
میزان بار الکتریکی که از واحد سطح در واحد زمان عبور می کند را جریان الکتریکی می گویند. درواقع زمانی که الکترون ها در یک جسم رسانا شروع به حرکت می کنند، جریان الکتریکی ایجاد می شود. در اینجا بایستی با تفاوت اجسام رسانا و نارسانا آشنا شویم. اجسام رسانا در لایه آخر اتم های خود الکترون آزاد دارند، همانند فلزات. و اجسام نارسانا فاقد الکترون در اتم های خود هستند همانند پلاستیک و چوب. ذکر این نکته نیز لازم است که واحد جریان الکتریکی در اس آی، آمپر است.

فرمول آمپر 

برای اینکه درک بهتری از فرمول آمپر داشته باشید، در ابتدا به یک مثال اشاره می کنیم. سیمی فلزی را در نظر بگیرید. ( سیم های دارای تعداد زیادی الکترون آزاد هستند که به راحتی در طول سیم حرکت می کنند.) در صورت اعمال نیرو به الکترون های آزاد سیم، آن ها شروع به حرکت در یک راستا می کنند. از آن جایی که الکترون ها بار منفی دارند، حرکت آن ها باعث شارش بار الکتریکی می شود؛ یعنی در سیم فلزی، جریان الکتریکی داریم. 
حال نقطه ای از سیم را به دلخواه انتخاب کنید. فرض کنید در مدت زمان 5 ثانیه 10 کولن بار از این نقطه عبور می کند. حال باتوجه به این موارد می خواهیم مقدار جریان را محاسبه کنیم. همانطور که در بخش های قبلی اشاره کردیم جریان برابر است با مقدار بار تقسیم بر زمان عبور بار که به صورت زیر نشان داده می شود.
مدت زمان عبور بار الکتریکی/ بار الکتریکی= جریان الکتریکی
جریان الکتریکی برابر است با 2 کولن بر ثانیه که از طریق فرمول زیر محاسبه می شود.
5 ثانیه/ 10کولن =جریان الکتریکی
در علم فیزیک جریان را با نماد (I)، بار الکتریکی را با نماد (q) و زمان را با نماد t مشخص می کنند. بنابر توضیحات داده شده می توان یک فرمول کلی برای اندازه گیری جریان الکتریکی تعیین کرد که به صورت زیر است.
I= q/t
از آن جایی که واحد جریان الکتریکی آمپر است. می توان فرمول آمپر را به صورت زیر نوشت.
A=C/s

پیشوندهای واحد آمپر در علم فیزیک

گاه ممکن است در برخی از محاسبات با اعداد و ارقام بزرگی برای جریان الکتریکی رو به رو باشیم که این مسئله می تواند کمی کار ما را در نوشتن سخت کند. برای حل این مشکل پیشوندهایی را برای واحد آمپر در نظر گرفته اند تا از درج صفرهای اضافی جلوگیری شود. بازه اعدادی که برای آمپر در نظر گرفته می شوند می تواند کمتر از 0.01 یا بیشتر از 1000 آمپر باشد؛ بنابراین برای اینکه نیازی به یافتن مکان اعشار یا استفاده از صفرهای زیاد نداشته باشیم، می توانیم از پیشوندهایی که در ادامه معرفی می شوند استفاده کنیم.
● میکروآمپر: هر یک میکروآمپر برابر است با  10 به توان 6- آمپر
● میلی آمپر: هر یک میلی آمپر برابر است با 10 به توان 3- آمپر
● کیلوآمپر: هر یک کیلو آمپر برابر است با 10 به توان 3 آمپر
موارد زیر برای آن دسته از علاقمندانی است که تمایل دارند بدانند مقدار تقریبی جریان عبوری در وسایل الکتریکی پیرامونشان چقدر است:
● کیبورد و موس:  مقدار تقریبی حدود 50 میلی آمپر
● کنترل تلویزیون: مقدار تقریبی حدود 10 میلی آمپر
● لپ تاپ: مقدار تقریبی حدود 3 آمپر
● جاروبرقی ها و مایکروویو: مقدار تقریبی حدود 15 آمپر
● چراغ قوه ولتاژ بالا: مقدار تقریبی حدود 1 آمپر

آمپرمتر یا آمپرسنج چیست؟

برای اندازه گیری هر کمیت و واحدی نیاز به تجهیزات مخصوصی است. اندازه گیری جریان الکتریکی هر دستگاهی نیز به کمک دستگاه آمپرسنج یا آمپرمتر انجام می شود. این دستگاه به طور خاص برای محاسبه جریان ساخته شده و کاری با ولتاژ ندارد. همانطور که از نام دستگاه پیداست، اسم آن براساس واحد جریان الکتریکی یعنی آمپر تعیین شده است. اگر به بدنه یا اطلاعات این دستگاه دقت کنید، کلمه آمپر یا عبارت مخفف amp را مشاهده خواهید کرد. اصولا دستگاه های آمپرمتر را به گروه های مختلفی تقسیم می کنند. این دسته بندی براساس دو فاکتور مهم انجام می شود. این دو فاکتور عبارتند از: طراحی و ساختار دستگاه، نوع جریان عبوری از آمپرسنج (آمپرمتر). در ادامه با انواع آمپرسنج از نظر نوع ساختار و طراحی آشنا می شویم.
● آمپرسنج با سیم پیچ متحرک
● آمپرسنج با آهن متحرک
● آمپرسنج با مغناطیس متحرک
● آمپرسنج سیم داغ
● آمپرسنج الکترودینامیک
اما آمپرسنج ها از نظر نوع جریان عبوری به دو گروه کلی تقسیم می شوند که عبارتند از:
● آمپرسنج AC (جریان متناوب)
● آمپرسنج DC (جریان مستقیم)
تجهیزات لازم برای ساخت آمپرمتر؟
برای اینکه بتوانید به خوبی با چگونگی کار آمپرمتر آشنا شوید، نیاز است تا اطلاعات دقیقی از اجزای تشکیل دهنده آن داشته باشید. برای ساخت یک آمپرمتر به تجهیزات زیر نیاز خواهید داشت:
● سیم مسی به طول 10 متر و یا در صورت نیاز بیش از 10 متر
● دو عدد آهن ربای دیسکی کوچک به قطر یک سانتی متر
● نخ ساده با ضخامت کافی و یا نخ قلاب ماهیگیری
● باتری قلمی
● یک عدد لوله مقوایی مشابه لوله دستمال توالت
● یک تکه مقوا با ابعاد 10×10 سانتی متر
● چسب مایع حرارتی
● سمباده
● دو عدد فویل آلومینیومی به شکل مربع و با ابعاد 5 سانتی متر
● دو عدد سیم رنگی
● پونز

نحوه تبدیل واحدهای آمپر به یکدیگر

گاهی اوقات در زمان انجام محاسبات لازم است واحدهای مختلف آمپر را به یکدیگر تبدیل کرد. برای این کار نیاز به فرمول های خاصی است که در ادامه هریک از آن ها را معرفی می کنیم.
فرمول تبدیل کیلوآمپر به آمپر و بالعکس 
همانطور که پیش از این گفتیم یک کیلوآمپر معادل 103 یا 1000 آمپر است. اگر به طور مثال 5 کیلوآمپر داشته باشیم نحوه تبدیل آن به آمپر به صورت زیر است.
5000 آمپر= 1000× 5 کیلوآمپر
برای تبدیل آمپر به کیلوآمپر می توانیم به صورت زیر عمل کنیم.
1000/5000 آمپر= 5 کیلوآمپر
فرمول تبدیل میلی آمپر به آمپر و بالعکس
یک میلی آمپر معادل 0.001 آمپر است. پس برای محاسبه و تبدیل میلی آمپر به آمپر لازم است آن را بر عدد 1000 تقسیم کنیم. فرمول تبدیل میلی آمپر به آمپر به صورت زیر است:
1000/1 آمپر = 1 میلی آمپر
باتوجه به فرمول بالا می توان گفت با ضرب جریان در عدد 1000 می توان آن را به میلی آمپر تبدیل کرد:
1000 میلی آمپر = 1 آمپر
فرمول تبدیل میکروآمپر به آمپر و بالعکس
هر یک میکروآمپر معادل 10 به توان 6- آمپر است. به فرمول زیر دقت کنید:
6-^10 آمپر × 1 = 1 میکروآمپر
فرض کنید جریانی برابر 3 میکروآمپر داریم که برای تبدیل آن به آمپر می توانیم به روش زیر اقدام کنیم.
6-^10 × 3= آمپر
برای تبدیل کردن آمپر به میکروآمپر نیز می بایست جریان موردنظر را در عدد 6^10 ضرب کرد.