Электр тізбектерінің теориясы
Жоспар:
I. Кіріспе
Электр тізбектерінің теориясы
II. Негізгі бөлім
Кирхгофтың I . заңы
Түйіндік потенциалдар тәсілі
III. Қорытынды
IV. Пайдаланылған әдебиеттер
I. Кіріспе
Электр тізбектерінің теориясы
II. Негізгі бөлім
Кирхгофтың I . заңы
Түйіндік потенциалдар тәсілі
III. Қорытынды
IV. Пайдаланылған әдебиеттер
Кіріспе
Қоғамның дамуындағы электр энергиясының рөлі маңызы елеулі орын алатындығы көпшілікке мәлім. Өндірістің, көліктің әр түрлерінің, ауыл шаруашылығының, байланыстың және тұрмыстың барлық салаларында электр энергиясы пайдаланылуда.
Элекрт энергиясы өмірдің барлық салаларында соншалықты кең таралуының басты себебінің бірі электромагниттік энергияны өте аз шығынмен алыс қашықтыққа беру және оны энергияның басқа да түрлеріне: механикалық, жарық, жылу, химиялық және т.б. түрлендіру ыңғайлы.
Электр энергиясы кез–келген қуаты бар қабылдағыштарға оңай таралады. Байланыс техникаларындағы, автоматикадағы және есептеу техникаларындағы қолданылатын қондырғылардың пайдаланатын қуаттың өлшемдері ваттың үлестерімен есептелінсе, электрлік қондырғыларда (двигательдерде, жылытқыш қондырғыларда) қуаттың өлшемдері мыңдаған және он мыңдаған киловатты көрсетеді.
XIX және XX ғасырларда электр туралы ілім даму үстінде болды. Мұнда көңіл аударатын мәселе, электртехниканың дамуының алғашқы сатысында, ол физикалық тарауы ретінде жүріп өрбіді.
Ломоносовтың және оның досы Рихманның, сол сияқты Франклиннің, Гальванидің, Вольтың және т.б. электр энергиясының көзі (вольттің бағанасы, гальвани элементері) және жайтартқыштарды ойлап табудағы жасаған зерттеу жұмыстары, электрлік құбылыстарды жүйелі түрде зерттеудің бастамасы болды.
В.В.Петров электр тізбегіне тәжірибе жасады. Соның нәтижесінде ол 1802 ж. Атмосфералық қысым жағдайында екі көмір электродтарының арасындағы электр доғасын тауып және оны зерттеді. Бұл зерттеулердің нәтижелері "Галъвани вольттік тәжірибелерден хабар" атты кітапта жарық көрді (1803 ж).
1819 ж. Эрстед электр тогының магнит тіліне механикалық әсерін тапты, ал Ампер 1820 ж. тогы бар соленоидтың магниттік қасиетін ашты. Сонымен, токтың жүрісі магниттік құбылыспен ұштасатыны белгілі болды.
1831 ж. М.Фарадей электрмагниттік құбылыспен индукция құбылысын ашып, оны тұжырымдады.
Қоғамның дамуындағы электр энергиясының рөлі маңызы елеулі орын алатындығы көпшілікке мәлім. Өндірістің, көліктің әр түрлерінің, ауыл шаруашылығының, байланыстың және тұрмыстың барлық салаларында электр энергиясы пайдаланылуда.
Элекрт энергиясы өмірдің барлық салаларында соншалықты кең таралуының басты себебінің бірі электромагниттік энергияны өте аз шығынмен алыс қашықтыққа беру және оны энергияның басқа да түрлеріне: механикалық, жарық, жылу, химиялық және т.б. түрлендіру ыңғайлы.
Электр энергиясы кез–келген қуаты бар қабылдағыштарға оңай таралады. Байланыс техникаларындағы, автоматикадағы және есептеу техникаларындағы қолданылатын қондырғылардың пайдаланатын қуаттың өлшемдері ваттың үлестерімен есептелінсе, электрлік қондырғыларда (двигательдерде, жылытқыш қондырғыларда) қуаттың өлшемдері мыңдаған және он мыңдаған киловатты көрсетеді.
XIX және XX ғасырларда электр туралы ілім даму үстінде болды. Мұнда көңіл аударатын мәселе, электртехниканың дамуының алғашқы сатысында, ол физикалық тарауы ретінде жүріп өрбіді.
Ломоносовтың және оның досы Рихманның, сол сияқты Франклиннің, Гальванидің, Вольтың және т.б. электр энергиясының көзі (вольттің бағанасы, гальвани элементері) және жайтартқыштарды ойлап табудағы жасаған зерттеу жұмыстары, электрлік құбылыстарды жүйелі түрде зерттеудің бастамасы болды.
В.В.Петров электр тізбегіне тәжірибе жасады. Соның нәтижесінде ол 1802 ж. Атмосфералық қысым жағдайында екі көмір электродтарының арасындағы электр доғасын тауып және оны зерттеді. Бұл зерттеулердің нәтижелері "Галъвани вольттік тәжірибелерден хабар" атты кітапта жарық көрді (1803 ж).
1819 ж. Эрстед электр тогының магнит тіліне механикалық әсерін тапты, ал Ампер 1820 ж. тогы бар соленоидтың магниттік қасиетін ашты. Сонымен, токтың жүрісі магниттік құбылыспен ұштасатыны белгілі болды.
1831 ж. М.Фарадей электрмагниттік құбылыспен индукция құбылысын ашып, оны тұжырымдады.
Пайдаланған әдебиеттер
1. Н.Қожаспаев, С.Кешуов, И.Мұхитов «Электротехника», Алматы, 1996
2. С.Балабатыров «Электр техникасының теориялық негіздері», Алматы, 1995
3. С.Балабатыров, Н.Қожаспаев, А.Балабатыров «Электротехниканың теориялық негіздері», Алматы, 2001
4. И.М.Мұхити «Электротехника», Алматы, 2005
5. В.С.Попов «Теоритическая электротехника»
6. Лекция
1. Н.Қожаспаев, С.Кешуов, И.Мұхитов «Электротехника», Алматы, 1996
2. С.Балабатыров «Электр техникасының теориялық негіздері», Алматы, 1995
3. С.Балабатыров, Н.Қожаспаев, А.Балабатыров «Электротехниканың теориялық негіздері», Алматы, 2001
4. И.М.Мұхити «Электротехника», Алматы, 2005
5. В.С.Попов «Теоритическая электротехника»
6. Лекция
Жоспар:
I. Кіріспе
Электр тізбектерінің теориясы
II. Негізгі бөлім
Кирхгофтың I – заңы
Түйіндік потенциалдар тәсілі
III. Қорытынды
IV. Пайдаланылған әдебиеттер
Кіріспе
Қоғамның дамуындағы электр энергиясының рөлі маңызы елеулі орын
алатындығы көпшілікке мәлім. Өндірістің, көліктің әр түрлерінің, ауыл
шаруашылығының, байланыстың және тұрмыстың барлық салаларында электр
энергиясы пайдаланылуда.
Элекрт энергиясы өмірдің барлық салаларында соншалықты кең таралуының
басты себебінің бірі электромагниттік энергияны өте аз шығынмен алыс
қашықтыққа беру және оны энергияның басқа да түрлеріне: механикалық, жарық,
жылу, химиялық және т.б. түрлендіру ыңғайлы.
Электр энергиясы кез–келген қуаты бар қабылдағыштарға оңай таралады.
Байланыс техникаларындағы, автоматикадағы және есептеу техникаларындағы
қолданылатын қондырғылардың пайдаланатын қуаттың өлшемдері ваттың
үлестерімен есептелінсе, электрлік қондырғыларда (двигательдерде, жылытқыш
қондырғыларда) қуаттың өлшемдері мыңдаған және он мыңдаған киловатты
көрсетеді.
XIX және XX ғасырларда электр туралы ілім даму үстінде болды. Мұнда
көңіл аударатын мәселе, электртехниканың дамуының алғашқы сатысында, ол
физикалық тарауы ретінде жүріп өрбіді.
Ломоносовтың және оның досы Рихманның, сол сияқты Франклиннің,
Гальванидің, Вольтың және т.б. электр энергиясының көзі (вольттің бағанасы,
гальвани элементері) және жайтартқыштарды ойлап табудағы жасаған зерттеу
жұмыстары, электрлік құбылыстарды жүйелі түрде зерттеудің бастамасы болды.
В.В.Петров электр тізбегіне тәжірибе жасады. Соның нәтижесінде ол 1802
ж. Атмосфералық қысым жағдайында екі көмір электродтарының арасындағы
электр доғасын тауып және оны зерттеді. Бұл зерттеулердің нәтижелері
"Галъвани вольттік тәжірибелерден хабар" атты кітапта жарық көрді (1803 ж).
1819 ж. Эрстед электр тогының магнит тіліне механикалық әсерін тапты,
ал Ампер 1820 ж. тогы бар соленоидтың магниттік қасиетін ашты. Сонымен,
токтың жүрісі магниттік құбылыспен ұштасатыны белгілі болды.
1831 ж. М.Фарадей электрмагниттік құбылыспен индукция құбылысын ашып,
оны тұжырымдады.
Электрдинамиканың фундаменталдық принципінің яғни, электромагниттік
инерция принципінің көрінісі болатын, индукциялық токтың бағытын анықтау
ережесін 1833 ж. Э.Х.Ленц тағайындады. 1844 ж. Ленц өз бетімен Джоульдан
тәуелсіз, Джоуль-Ленц заңы деп аталатын, электротехниканың маңызды заңын
ашты.
XIX ғасырдың екінші жартысында, электр және магнитизм жөніндегі
тәжірибелерді теориялық жағынан қорытындылаудың нәтижесінде, Дж.Максвелл
кеңістікте таралатын, электромагниттік өрістің болатындығы жөнінде болжам
жасады. Оның жасаған өріс теориясы, 1873 ж. шыққан, "Электр және магнетизм
туралы трактаті" деген еңбегінде жарық көрді.
Г.Герц 1888 ж. жариялаған еңбегінде, кеңістікте таралатын
өрістітәжірибе жүзінде дәлелдегенін хабарлады. Алайда, Г.Герц және сол
заманда электромагниттік өрісті зерттеген көптеген ғалымдар, өздерінің
лабораторияларының шегінен шыға алмады, электромагниттік толқынды сымсыз
байланысқа қолдану жолын ойластыра алмады.
Мұндай мақсатты алғаш рет ойдағыдай шешкен атақты орыс ғалымы А.С.Попов
болды. Ол дүние жүзінде алғаш рет радио байланысты 1895 ж. жүзеге асырды.
Радионың ашылуы адамзат тарихында жаңа дәуірдің бастамасы болды.
Россияда "Электротехниканың теориялық негіздерінің" өз алдына пән болып
қалыптасуы XIX ғасырдың аяғымен XX ғасырдың басына сәйкес келеді.
1904 ж. проф. В.Ф.Миткевич Петербург политехникалық институтында
"Электрлік және магниттік құбылыстардың теорясы" деген курстан дәрістер
оқыды. Шамамен, дәл сол кезде Москваның жоғары техникалық училищесінде,
электротехникалық мамандықтан инженерлер дайындалып, онда 1905 ж. проф.
К.А.Круг "Айнымалы токтар теориясы" курсынан дәрістер оқуға кірісті.
"Электротехниканың теорияның негіздері" курсының пәні деп, тізбектер
мен өрістердегі өтетін электромагниттік процестерді сандық және сапалық
жағынан оқып үйренуді айтады. Физика және жоғары математика курстарына
негізделген бұл курс, осы заманғы электротехникалық құрылымдардың әр түрлі
кең кластарына қолданылатын инженерлік есептеулер және талдау әдістеріне
толы болады. Сонымен қатар, ЭТН курсы өндіріске қажетті болашақ мамандардың
электротехника мен радиотехникадан ғылыми көз-қарастарының қалыптасып
жетілінде аса маңызды рөл атқарады және бұл курсқа арнайы электротехникалық
және радиотехникалық пәндер негізделеді.
ЭТН курсында электрлік және магниттік құбылыстарды екі тәсілмен
сипаттап жазу қолданылады. Оның бірі тізбектер теориясы, ал екіншісі өріс
теориясы.
Тізбектер теориясында нақты электротехникалық құрылымдарды жобамен
идеялизацияланған схемелармен ауыстыру қолданылады. Бұл схема анықталуға
тиісті кернеулері және токтары бар тізбектің бөліктерінен тұрады.
Инженерлік практикада, тізбектер теориясы аралық токтар арасындағы кернеуді
есептеуге жүгінбей-ақ, қарастырылып отырған тізбектің бөлігінің токтарының
арасындағы кернеуді тікелей дәл анықтауға мүмкіндік береді. Токтарды және
өткізгіштің қимасының әр түрлі нүктелеріндегі оның тығыздықтарын ешқандай
есептеусіз-ақ анықтайды.
Өріс теориясы кеңістік пен уақыттағы нүктеден нүктеге дейінгі электрлік
және магниттік шамалардың өзгерісін зерттейді. Ол электрлік және магниттік
өрістердің кернеуліктерін электр энергиясының сәуле шығарумен, көлемдік
зарядтың таралуы, токтардың тығыздықтары және т.б. зерттеумен шұғылданады.
Тізбектер теориясы және өріс теориясы деп шектеп бөлу шартты түрде
алынған. Мысалы, электр өткізгіштік байланыс желілеріндегі электр
сигналдарының таралуы процесі тізбектер теориясы әдісімен де, өрістер
теориясы әдісімен де зерттеледі. Мұнда тізбектер теориясына тән кернеу және
ток деген ұғымдар сай келсе, электромагниттік энергияның таралу жылдамдығы
өріс теориясына тән болады.
ЭТН курсында диалектикалық ойлауды қалыптастыратын симметрия принципі,
энергияның минималдық принципі, зарядтың сақталу заңы, магнит ағынының
үздіксіздік принципі деп аталатын жалпы физикалық принциптер қолданылады.
Лабораториялық жұмыс жасау барысында студенттердің теориядағы әңгіме
етілген құбылыстардың нақты екеніне көздері жетеді.
Электр тізбектерін есептеуді екі әдіспен баяндап жеткізуге болады.
Бірінші әдіс бойынша, есептеу жұмыстары синусоидалдық токтың электр
тізбектерінің теориясы бойынша баяндалады. Ал екінші әдіс бойынша, әуелі
есептеу әдісі резетивтік тізбектер (тұрақты ток тізбектері) қатысты
қарастырылады да, сонан соң, бұл әдістер синусодиалық ток тізбектеріне
ауысады. Біздің көзқарасымыз бойынша, еінші тәсіл әдістемелік жағынан
ұтымды өз алдына жеке екі бөлікке бөлінген материалдарды студент бойына
жеңіл және берік сіңіреді.
Сонымен қатар, қолдану облысы кең, ауқымды тұрақты ток тізбектерінің
еспетеулерін жүргізудің нәтижесінде, студенттердің бойында оларға қажетті
білік дағдылары қалыптасады.
Кирхгоф заңдары
Электр тізбектерін есептеу үшін Ом заңдарымен қатар Киргхофтың екі
заңы қабылданады. Олар энергияның сақталу заңына бағынады. Киргхоф заңдарын
пайцдалан отырып, есептейтін тәсілдер арқылы электр тізбектерінің кез-
келген түрлерін есептеп шығаруға болады.
Кез-келген бір күрделі электр тізбегін есептеу үшін түйіндер мен
тармақтар және контурлар санын білу керек.
Тізбектің түйіні деп үш немесе одан да кқп тармақтардың түйісетін
нүктесін айтады. Мысалы, 1-суретте тек ғана а нүктесі мен с нүктесі
түйіндер, ал схемада түйінді жалпақ нүктемен белгілейді.
Тармақ дегеніміз екі түйінді қосатын электр тізбегінің бөлігі. Екі
түйңн арасында бірнеше тармақ бөлігі болуы мүмкін. Осы бөлік тек бірізді
қосылған ЭҚК-нен және кедергілерден тұрады. Және осы бір тармақ бөлігімен
бір ғана ток жүреді.
Контур дегеніміз-схеманың тұйықталған бөлігі, оған бірізді жалғасқан
бірнеше тармақтардың кіруі мүмкін. Егер контурды, өзіне кірмейтін
тармақтардан бөліп қарайтын болсақ, онда ол тармақсыз тізбек деп аталады. 1-
суреттердегі тізбекке acda және acba тәуелсіз контурлары бар, көбінесе
есептеуге жеңіл болуы үшін осындайц қарапайым контурларды таңдап алады.
1-сурет Тәуелсіз екі контурлы электр тізбегі
Сонымен, Киргхофтың бірінші заңы электр тізбектерінің түйіндеріне
жолданылады. Және осы түйіндердегі токтың тепе-теңдігін анықтайды. Яғни,
электр тізбегінің түйіндерінде токтардың алгебралық қосындысы нөлге тең:
∑I=0 (1)
Киргхофтың бірінші заңының басқаша анықтамасы былай:
Электр тізбегінің түйініне бағытталған токтардың қосындысы осы
түйіннен ағып шығатын токтардың қосындысына тең. Мысалы, 1-сурет үшін:
І=І1+І2
Бұл қосындыда токтар өзінің түйінге қатысты бағытына қарай әртүрлі
таңбамен алынады. Бұл заң токтың үздіксіздік принципіне негізделген. Егер
қарастырылып отырған тізбектерге ток көзі жалғанса, онда осы ток көзінің
тогы да есептелуге тиісті. Тармақтардағы токтардың алгебралық қосындысы
(теңдіктің бір жағындағы), ток көзі тогының алгебралық қосындысына тең
(теңдіктің басқа бөлігіндегі)
∑I=∑Iк (2)
Мұндағы І-қарастырылып отырған түйінге жалғанған тармақтардағы токтар.
∑I-қарастырылып отырған түйінге жалғанған ток көзі тогы. Келісім
бойынша қарастырылып отырған түйінге қарай бағытталған токты оң таңбамен,
ал керісінше түйіннен шыққан ток бағытын теріс таңбамен алады. Бұл арада
керісінше де болуы мүмкін. Одан есептеу тәсілі өзгермейді. Iк ток көзі тогы
қарастырылып отырған түйінге қарай бағытталса, онда теңдікке оң таңбамен
кіреді, керісінше түйіннен сыртқа бағытталса, теріс таңбамен жазылады.
Киргхофтың екінші заңы электр тізбегінің контурына қолданылады және
осы контурдағы кернеудің тепе-теңдігін білдіреді.
Электр тізбегінің контурындағы ЭКҚ-нің алгебралық қосындысы осы
контурдағы кедергілердегі кернеулердің түсулерінің алгебралық қосындысына
тең:
∑Е=∑IR (3)
Егер осы қосындылардағы қосылғыштар токтар және ЭКҚ бағыттары
контурдың айналу бағытымен сәйкес келсе, оң таңбамен, ал бағытымен сәйкес
келмесе, теріс таңбамен алынады.
Киргхофтың екінші заңының басқаша анықтамасы:
Тұйық контур бойындағы тармақ қосқыштарының кернеулерінің алгебралық
қосындысы нөлге тең:
∑U=∑0 (4)
Киргхофтың заңдары электр схемасындағы тармақтардағы токтарды табуға
болады.
Әр тармақтың өз тогы болатындықтан белгісіз токтың саны схеманың
тармақ санына тең. Теңдеулерді құрар алдында:
а) тармақтардағы токтың оң бағытын қалауымызша таңдап алып оны схемада
белгілеу қажет;
б) Киргхофтың екінші заңына теңдеулер құоу үшін контурдың айналу
бағытын, қалауымызша таңдап алуымыз керек.
Есептеу қарапайым болу үшін контурдың айналу оң бағыты барлық
контурларға сағат тілінің айналу бағытымен бірдей етіп алған дұрыс.
Схемадағы тармақтар санын nB, ал түйіндер санын ny әрпімен белгілесек,
онда Киргхофтың бірінші заңы бойынша ny-1, немесе схемадағы түйіндер
санынан біреуі кем теңдеулер құрылады. Ал, Киргхофтың екінші заңына k=nB-
(ny-1)-ny, немесе тармақтар санынан Киргхофтың бірінші заңына құрылған
теңдеулер санын алып тастағанға тең теңдеу құрамыз.
Киргхофтың екінші заңына теідеулер құрған кезде схеманың
барлықтармақтары қамтылғанын қадағалау қажет. Тәуелсіз контурлар құрғанда
ток көзі жоқ контурларды қабылдап алған жөн.
Көпшілік жағдайда Киргхофтың екінші заңына түзу сызықты тәуелсіз
теңдеулер құру үшін әр контурға жаңадан бір тармақ қосылып отыруы тиіс. Ол
тармақ басқа контурларға кірмеуі қажет. Күрделі схемаларда бұл шартты
қанағаттандыра алмайтын жағдайлар да кездесуі мүмкін. Сондықтан бұл шарт
жеткілікті болғанымен өте қажетті деп қарауға болмайды. Мысалы үшін 2-
суреттегі схемаға теңдеу құрайық. Бұл схемада 7 тармақ, яғни 7 белгісіз ток
бар. Схемада төрт түйін болғандықтан Киргхофтың бірінші заңы бойынша үш
теңдеу құрамыз: ny-1=4-1=3. Түйінге бағытталған токты келісім бойынша оң
деп, керісінше бағытталған токты теріс деп аламыз.
2-сурет. Тармақталған электр тізбегі
1-түйін үшін: І3-І2-І1=0
3-түйін үшін: І1+І2-І4-І7=0
4-түйін үшін: І4–І5+І6=0
Киргхофтың екінші заңы бойынша төрт ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
I. Кіріспе
Электр тізбектерінің теориясы
II. Негізгі бөлім
Кирхгофтың I – заңы
Түйіндік потенциалдар тәсілі
III. Қорытынды
IV. Пайдаланылған әдебиеттер
Кіріспе
Қоғамның дамуындағы электр энергиясының рөлі маңызы елеулі орын
алатындығы көпшілікке мәлім. Өндірістің, көліктің әр түрлерінің, ауыл
шаруашылығының, байланыстың және тұрмыстың барлық салаларында электр
энергиясы пайдаланылуда.
Элекрт энергиясы өмірдің барлық салаларында соншалықты кең таралуының
басты себебінің бірі электромагниттік энергияны өте аз шығынмен алыс
қашықтыққа беру және оны энергияның басқа да түрлеріне: механикалық, жарық,
жылу, химиялық және т.б. түрлендіру ыңғайлы.
Электр энергиясы кез–келген қуаты бар қабылдағыштарға оңай таралады.
Байланыс техникаларындағы, автоматикадағы және есептеу техникаларындағы
қолданылатын қондырғылардың пайдаланатын қуаттың өлшемдері ваттың
үлестерімен есептелінсе, электрлік қондырғыларда (двигательдерде, жылытқыш
қондырғыларда) қуаттың өлшемдері мыңдаған және он мыңдаған киловатты
көрсетеді.
XIX және XX ғасырларда электр туралы ілім даму үстінде болды. Мұнда
көңіл аударатын мәселе, электртехниканың дамуының алғашқы сатысында, ол
физикалық тарауы ретінде жүріп өрбіді.
Ломоносовтың және оның досы Рихманның, сол сияқты Франклиннің,
Гальванидің, Вольтың және т.б. электр энергиясының көзі (вольттің бағанасы,
гальвани элементері) және жайтартқыштарды ойлап табудағы жасаған зерттеу
жұмыстары, электрлік құбылыстарды жүйелі түрде зерттеудің бастамасы болды.
В.В.Петров электр тізбегіне тәжірибе жасады. Соның нәтижесінде ол 1802
ж. Атмосфералық қысым жағдайында екі көмір электродтарының арасындағы
электр доғасын тауып және оны зерттеді. Бұл зерттеулердің нәтижелері
"Галъвани вольттік тәжірибелерден хабар" атты кітапта жарық көрді (1803 ж).
1819 ж. Эрстед электр тогының магнит тіліне механикалық әсерін тапты,
ал Ампер 1820 ж. тогы бар соленоидтың магниттік қасиетін ашты. Сонымен,
токтың жүрісі магниттік құбылыспен ұштасатыны белгілі болды.
1831 ж. М.Фарадей электрмагниттік құбылыспен индукция құбылысын ашып,
оны тұжырымдады.
Электрдинамиканың фундаменталдық принципінің яғни, электромагниттік
инерция принципінің көрінісі болатын, индукциялық токтың бағытын анықтау
ережесін 1833 ж. Э.Х.Ленц тағайындады. 1844 ж. Ленц өз бетімен Джоульдан
тәуелсіз, Джоуль-Ленц заңы деп аталатын, электротехниканың маңызды заңын
ашты.
XIX ғасырдың екінші жартысында, электр және магнитизм жөніндегі
тәжірибелерді теориялық жағынан қорытындылаудың нәтижесінде, Дж.Максвелл
кеңістікте таралатын, электромагниттік өрістің болатындығы жөнінде болжам
жасады. Оның жасаған өріс теориясы, 1873 ж. шыққан, "Электр және магнетизм
туралы трактаті" деген еңбегінде жарық көрді.
Г.Герц 1888 ж. жариялаған еңбегінде, кеңістікте таралатын
өрістітәжірибе жүзінде дәлелдегенін хабарлады. Алайда, Г.Герц және сол
заманда электромагниттік өрісті зерттеген көптеген ғалымдар, өздерінің
лабораторияларының шегінен шыға алмады, электромагниттік толқынды сымсыз
байланысқа қолдану жолын ойластыра алмады.
Мұндай мақсатты алғаш рет ойдағыдай шешкен атақты орыс ғалымы А.С.Попов
болды. Ол дүние жүзінде алғаш рет радио байланысты 1895 ж. жүзеге асырды.
Радионың ашылуы адамзат тарихында жаңа дәуірдің бастамасы болды.
Россияда "Электротехниканың теориялық негіздерінің" өз алдына пән болып
қалыптасуы XIX ғасырдың аяғымен XX ғасырдың басына сәйкес келеді.
1904 ж. проф. В.Ф.Миткевич Петербург политехникалық институтында
"Электрлік және магниттік құбылыстардың теорясы" деген курстан дәрістер
оқыды. Шамамен, дәл сол кезде Москваның жоғары техникалық училищесінде,
электротехникалық мамандықтан инженерлер дайындалып, онда 1905 ж. проф.
К.А.Круг "Айнымалы токтар теориясы" курсынан дәрістер оқуға кірісті.
"Электротехниканың теорияның негіздері" курсының пәні деп, тізбектер
мен өрістердегі өтетін электромагниттік процестерді сандық және сапалық
жағынан оқып үйренуді айтады. Физика және жоғары математика курстарына
негізделген бұл курс, осы заманғы электротехникалық құрылымдардың әр түрлі
кең кластарына қолданылатын инженерлік есептеулер және талдау әдістеріне
толы болады. Сонымен қатар, ЭТН курсы өндіріске қажетті болашақ мамандардың
электротехника мен радиотехникадан ғылыми көз-қарастарының қалыптасып
жетілінде аса маңызды рөл атқарады және бұл курсқа арнайы электротехникалық
және радиотехникалық пәндер негізделеді.
ЭТН курсында электрлік және магниттік құбылыстарды екі тәсілмен
сипаттап жазу қолданылады. Оның бірі тізбектер теориясы, ал екіншісі өріс
теориясы.
Тізбектер теориясында нақты электротехникалық құрылымдарды жобамен
идеялизацияланған схемелармен ауыстыру қолданылады. Бұл схема анықталуға
тиісті кернеулері және токтары бар тізбектің бөліктерінен тұрады.
Инженерлік практикада, тізбектер теориясы аралық токтар арасындағы кернеуді
есептеуге жүгінбей-ақ, қарастырылып отырған тізбектің бөлігінің токтарының
арасындағы кернеуді тікелей дәл анықтауға мүмкіндік береді. Токтарды және
өткізгіштің қимасының әр түрлі нүктелеріндегі оның тығыздықтарын ешқандай
есептеусіз-ақ анықтайды.
Өріс теориясы кеңістік пен уақыттағы нүктеден нүктеге дейінгі электрлік
және магниттік шамалардың өзгерісін зерттейді. Ол электрлік және магниттік
өрістердің кернеуліктерін электр энергиясының сәуле шығарумен, көлемдік
зарядтың таралуы, токтардың тығыздықтары және т.б. зерттеумен шұғылданады.
Тізбектер теориясы және өріс теориясы деп шектеп бөлу шартты түрде
алынған. Мысалы, электр өткізгіштік байланыс желілеріндегі электр
сигналдарының таралуы процесі тізбектер теориясы әдісімен де, өрістер
теориясы әдісімен де зерттеледі. Мұнда тізбектер теориясына тән кернеу және
ток деген ұғымдар сай келсе, электромагниттік энергияның таралу жылдамдығы
өріс теориясына тән болады.
ЭТН курсында диалектикалық ойлауды қалыптастыратын симметрия принципі,
энергияның минималдық принципі, зарядтың сақталу заңы, магнит ағынының
үздіксіздік принципі деп аталатын жалпы физикалық принциптер қолданылады.
Лабораториялық жұмыс жасау барысында студенттердің теориядағы әңгіме
етілген құбылыстардың нақты екеніне көздері жетеді.
Электр тізбектерін есептеуді екі әдіспен баяндап жеткізуге болады.
Бірінші әдіс бойынша, есептеу жұмыстары синусоидалдық токтың электр
тізбектерінің теориясы бойынша баяндалады. Ал екінші әдіс бойынша, әуелі
есептеу әдісі резетивтік тізбектер (тұрақты ток тізбектері) қатысты
қарастырылады да, сонан соң, бұл әдістер синусодиалық ток тізбектеріне
ауысады. Біздің көзқарасымыз бойынша, еінші тәсіл әдістемелік жағынан
ұтымды өз алдына жеке екі бөлікке бөлінген материалдарды студент бойына
жеңіл және берік сіңіреді.
Сонымен қатар, қолдану облысы кең, ауқымды тұрақты ток тізбектерінің
еспетеулерін жүргізудің нәтижесінде, студенттердің бойында оларға қажетті
білік дағдылары қалыптасады.
Кирхгоф заңдары
Электр тізбектерін есептеу үшін Ом заңдарымен қатар Киргхофтың екі
заңы қабылданады. Олар энергияның сақталу заңына бағынады. Киргхоф заңдарын
пайцдалан отырып, есептейтін тәсілдер арқылы электр тізбектерінің кез-
келген түрлерін есептеп шығаруға болады.
Кез-келген бір күрделі электр тізбегін есептеу үшін түйіндер мен
тармақтар және контурлар санын білу керек.
Тізбектің түйіні деп үш немесе одан да кқп тармақтардың түйісетін
нүктесін айтады. Мысалы, 1-суретте тек ғана а нүктесі мен с нүктесі
түйіндер, ал схемада түйінді жалпақ нүктемен белгілейді.
Тармақ дегеніміз екі түйінді қосатын электр тізбегінің бөлігі. Екі
түйңн арасында бірнеше тармақ бөлігі болуы мүмкін. Осы бөлік тек бірізді
қосылған ЭҚК-нен және кедергілерден тұрады. Және осы бір тармақ бөлігімен
бір ғана ток жүреді.
Контур дегеніміз-схеманың тұйықталған бөлігі, оған бірізді жалғасқан
бірнеше тармақтардың кіруі мүмкін. Егер контурды, өзіне кірмейтін
тармақтардан бөліп қарайтын болсақ, онда ол тармақсыз тізбек деп аталады. 1-
суреттердегі тізбекке acda және acba тәуелсіз контурлары бар, көбінесе
есептеуге жеңіл болуы үшін осындайц қарапайым контурларды таңдап алады.
1-сурет Тәуелсіз екі контурлы электр тізбегі
Сонымен, Киргхофтың бірінші заңы электр тізбектерінің түйіндеріне
жолданылады. Және осы түйіндердегі токтың тепе-теңдігін анықтайды. Яғни,
электр тізбегінің түйіндерінде токтардың алгебралық қосындысы нөлге тең:
∑I=0 (1)
Киргхофтың бірінші заңының басқаша анықтамасы былай:
Электр тізбегінің түйініне бағытталған токтардың қосындысы осы
түйіннен ағып шығатын токтардың қосындысына тең. Мысалы, 1-сурет үшін:
І=І1+І2
Бұл қосындыда токтар өзінің түйінге қатысты бағытына қарай әртүрлі
таңбамен алынады. Бұл заң токтың үздіксіздік принципіне негізделген. Егер
қарастырылып отырған тізбектерге ток көзі жалғанса, онда осы ток көзінің
тогы да есептелуге тиісті. Тармақтардағы токтардың алгебралық қосындысы
(теңдіктің бір жағындағы), ток көзі тогының алгебралық қосындысына тең
(теңдіктің басқа бөлігіндегі)
∑I=∑Iк (2)
Мұндағы І-қарастырылып отырған түйінге жалғанған тармақтардағы токтар.
∑I-қарастырылып отырған түйінге жалғанған ток көзі тогы. Келісім
бойынша қарастырылып отырған түйінге қарай бағытталған токты оң таңбамен,
ал керісінше түйіннен шыққан ток бағытын теріс таңбамен алады. Бұл арада
керісінше де болуы мүмкін. Одан есептеу тәсілі өзгермейді. Iк ток көзі тогы
қарастырылып отырған түйінге қарай бағытталса, онда теңдікке оң таңбамен
кіреді, керісінше түйіннен сыртқа бағытталса, теріс таңбамен жазылады.
Киргхофтың екінші заңы электр тізбегінің контурына қолданылады және
осы контурдағы кернеудің тепе-теңдігін білдіреді.
Электр тізбегінің контурындағы ЭКҚ-нің алгебралық қосындысы осы
контурдағы кедергілердегі кернеулердің түсулерінің алгебралық қосындысына
тең:
∑Е=∑IR (3)
Егер осы қосындылардағы қосылғыштар токтар және ЭКҚ бағыттары
контурдың айналу бағытымен сәйкес келсе, оң таңбамен, ал бағытымен сәйкес
келмесе, теріс таңбамен алынады.
Киргхофтың екінші заңының басқаша анықтамасы:
Тұйық контур бойындағы тармақ қосқыштарының кернеулерінің алгебралық
қосындысы нөлге тең:
∑U=∑0 (4)
Киргхофтың заңдары электр схемасындағы тармақтардағы токтарды табуға
болады.
Әр тармақтың өз тогы болатындықтан белгісіз токтың саны схеманың
тармақ санына тең. Теңдеулерді құрар алдында:
а) тармақтардағы токтың оң бағытын қалауымызша таңдап алып оны схемада
белгілеу қажет;
б) Киргхофтың екінші заңына теңдеулер құоу үшін контурдың айналу
бағытын, қалауымызша таңдап алуымыз керек.
Есептеу қарапайым болу үшін контурдың айналу оң бағыты барлық
контурларға сағат тілінің айналу бағытымен бірдей етіп алған дұрыс.
Схемадағы тармақтар санын nB, ал түйіндер санын ny әрпімен белгілесек,
онда Киргхофтың бірінші заңы бойынша ny-1, немесе схемадағы түйіндер
санынан біреуі кем теңдеулер құрылады. Ал, Киргхофтың екінші заңына k=nB-
(ny-1)-ny, немесе тармақтар санынан Киргхофтың бірінші заңына құрылған
теңдеулер санын алып тастағанға тең теңдеу құрамыз.
Киргхофтың екінші заңына теідеулер құрған кезде схеманың
барлықтармақтары қамтылғанын қадағалау қажет. Тәуелсіз контурлар құрғанда
ток көзі жоқ контурларды қабылдап алған жөн.
Көпшілік жағдайда Киргхофтың екінші заңына түзу сызықты тәуелсіз
теңдеулер құру үшін әр контурға жаңадан бір тармақ қосылып отыруы тиіс. Ол
тармақ басқа контурларға кірмеуі қажет. Күрделі схемаларда бұл шартты
қанағаттандыра алмайтын жағдайлар да кездесуі мүмкін. Сондықтан бұл шарт
жеткілікті болғанымен өте қажетті деп қарауға болмайды. Мысалы үшін 2-
суреттегі схемаға теңдеу құрайық. Бұл схемада 7 тармақ, яғни 7 белгісіз ток
бар. Схемада төрт түйін болғандықтан Киргхофтың бірінші заңы бойынша үш
теңдеу құрамыз: ny-1=4-1=3. Түйінге бағытталған токты келісім бойынша оң
деп, керісінше бағытталған токты теріс деп аламыз.
2-сурет. Тармақталған электр тізбегі
1-түйін үшін: І3-І2-І1=0
3-түйін үшін: І1+І2-І4-І7=0
4-түйін үшін: І4–І5+І6=0
Киргхофтың екінші заңы бойынша төрт ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz