Электр зарядтарының екі түрі

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 14 бет
Таңдаулыға:

III бөлім. ЭЛЕКТР.

Бірінші тарау. ЭЛЕКТРОСТАТИКА

1. Электр зарядтарының екі түрі.

Біздін заманымыздан 2500 жыл бұрын-ақ янтарьды жүнге үйкегенде, янтарьдын баска заттарды өзіне тарту касиеті артатындығы байқалған. XVI ғасырда ағылшын дәрігері Гильберт шыны, шайыр, күкірт т. б. заттардьщ да осындай қасиеті болатыньш тапқан. Демек, осы аталған заттардың бойында үйкелістің нәтижесінде «бір нәрсе», жаңа қасиет - баска заттарды өзіне тарту касиеті пайда болады екен. Осы «бір нәрсе» электр немесе электр заряды деп аталады. Электр деген сөз гректің «электрон» (янтарь) деген сезінен шықкан.

Эбонит таякшаны жүн матаға үйкесек, онда ұсақ заттарды өзіне тарту қасиеті пайда болады. Ал шыны таяқша алып, оны жібекке үйкесек, ол да сондай касиетке ие болады екен. Егер де электрленген эбонит таяқшаны бір жіпке іліп койып, оған алдын ала электрленген эбонит таяқша жакындатсақ, олардың бірін-бірі тебетінін, ал шыны таякша жакындатканда, бірін-бірі тартатынын байкар едік. Эбонит, шыны таякшалардың бұлайша әрекет жасасуы олардағы электр зарядтарының әр түрлілігінен деп түсіну керек. Зарядтардын түрлерін ажырату үшін Франклин І747 жылы электр зарядтарыньгң екі түрі болатындығы туралы пікір козғады. Ол шыиы таякшаны жібекпен ү йкегенде пайда болатын злектр зарядыи оң заряд деп, ал эбонит таяқшаны жүн. матаға үйкегенде пайда болатын зарядты теріс заряд дея атауды ұсьшды.

Денелерде электр зарядтарының пайда болу қубылысьщ былайша түсшдіруге болады. Барлық денелер де атомдар мен мен молекулалардан тұрады. Атомдар элементар бөлшектерден құралады. Атом құрамына енетін протондар мен электрондардың электр зарядтары болады, ал нейтронда заряд болмайды. Протон оң зарядталған, ал электрон теріс зарядталган деп есептеледі. Сонымен, осы бөлшектердің (протон, электрон және нейтрон) бір-бірінен айырмашылығы неде?

Бөлшектер әр түрлі дегенде біз олар өзін қоршағанортаға әр түрлі әсер етеді және сол ортаның әсерінен өздері де әр түрлі қасиеттерге ие болады демекпіз. Мысалы, барлық бөлшектердің массалары бар және олар әр түрлі мысалы, электронның тыныштық массасынан 1846 есе артық, яғни me=1846me, ал нейтронның массасы протон массасынан артық, яғни mn>Mp. Осы бөлшектерге сыртқы күш әсер еткенде олар әр түрлі қырынан көрінеді, өйткені олардың инертті массалары әр түрлі ғой. Біз электрон мен протон зарядталған десек, олардың әр түрлі типтегі өзара әсерлесуге қабілеті бар екендігін айтамыз. Заряд дегеніміз элементар бөлшектерді сипаттайтын олардың массадан кейінгі екінші қасиеті.

Әрбір атомньщ құрамындағы протондар мен электрондардың сандары өзара тен. Олай болса, атом құраындағы, оң және теріс зарядтар сан жағынан бірдей. Ал атомың заряды осы зарядтардың алгебралык қосындысына тең. Демек, атом бейтарап атом бейтарап екен. Егер денеде электронның саны артық немесе кем болса, онда ол денеде соған олрай оң не теріс электр заряды пайда болады. Ашып айтқанда, денеде протондардан электрондар артық болса, ол дене теріс зарядталады да, ал кері жағдайда дене оң зарядталады.

Бұл тарауда біз статикалық, яғни коқғалмайтын зарядтарды карастырамыз. Зарядтар қозғалмайды деп аламыз, оларга әсер ететін күштер зарядтардың өзара орналасуымен ғана анықталады деп есептейміз.

Электростатикалық өзара әсерді қарастырмас бұрын нүктелік заряд деген не, соған анықтама бере кетейік: нүктелік заряд дегеніміз - электрленген материалдық нгүкте. Оның өлшемі өзіне әсер ететін басқа бір денеге дейінгі ара қашықтықпен салыстырғанда өте аз болады.

2. Кулон заңы.

Бір-біріне қатысты алғанда қозғалмайтын электр зарядтарының өзара әсерлесуін зерттеуге және олар бағынатын заңды ашуға Ньютонның бүкіләлемдік тартылыс заңының зор ықпалы тиді.

XVIII ғасырдың ортасында зарядтардың өзара әсерлесу заңы бүкіл әлемдік тартылыс заңына ұқсас деген пікірлер айтыла бастады. Осы пікірдің дұрыстығын 1785 жылы француз ғалымы Кулон дәлелдеді. Ол өте сезімтал айналмалы таразы алып, сол арқылы екі зарядтың қалар әсерлесетінін анықтады. Ол заң былай айтылады.

Бір-бірі r қашықтықта орналасқа екі нүктелік зарядты өзара әсерлесу күші сол зарядтардың көбейтіндісіне тура пропорционал және ара қашықтығының квадратына кері пропорционал:

\[F_{0}=k\,{\frac{q\mathbf{i}q2}{r2}}\]

Кулон заңды ашқанда өз тәжірибесін ауада жасаған екен. Кейіннен зарядтар басқа ортада тұрғанда өзара әсерлесу күшінің өзгеретіні байқалған.

Егер зарядтар керосин, май, шыны т. б. заттармен қоршалса, онда оладың өзара әсер күшінің азаятындығын байқауға болады. Олай болса, F-дің шамасы зарядтарды қоршаған ортаға байланысты деген қорытыдыға келуге болады. Электр зарядтарының өзара әсерлесуіне ортаның тигізетін әсерін бақылау үшін орта жоқ жердегі F мен орта бір жердегі F салыстыру керек:

\[{\frac{F_{0}}{F}}=e\]

мұндағы е - ортаның диэлектрлік өтімділігі. Егер зарядтар белгілі бір ортада орналасқан болса, онда Кулон заңы былай жазылады:

\[F={\frac{F_{0}}{e}}=k{\frac{q1^{*}q2}{e r^{2}}}\]

Ауа үшін e=1, олай болса формулаға қайта ораламыз. Керосин үшін су үшін қағаз үшін. Кулон заңы былайша өрнектеледі:

\[F={\frac{F_{0}}{e}}=k{\frac{q1^{*}q2}{e r^{2}}}\]

Кулон заңы негізінде электр зарядының өлшем бірлігі енгізіледі: 1 Кл=1А*1с.

Кулон заңымен анықталатын F күші Кулон күші немесе электр күші деп аталады.

3. Электр өрісі дәне оның кернеулігі.

Бірінен-бірі алшақ тұрған екі заряд Кулон заңы бойынша әсерлеседі делік. Бір зарядтың екінші зарядпен әсерлесуі қалай, ненің көмегімен жүреді деген заңды сұрақ туады. Электр өрісі дегеніміз не?

Электр өрісі - материяның ерекше бір түрі. Электр өрісін козғалмайтын электр заряд-тары туғызады. Электр өрісі электрленген дененің әсерін екінші денеге жеткізуші болып саналады. Электр өрісінін пайда болғанын және оның интенсивтілігін (күшін) сол өріске орналастырылған сыншы зарядка өріс тарапынан әсер ететін механикалык күш аркылы анықтауға болады. Айта-лык, зарядталған дененін өрісін анықтау керек делік. Ол үшін дене орналаскан кеңістікке сыншы заряд әкеліп қоямыз. Сыншы зарядты нүктелік заряд деп карастырайық. Сонда сыншы зарядтың туғызатын өрісі зарядталған дененің туғызатын өрісіне әсерін тигізбейді.

ВОЛЬТМЕТР ЖӘНЕ АМПЕРМЕТР ТӘСІЛІ

Тұрақты тоққа арналған резистордың кедергісін төмендегі схема бойынша өлшейді.

R реостатпен тоқ пен кернеудің қолайлы мәндерін орнатып, Rx-тен табамыз.

Rx=

\[{\frac{U x}{I-\ I\nu}}={\frac{U x}{I-(U x/R\nu)}}\]

Iv - вольтметр арқылы өтетін тоқ;

Rv - вольтметрдің ішкі кедергісі; егер Rv>Rx болса, онда Rx=Ux/I.

Абсолюттік методикалық қателік параллель жалғанған вольтметр мен резистордың жалпы кедергісі мен өлшенген кедергі арасындағы айырмашылық арқылы анықталады.

1Rx=

\[\frac{R x R\nu}{R x+R\nu}-\,R\nu=-\,\frac{R x^{2}}{R x+R\nu}\]

Салыстырмалы қателік

б=-

\[\frac{R x}{R x+R\nu}\]

Бұдан біз суреттегі а-схема тек аз кедергілерді өлшеу үшін қолданылатынын көреміз. Үлкен кедергілерді өлшеу үшін б-схемасын қолданады. Сонда:

Rx=(U/Ix) -Rа, мұндағы

Ra - амперметрдің ішкі кедергісі.

Егер Ra<Rx, онда Rx=U/Ix.

Абсолюттік қателік Ra=Rx

Салыстырмалы қателік б=Ra/Rx

Вольтметр мен амперметр тәсілімен өлшеу кезінде кеткен қателік әрқашан қолданылған амперметр мен вольтметрдің келтірілген қателіктерінің қосындысынан үлкен болады.

Амперметр мен вольтметр тәсілі негізінде кедергіні өлшейтін құралдар - электро-механикалық және электрондық омметрлер шығарылып жатыр.

Электромеханикалық омметр ішкі кедергісі Ri болатын қоректендіру кезінен Е, кедергісі R _a болатын магнитэлектрлік микро немесе миллиамперметрден, үлестіретін резистордан R _доб және айнымалы калибрлік резистордан тұрады:

Омметрдің схемасын 2-ге бөлуге болады: омметрдің резистор Rx мен миллиамперметрдің тізбектей жалғанған схемасы және параллель жалғанған схемасы.

Тізбектей жалғанған кезде (сур. а) R _x кедергісі артқан сайын миллиамперметр арқылы өтетін тоқ азаяды:

I=E[(R _e +R _x )

R _e - омметр тізбегіндегі барлық тұрақты кедергілердің қосындысы; миллиамперметр шкаласы ∞-тен 0-ге дейін Оммен градуирленеді.

Параллель жалғанған кезде өлшенетін кедергі R _x артқан сайын миллиамперметр арқылы өтетін тоқ та артады және шкала 0-ден ∞-ке дейін градуирленеді.

Электрондық омметнлер операциялық күшейткіштерде жұмыс істейді. Күшейткіштің кірісінде үлгілік резистор қосылған R _обр , ал кері байланыс тізбегі болып өлшенетін резистор R _x есептеледі. Операциялық кедергінің шығыс кернеуі кедергілер қатынасына тәуелді.

И _вых =-

\[\frac{\dot{\cal A}}{R_{i\dot{\alpha}\dot{\sigma}}}R_{x}=a R x\]

Демек, вольтметрдің шкаласын кедергі бірлігінде градуирлеуге болады.

АМПЛИТУДАЛЫҚ ЖИІЛІКТІ МІНЕЗДЕМЕЛЕРДІ ӨЛШЕУ

Жеткізу коэффиценті К=[K _e ] e ₄ немесе матрицалық коэффицент ([S ₂₁ ] ) - әлсіреу коэффиценті төртбұрыштың негізгі сипаттамасы болып табылады. Жеткізу коэффиценті модулінің жиілікке тәуелділігі К(w) амплитудалық жиілікті сипаттама деп аталады АЖС (АЧХ) .

АЖС-ның формасын бақылау үшін осциллографтық индикатордан және тербелу жиілігінің генераторынан тұратын панорамалық өлшеуіштер қолданылады.

Жұмыс істеу принципі: Жаздырғыш (Развертка) генераторы уақыт бойыншы сызықты өзгеретін кернеу Up шығарады. Ол кернеу 1 мезгілде электронды-сәулелік түтікшенің көлденең пластиналарына да, жиілік модулятор арқылы тербелу жиілігінің генераторына да әсер етеді. ТЖГ генераторының кернеуі зерттелетін төртұштықтың кірісіне барады. Одан шыққан кернеу ТЖГ генератор жиілігінің лездік мәніне тәуелді болады. Детектірленіп күшейтілген кернеу электронды-сәулелік түтікшенің вертикаль пластиналарына келіп түседі және экранда АЖС-ны көрсететін осциллограмма пайда болады (2 сурет) .

Жиіліктің көлденең осін калибрлеу үшін белгі генераторы қолданылады. Оның сызықты спектрінің кернеуі қоспалауышқа барады. Сонымен қатар қоспалауышқа ТЖГ-ның кернеуі де беріледі. Нәтижесінде қоспалауыштың шықпасында F _v =f ₁ ТЖГ- f ₅ -ге тең жиілікпен соғулар пайда болады. Бұл соғулардың кернеуі төменгі жиілікті күшейткіштен кейін түтікше модуляторына - £ каналына беріледі. Сызықты спектр жиіліктерінің біреуі ТЖГ лездік жиілігіне тең болғанда, осциллограммада пайда болады. Оның жиіліктің көлденең осіндегі жағдайы белгі жиілігіне сәйкес келеді.

Жиілік девиациясының 1 циклінің ұзақтығы: Т _дев =

\[\frac{R f\operatorname*{max}-f\operatorname*{min}}{(2s f)^{2}}\]

Өнеркәсіп орындары 20 Гц:1, 5 ГГц диапазонында жұмыс істейтін АЖС-ның панорамалық өлшеуіштерінің бірнеше түрін шығарады. Мұндай жартылай автоматты приборларды қолдану төртұштықтардың (күшейткіш, сүзгі, т. б. ) реттелуі мен зерттелуін жеңілдетеді.

РАДИОТЕХНИКАЛЫҚ ТІЗБЕКТЕРДІҢ МІНЕЗДЕМЕЛЕРІ МЕН ПАРАМЕТРЛЕРІН ӨЛШЕУ

Бұл тарауды сызықты пассивті 2 полюстілер - резистор, конденсатор және катушканың параметрлері қарастырылады. Бұл элементтер негізгі және паразиттік параметрлермен сипатталады.

Резистор үшін негізні параметр оның кедергісі, ал паразиттік параметрлер орама сымдарының және шықпасының индуктивтілігі LR, сондай-ақ орам мен шықпа арасындағы сыйымдылық. Осы резистор арқылы өтетін айнымалы тоқ жиілігінің жоғарғы шегін анықтаған кезде паразиттік параметрлерді ескеру керек.

Конденсатордың негізгі параметрі - сыйымдылық, ал паразиттік параметрлері - пластиналар мен шықпаның индуктивтілігі және диэлектриктігі шығындар кедергісі. Көптеген конденсаторлардың Lc-сі өте аз болады, сондық эквиваленттік схема қарапайым түрге келеді (б сур) . Конденсатордың комплекстік кедергісі

£=

\[\frac{R c}{1+i w R c c}\]

Шығындар бұрышының тангенсі

tgб=

\[\frac{1}{\displaystyle\mathrm{w}R c c}\]

Конденсатордың эквиваленттік схемасын сыйымдылық пен кедергі Гс-ның тізбектей жалғанған түрі ретінде қарастыруға болады (в-сур) .

гс=

\[\frac{1}{{w^{2}}c^{2}R c}\]

£c=rc+

\[\frac{1}{i w c}\]

tgб=rcwc

Индіктивтілік катушканың негізгі параметрі - индуктивтілік, паразиттік параметрлері - шығындар кедергісі Rl және катушканың меншікті сыйымдылығы Сl. Катушканың негізгі сипаттамасы болып оның меншікті резонанстық жиілігі есептеледі.

fl=

\[\!\,{\frac{L}{2{\dot{I}}\ {\sqrt{L c l}}}}\]

Сапалылық

Q=wl/Rl

Мұндағы

w=2Пf

f - электр тізбегіндегі жұмыс жиілігі.

Өлшеу кезінде индуктивтілік катушкасының эквиваленттік схемасын басқа түрге келтіреді (б-сур. ) . Сонда:

LД=

\[\frac{L}{1-(f(/))^{2}}\]

RД=

\[\frac{R l}{|1-(f/f)k)^{2}|}\]

Индуктивтілік пен шығын кедергісінің әсер етуші мәні.

Катушканың комплекстік кедергісі

£l=Rд+jwLд

Егер f≤0, 1 fl болса, онда 1%-тен аз қателікте L=Lд және Rl=Rд деп есептеуге болады.

Резистор, конденсатор және катушканы тексерген кезде негізні параметрлерді (R, C, L) - өлшейді. Бірақ жоғары жиіліктерде паразиттік параметрлерді де өлеу керек (Cl, Cr, Rc(rc) ) . Ондай өлшеулер үшін вольтметр және амперметр, көпірлік, резонанстық, дискреттік есептеу тәсілдерін қолданады.

Өлшеу генераторлары

Әр түрлі өлшеу тапсырмаларын шешу үшін арнайы анықталған параметрі бар электрлік дыбыстардың қоректендіру көзі қажет. Осындай қоректендіру көзі ретінде өлшеуіш генераторларын айтуға болады.

Өлшеуіш генератор дегеніміз электрлік дыбыстардың экрандалған қоректері, қуаты (кернеу) есеп модуляция сатысы арнайы шекке фиксацияланған схема реттелген.

Өлшеуіш генераторларды келесі түрлерге бөлуге болады:

1) төмен жиілікті дыбыс генераторлары - шифродыбыстық, дыбыстық және ультрадыбыстық жиіліктегі модуляцимен немесе модульденбеген гармоникалық дыбыс көреді.

2. Жоғары жиілікті дыбыс генераторлары - жоғарғы және өте жоғарғы жиіліктегі модулмен және модульденбеген гармоникалық дыбыс қорегі.

3. Тербелісті жеілік генераторлары 1 свип-генераторлары - гармоникалық дыбыс көздері, орнатылған жиілік жазықтығы шенінде жиіліктің автоматты түрде өзгеруі.

4. Импульс генераторы - бірлік немесе периодтық бейнеимпульсті дыбыстардың қоректендіруші көзі, оның формасы тікбұрышқа жақын.

5. Арнайы формадағы дыбыстардың генераторы - бірлік немесе периодтық бейнеимпульсті дыбыстардың қоректендіруші көзі, оның формасы тік бұрыштан айырмашылығы бар.

6. Импульс дыбыстардың генераторы - электрлік шу дыбыстарының қорек көздері кезіндегі шығыс дыбысының парамметрлері, берілген жүктемедегі максималды шығыс қуаты жатады.

Аспаптардың негізгі мінездемесіне импульс параметрлерінің қондырғысының қателіктері жатады. Әдетте генераторларда шығу дыбысының бір ғана параметрі нақты калибрленеді. Өлшеуіш генераторлар автоматтандырылған өлшеу жүрісінің құрамына кіруі үшін оны арнайы либорфейс жабдықтайды. Сонымен бірге шығыс дыбыстарының барлық параметрлері дистанционды орнатылады. Аспаптың негізгі өлшемі функционалды генератор болып табылады.

Тізбектің бөлігі үшін Ом заңы. Өткізгіштің кедергісі.

1826 жылы Ом өткізгіштің ұштарында потенциалдай айырмасының немесе кернеудің өтокізгішіне жүретін тоқпен байланысын ашты. Өткізгіштегі кернеуді өзгерткенде тоқтың да өзгеретінін байқады.

Өткізгіш бойымен электр тоғы жүрі үшін электр өрісін туызу қажет. Өткізгіште электр көзіне қосады. Сонымен, өткізгіш пен тоқ көзі тұйық электр тізбегін құрайды.

Қозғалыстағы зарядтардың әсерінен электр тогы пайда болады. Ендеше магнит өрісі дегеніміз - электр тогы тудыратын өріс. Ол өріс - электр тоқтарының өзара әсерін жүзеге асырады.

Тоқ өткен өткізгіштердің өзара әсері, яғни қозғалыстағы электр зарядтарының арасындағы өзара әсерлерді магниттік өзара әсерлер деп атайды. Тоқ өткен өткізгіштердің бір-біріне әсер ету күштерін магниттік күштер деп атайды.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.