Электрлік қозғаушы күші және ток көздері мен тізбектерді түрлендіру

Презентация қосу

Электрлік қозғаушы күші
және ток көздері мен
тізбектерді түрлендіру
Электрлік қозғаушы күші және ток
көздері мен тізбектерді түрлендіру

«Электр тогы дегеніміз не?»
Қарапайым электр тогының көзін
алғаш ойлап тапқан кім?

Электр тізбегі
Адамзат өркениетінің қарыштап дамуы электр тогын
тұрмыста
және техникада пайдаланумен тікелей байланысты. (j2 = 0). Егер зарядталған электроскопты металл шыбықпен зарядсыз
«Электр тогы электроскопқа қосатын болсақ (сурет 5.1, ә), онда 2-электроскоптың да
дегеніміз не?» деген сұраққа жауап беру үшін зарядталғанын көреміз. Электроскоп тілдерінің көрсетулері бойынша
1-электроскоптың зарядының жартысы екіншісіне өткендігі байқалады.
төменде сипатталған Бұл екі электроскоптың да потенциалдарының теңелгендігін білдіреді:
тәжірибелерге жүгінейік. j‘
Екі бірдей электроскоп алып, оларды жақын 1 = j‘
орналастырайық та, 2. Ендеше, өткізгіштің электроскоптарды қосатын ұштарындағы
біреуін зарядтайық (сурет 5.1, а). Бұл кезде оның потенциалдар айырымы нөлге теңеледі де (U = j‘
1 – j‘
потенциалы нөлден 2 = ∆j = 0), зарядтардың өткізгіш бойымен өтуі тоқталады.
үлкен (j1 > 0), ал екінші электроскоптың потенциалы 2. Енді металл (өткізгіш) шыбықтың орнына шыны (диэлектрик)
нөлге тең болады. шыбықты пайдаланып, жоғарыдағы тәжірибелерді тағы да қайталап
жасап
шығайық. Алайда бұл жолы жоғарыда байқалған құбылыстар орын
алмайды.
Өткен тараудағы электр өрісі туралы білімдерімізге және жоғарыдағы
тәжірибе нәтижелеріне сүйене отырып, төмендегі қорытындыға
келеміз:
– потенциалы үлкен (j1 > 0) зарядталған денеден потенциалы кіші
(j2 < j1) денеге қарай зарядтар өткізгіш бойымен қозғалыс жасай алады;
яғни зарядтар тек электр өрісінде (Е = U/d ≠ 0) ғана қозғалысқа келеді;
– денелердің потенциалдар айырымы нөлге теңелгенде (j‘
1 – j‘
2 = 0)
олардың арасындағы зарядтардың қозғалысы тоқтайды;
– зарядтар тек өткізгіштер арқылы ғана бір денеден екінші денеге өте
алады, ал диэлектриктер арқылы өте алмайды.
3. Тәжірибелердің қорытындыларынан электр тогының анықтамасын
тұжырымдап, пайда болу шарттарын көрсете аламыз.
Электр тогы деп зарядтардың электр өрісі әрекетінен бағытталып
реттелген қозғалысын (ағынын) айтады.
Тәжірибелер электр тогын туғызудың негізгі екі шартын анықтайды:
біріншіден, электр
1799 жылы итальяндық өнертапқыш Алессандро Вольта алғаш рет
қарапайым электр тогының көзін ойлап тапты. Ол дөңгелектеп кесілген
үш заттан тұрады. Мыс және
цинк дөңгелек табақтарының араларына шұғадан жасалған
дөңгелек материал жапсырылып, күкірт қышқылына малынды.
Бақылау цинк табағының ери бастағанын, ал мыс табағының
бетінде көпіршіктердің пайда болғанын көрсетті. Күкірт
қышқылы сіңірілген шұғамен бөлінген металл табақтарды
өткізгішпен жалғағанда олардың ұштарында әлсіз 1 вольт шамасында
потенциалдар айырымы пайда болды. Осылайша,
алғаш рет электр тогының көзі жасалды. Ол үш элементтен
тұратын токтың көзін басқа итальяндық ғалымның құрметіне
«Гальвани элементі» деп атауды ұсынды.
А. Вольта өткізгіштердің ұштарындағы потенциалдар
айырымын (кернеуді) үлкен шамаға жеткізу үшін табақтарды
бірінің үстіне бірін бағаналай қойып биіктетті. Бағана биіктеген
сайын потенциалдар айырымы да өсе түсті. Электр тогының
мұндай көзі «Вольта бағанасы» деген атаумен физика тарихына енді.
«Вольта бағанасы» арқасында физика тарихында екі ұлы
жаңалық ашылды. Олардың бірі – электролиз құбылысының
ашылуы. 1800 жылы Никольсон мен Карлайл электролиз
арқылы судан сутек пен оттек газдарын жеке-жеке бөліп алды.
Дэви 1807 жылы электролиз құбылысы негізінде калий металын тапты.

Екінші ұлы жаңалық – металдарды үлкен температурада
«пісіретін» электр
доғасы ашылды. Орыстың даңқты физиктерінің бірі –
Василий Петров 1803 жылы
кернеуі 2500 вольт болатын ең қуатты «Вольта бағанасын»
4 200 мыс және цинк
табақтарынан құрастырып жасады. Кернеуі үлкен оң және
теріс полюстерге
жалғанған екі көмір өткізгіштің ұштарын жақындатқанда
олардың арасында температурасы аса жоғары доға тәрізді
жалындаған от пайда болды. Міне, осылайша
тағы бір тамаша құбылыс – электр доғасы ашылды.
Вольтаның ашқан тамаша жаңалығын көптеген елдердің
ғалымдары мен мемлекет қайраткерлері үлкен құрметпен
қабылдады. Мысалы, Наполеон Вольтаны
Парижге шақырып, аса жоғары марапаттаулар мен сый-
құрмет көрсетті.
Электр тогы ұзақ жүріп тұруы үшін өткізгіштердің ұштарындағы
потенциалдар айырымын нөлге жеткізбейтін (U = j1 – j2 ≠ 0) жағдай жасау керек. Мұндай
жағдайда өткізгіштердің ішінде зарядтарды бағыттап
қозғайтын электр өрісі пайда болады (Е = U/d ≠ 0). Міне, осы жұмысты
ток көзі атқарады.
Ток көзі деп өткізгіштердің ұштарындағы потенциалдар айырымын нөлге теңестірмей, оң және
теріс зарядтарды бөлектеп
тұратын арнайы қондырғыны айтады.
Ток көзі болатын ондай қарапайым қондырғыларға мысал ретінде
мектеп зертханасындағы электрофор машинасын және аккумуляторлар
мен әртүрлі электр батареяларын атауға болады (сурет 5.2 және 5.3).
Электрофор машинасында әраттас зарядтарды бір-бірінен бөлектеу
үшін оның табақшаларын айналдырып, жұмыс істеу керек. Электр энергиясын өндіретін ірі су
электр стансыларында турбиналар мен роторларды айналдыратын мұндай жұмыстарды құлап
аққан су, ал жылу электр
стансыларында үлкен қысымда шығатын бу атқарады.
Мысалы: электрофор машинасында қол күшінің
механикалық энергиясы электр энергиясына
айналады; ал батарейкалар мен
аккумуляторларда химиялық реакцияларға
қатысатын заттардың ішкі энергиялары, күн
электр батареяларында Күн сәулесінің энергиясы
электр энергиясына түрленеді.
Ток көзінде зарядтарды бөлектейтін электрлік
емес күштерді
бөгде күштер деп атайды.
Электр тогы жүруінің тағы бір шарты зарядтарды үздіксіз өткізіп
отыратын әртүрлі өткізгіштер мен ток көзінен тұратын тұйық электр
тізбегі болып табылады (сурет 5.4).
Тұйық электр тізбегі деп ток көзінен, жалғастырғыш өткізгіштерден және электр
энергиясын тұтынушы құралдардан тұратын
тізбекті айтады.
Электр тізбегі сыртқы бөлік және ішкі бөлік деп аталатын екі
бөліктен тұрады. Тізбектің сыртқы бөлігін жалғастырғыш өткізгіштер
және электр энергиясын тұтынушы құралдар, ал ішкі бөлігін ток көзі
және оның ішіндегі құрылымдық элементтер құрайды.
Тізбектің ішкі бөлігінде электр энергиясына электрлік емес энергиялар түрленеді, ал
сыртқы бөлігінде электр энергиясының басқа
энергияларға түрленуі орын алады. Мысалы, тізбекке қосылған шамда
(сурет 5.4) электр энергиясы көрінетін жарық сәулесінің энергиясына
және көрінбейтін инфрақызыл сәуленің жылу энергиясына түрленеді.
Сондай-ақ электрқозғалтқыштарда – механикалық энергияға, үтіктер
мен электр плиталарында жылытқыш элементтердің ішкі энергиясына
түрленеді. Өз кезегінде қызған элементтердің ішкі энергиялары жылу
алмасу жолымен сыртқы ортаға белгілі жылу мөлшерін береді.
Электр тізбегіне екі түрлі электр шамын кезегімен ток көзіне
қосатын болсақ, онда олардың біркелкі жанбағанын көреміз: біреуі
жарқырап жанса (сурет 5.6, а), екіншісі сығырайып (сурет 5.6, ә) көмескі
жанады. Мұндай көрініс бірінші шамнан өтетін электр зарядының
мөлшеріне қарағанда екінші шамнан өтетін заряд шамасының кем екенін
білдіреді.

Бұл құбылысты диаметрлері екі түрлі құбырмен аққан суға
ұқсатуға
болады: диаметрі үлкен құбырмен судың көп мөлшері ағады,
диаметрі
кіші құбырдан су аз ағады. Өйткені әртүрлі құбырлар ағатын
суға
әртүрлі «механикалық кедергі» жасайды. Электр тізбегінен ток
өткенде
де осыған ұқсас құбылыс орын алады: тізбектегі жарқырап
жанған шамнан өтетін электр зарядының мөлшері көп, ал
көмескі жанған шамнан
аз заряд өтеді. Өйткені тізбекке жалғанған әртүрлі шамдар
зарядтардың
қозғалысына әртүрлі «электрлік кедергі» жасайды.
Сонымен, тізбектегі электр тогын және оған бөгет болатын
өткізгіштің
кедергісін сандық тұрғыдан сипаттау үшін ток күші және
өткізгіштің
электр кедергісі деген физикалық ұғымдар енгізіледі. Оларды
ретіне
қарай I және R әріптерімен белгілейді.
Ток күші деп бірлік уақытта өткізгіштің көлденең қимасынан
өтетін зарядтың мөлшерін айтады:
I=q
t.
Халықаралық бірліктер жүйесінде токтың күші негізгі 7 бірліктің
бірі болып табылады. Ток күші ампермен (А) өлшенеді:
1 А = 1 Кл
1с.
Бір ампер деп 1 секундта өткізгіштің көлденең қимасынан өткен
1 кулон зарядты айтады.
Токтың күшін амперметр деп аталатын аспаппен өлшейді (сурет
5.7). Үлкен токтарды килоамперметрмен (1 кА = 103 А), кіші токтарды милли
немесе микроамперметрмен (1 мА = 10–3 А; 1 мкА = 10–6 А)
өлшейді.
Электр кедергісі мен амперметрдің сызбалардағы шартты белгілері
тізбекте (сурет 5.7, ә) көрсетілген.
Тізбектегі токты амперметрмен өлшеу үшін қауіпсіздік техникасын қатаң
сақтау керек. Зертханалық жұмыстарды жасағанда амперметрді тікелей ток
көзіне қосуға болмайды. Амперметрді жалғағанда:

тізбекте жеткілікті R кедергісі бар жүктемелердің (электр тұтынушы
құралдардың) қосылғанына және амперметрдің полюстері ток көзінің
сәйкес полюстеріне бағытталғанына көз жеткізу керек. Сонымен қатар
амперметрдің қажетті түрін таңдап, әрі оны ток күші өлшенетін тізбектің
бөлігіне тек тізбектеп қосу қажет (сурет 5.7, ә).
Өткізгіштің электр кедергісі деп электр тогын өткізуге қарсы
әрекет жасайтын қасиетін айтады.
Өткізгіштердің кедергілері тәжірибе жүзінде анықталған. Көптеген
тәжірибелер өткізгіштердің кедергілері олардың ұзындығына, қандай
материалдардан жасалғанына және көлденең қимасының ауданына
тәуелді болатынын көрсетті.
Назарларыңызға
рахмет!

Ұқсас жұмыстар

Электр энергиясын тұтынушылар

Электр тізбегі

Ток күші

Электрлік тізбек және оның элементтері

Синусоидалы ток

ТҰРАҚТЫ ТОҚ ТІЗБЕКТЕРІ

Өткізгіштердің кедергісі

Жарық диодтары

Синусоидалы тоқ тізбегі

Түзеткіш айнымалы электр тогын тұрақты тоққа түрлендіретін құрал

Пәндер