Ток тізбегі және оның түрлері

1. Негізгі түсініктер. Беттесу әдісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..3
2. Генератор әдісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..6
3. Жұлдызша жазылудан үшбұрыш жалғауына көшу ... ... ... ... ... ... ... ... ..8
4. Айнымалы ток тізбегіндегі актив кедергі.Кернеу мен ток күшінің әсерлік мәні ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..10
5. Айнымалы ток тізбегіндегі сыйымдылық ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 12
6. Ом заңы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 13
7. Айнымалы ток тізбегіндегі ток заңы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .17
8. Айнымалы ток тізбегіндегі резонанс ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 19
9. Контурлы ток ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...19
10. Екі түйін әдісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..20
11. Көп түйінді потенциал ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 22
12. Есептеу бөлімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .24
13. Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 33

Егер электр сұлбасында екі немесе одан да көп кернеу көзі болса, беттесу әдісі қолданылады. Біз екі кернеу көзі бар электр тізбектерін қарастырайық.
1 сурет
Жоғарғы сұлбасын қарастырып, а және б түйіндер арасындағы тоқты, потенциал айырымын табамыз. Кедергілер және ЭҚК -тер мәндері берілген деп санаймыз.
Бұл есепті екіге бөлейік. Бірінші есепте екінші батареяны жоқ деп санаймыз, ал екінші есепте бірінші батарея жоқ деп санаймыз да, R кедергісінен өтетін тоқтарды табамыз. Бірінші батарея бар кездегі R кедергісінен I1 тоқ өтсін делік, ал екінші батарея бар кездегі R кедергісінен I11 тоқ өтсін делік. Сонда, егер екі батарея бар болған кезде толық тоқ осы екі тоқтардың қосындысына тең болу керек.
(1)
Кирхгофтың 1заңы:Электр тізбегінің түйініндегі токтардың алгебралық қосындысы нөлге тең . “ ┼ “ белгісімен түйінге кіретін “ ─ “ белгісімен түйіннен шығатын токтарды аламыз . 2,4 суреттегі токтарды Кирхгоф заңы бойынша I1 – I2 – I3 – I4 = 0 деп жазамыз .
Кирхгофтың 1 заңы зарядтың сақталу заңының салдары болып есептеледі ; түйінге кіретін заряд саны түйіннен шығатын заряд санына тең , түйінде заряд – жинақталмайды және жойылмайды . Бұл заң тек түйінге ғана емес , тізбектің бөлігіне қолданылады .
Кирхгофтың 2 заңы:Тармақталған электр тізбегінің контурында әсер ететін ЭҚК алгебралық қосындысы осы контурдың барлық актив

1. Қазақ энциклопедиясы, 7 том 6 бөлім
2. Физика: Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану-Ф49 математика бағытындағы 11 сыныбына арналған оқулық /С. Түяқбаев, Ш. Насохова, Б. Кронгарт, т.б. — Алматы: "Мектеп" баспасы. — 384 бет, суретті.

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 22 бет
Таңдаулыға:

Жоспар

1. Негізгі түсініктер. Беттесу әдісі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3
2. Генератор әдісі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6
3. Жұлдызша жазылудан үшбұрыш жалғауына көшу ... ... ... ... ... ... ... ... ...8
4. Айнымалы ток тізбегіндегі актив кедергі.Кернеу мен ток күшінің әсерлік мәні ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 10
5. Айнымалы ток тізбегіндегі сыйымдылық ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ...12
6. Ом заңы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...13
7. Айнымалы ток тізбегіндегі ток заңы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..17
8. Айнымалы ток тізбегіндегі резонанс ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .19
9. Контурлы ток ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 19
10. Екі түйін әдісі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .20
11. Көп түйінді потенциал ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...22
12. Есептеу бөлімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .24
13. Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 33

Негізгі түсініктер.
Беттесу әдісі.
Егер электр сұлбасында екі немесе одан да көп кернеу көзі болса, беттесу әдісі қолданылады. Біз екі кернеу көзі бар электр тізбектерін қарастырайық.R1
R2
R4
R3
E1
E2
R
а
б
1 сурет
Жоғарғы сұлбасын қарастырып, а және б түйіндер арасындағы тоқты, потенциал айырымын табамыз. Кедергілер және ЭҚК -тер мәндері берілген деп санаймыз.
Бұл есепті екіге бөлейік. Бірінші есепте екінші батареяны жоқ деп санаймыз, ал екінші есепте бірінші батарея жоқ деп санаймыз да, R кедергісінен өтетін тоқтарды табамыз. Бірінші батарея бар кездегі R кедергісінен I1 тоқ өтсін делік, ал екінші батарея бар кездегі R кедергісінен I11 тоқ өтсін делік. Сонда, егер екі батарея бар болған кезде толық тоқ осы екі тоқтардың қосындысына тең болу керек.
(1)
Кирхгофтың 1заңы:Электр тізбегінің түйініндегі токтардың алгебралық қосындысы нөлге тең . " ┼ " белгісімен түйінге кіретін " ─ " белгісімен түйіннен шығатын токтарды аламыз . 2,4 суреттегі токтарды Кирхгоф заңы бойынша I1 - I2 - I3 - I4 = 0 деп жазамыз .
Кирхгофтың 1 заңы зарядтың сақталу заңының салдары болып есептеледі ; түйінге кіретін заряд саны түйіннен шығатын заряд санына тең , түйінде заряд - жинақталмайды және жойылмайды . Бұл заң тек түйінге ғана емес , тізбектің бөлігіне қолданылады .
Кирхгофтың 2 заңы:Тармақталған электр тізбегінің контурында әсер ететін ЭҚК алгебралық қосындысы осы контурдың барлық актив кедергілеріндегі кернеудің түсуінің қосындысына тең . Бұл теңдеуді қолдану үшін контурды айналу бағытын білуіміз керек . ЭҚК пен кернеу қосындыларын есептеу үшін " ┼ " белгісімен айналым бағытына сәйкес келетін ЭҚК мен кернеуді " ─ " таңбасымен ол бағытқа қарсыларын аламыз .Контур үшін Кирхгофтың 2 заңы
E1 + E2 - E3 = - r1 I1 - r2 I2 + r3 i3
Ал енді есептеп көрелік. Екінші кернеу көзі жоқ болса, а нүктесінің потенциалын табайық.
(2)
Бірінші кернеу көзі жоқ болса, а нүктесінің потенциалын табайық.

(3)

Екі батарея бар кездегі а нүктесінің потенциалы:

(4)

Сол сияқты б нүктесіндегі потенциалды табамыз:

(5)

(6)

(7)

Енді R кедергісімен өтетін тоқ:

(8)

Мысалы 1 Суреттегі тізбек элементтерінің мәндері былай берілген болса:
R = 5 Om, R1 = R2 = 2Om, R3 = 3 Om, R4 = 4 Om, E1 = 10 B, E2 = 20 B.

.
,

Генератор әдісі.
Бұл әдіспен танысар алдында төмендегі электр сұлбасына көңіл аударайық.
R
Rіш
E
2сурет
Мақсат: R - кедергісінен қандай тоқ өтетінін табу керек. Тәжірибе ретінде біз дәл сондай қернеу көзін теріс жалғайық.

R
RІШ
E
E
3 сурет
Әрине бұл тізбек бойынша тоқ жүрмейді I = 0, себебі ортақ ЭҚК нөлге тең болады Е - E = 0. Ал 2 сурет бойынша тоқ қашан нөлге тең болады?
Әрине, егер R кедергісін алып тастасақ, онда бос жүріс болады. Ал R кедергісіне түсетін кернеу Uбос - бос жүріс кернеуі деп атаймыз. R кедергісі жоқ кезде ішкі кедергісін табамыз Rіш . Толық тізбектегі тоқ (2 cурет) төмендегідей табылады:
(9)
Сонымен егер генератор әдісімен пайдаланатын болсақ:
1. Ізделінетін тоқ өтетін R кедергісін сұлбадан шығарып тастаймыз - үзік пайда болады (бос жүріс).
2. Бос жүріс кернеуін табамыз.
3. ЭҚК - ін тұйықтаймыз да, ішкі кедергісін табамыз
4. 9 - шы формула арқылы тоқты табамыз.
Мысал ретінде төмендегі есепті шығарайық.
R1
R2
R4
R3
E1
E2
R
а
б
4 сурет

Берілгені: R = 5 Om, R1 = R2 = 2Om, R3 = 3 Om, R4 = 4 Om, E1 = 10 B,
E2 =20B.
Табу керек: IR = ?
Екі батарея орнына бір батарея қоюға болады Е = - Е2 + Е1 = -20В + 10В =
=-10В.
1. сұлбадан R кедергісін ажыратамыз.
2. а нүктесінің потенциалын табамыз, б нүктесінің потенциалын табамыз.

,

, .
3. Екі батареяны тұйықтаймыз.

Енді ішкі кедергіні табамыз:

Егер R кедергісін қайта қоссақ, одан өтетін тоқ

Жұлдызша жалғаудан үшбұрыш жалғауына көшу.
Төмендегі сұлбада жұлдызша жалғанған үш кедергіні қарастырайық.

I3
I2
I1
2
2
1
R23
R13
R12222
I2
I3
R1
R2
R3
I1
1
3
2
0
1 сурет 2 сурет

Бірінші суретте 1, 2, 3 , 0 нүктелер - түйіндер. Әр түйіннің өз потенциалы бар . Осы түйіндерге 1, 2, 3 кіретін тоқтарды I1 , I2 , I3 деп белгілейміз. 1 суреттегі жұлдыз үшін

I1 + I2 + I3 = 0, (1)

енді осы тоқтарды потенциал арқылы жазайық:
, , (2)
(2) теңдеуді (1) теңдеуге ендірейік те, - ды табайық.
(3)
Сосын - ды (2) - ші теңдеуге кіргізейік I1 - ге.
(4)
2 суреттегі үшбұрышқа және белгілерімен
(5)
I1 тоқ 1 суреттегі сұлбадағы және екінші суреттегі сұлбадағы I1 тоғына тең болу керек. (5) - ші (4) - ші теңдеулерде - тердің коэффициент - тері бірдей болу керек
(6)
(7)
(8)
Бұл формулаларда үшбұрыштың қабырғаларының өткізгіштері жұлдызшаның сәулелерінің өткізгіштеріне тең. (8) ді кедергі арқылы жазайық.

(9)
(10)
(11)
(12)
(12), (11), (9) теңдеулерін (10) - шы теңдеуге кіргізейік
(13)
Осыдан,
(14)
(14) теңдеуді (9),(11), (12) теңдеулерге салсақ:
(15)
(16)
(17)

(15) - (17) теңдеулердің және (6) - (8) теңдеулердің структурасы бірдей.
Бұл теңдеулер түрлендіру теңдеулері деп аталады.

Айнымалы ток тiзбегiндегi актив кедергi. Кернеу мен ток күшiнiң әсерлiк мәнi
Тұрақты ток тiзбегiнiң заңдары айнымалы ток тiзбегi үшiн де орынды болады. Текбұлжағдайдағы

2.5 - сурет
айырмашылық, айнымалы ток тiзбегiнде физикалық шамалар уақыттың өтуiмен байланысты өзгерiп отыратын болғандықтан, бұл заңдар сәйкес шамалардың берiлген уақыт мезетiндегi лездiк мәнi үшiн орындалады.
Айнымалы ток тiзбегiне қосылған R актив кедергiсiн қарастыралық ( 2.5 - сурет ). Егер бұл кедергiнiң ұштарына уақытқа байланысты
u = Um cos ωt (2.10)
заңдылығымен өзгеретiн айнымалы кернеу берсек, онда Ом заңына сәйкес тiзбектегi ток күшiнiң лездiк мәнi

(2.11)

өрнегiмен анықталады. Мұндағы Im=UmR ток күшiнiң амплитудалық мәнi. Бұл жерден ток күшiнiң де кернеу тәрiздi гармониялық заңдылықпен өзгеретiнi және тiзбектегi токтың фазасы кедергi ұштарындағы кернеудiң фазасына дәл келетiнi көрiнiп тұр. Кернеу мен ток күшi арасындағы осы байланысты мына жерден көруге болады.
Ендi осы тiзбекте бөлiнетiн қуаттың мәнiн табалық. Ол
p = iu = Im cos ω t·Um cos ωt = ImUmcos2ωt
(2.12)
тең. Яғни қуаттың лездiк мәнi де уақыттың өтуiне байланысты өзгерiп отырады екен. Ал оның орташа мәнi неге тең? Оны табу үшiн (2.12) өрнегiнiң орташа мәнiн табу керек. Im және Um шамалары уақытқа қатысты өзгермейдi, ал уақытқа қатысты өзгерiп отырған косинустың квадратының бiр периодтағы орташа мәнi 12 - ге тең, онда сәйкес қуаттың орташа мәнi

(2.13)
Бұл жерде егержәне деп белгiлесек, онда қуаттың бұл өрнегi тұрақты ток тiзбегiндегi өрнекпен бiрдей болып шығады, яғни
Pорт=LәUә
(2.14)
Осылай анықталған Iә және Uә шамаларын ток күшi мен кернеудiң әсерлiк мәндерi деп атайды.

Айнымалы ток тiзбегiндегi сыйымдылық

2.6 - сурет
Айнымалы ток тiзбегiне жалғанған С сыйымдылығын қарастыралық ( 2.6 - сурет ). Конденсатордың астарларына
u = Um cos ωt (2.15)
заңдылығымен өзгеретiн кернеу берiлiп тұрсын делiк. Онда осы тiзбектегi токтың мәнi қалай өзгередi? Оны табу үшiн алдымен зарядтың лездiк мәнiн анықталық. Ол мынаған тең:
q = Cu = CUmcos ωt (2.16)
Тiзбектегi электр тогы конденсатор астарларындағы зарядтардың өзгеруiмен байланысты болғандықтан токтың әдеттегi анықтамасынан мынаны аламыз

(2.17)
Бұл өрнек тiзбектегi ток күшiнiң уақытқа байланысты қалай өзгеретiнiн көрсетедi. Мұндағы Im=ωCUm шамасы - ток күшiнiң амплитудалық мәнi. Осы (2.15) және (2.17) өрнектерiн салыстыра отырып, тiзбектегi кернеудiң фазасы сәйкес токтың фазасынан PI2 - ге қалып отыратындығын байқауға болады. Кернеу мен ток күшi арасындағы бұл байланысты мына жерден көруге болады.
Тұрақты ток тiзбегiндегi Ом заңының өрнегiне ұқсас, айнымалы ток тiзбегiнде де кернеудiң амплитудалық мәнiнiң сәйкес токтың амплитудалық мәнiне қатынасы кедергiнi бередi, яғни

(2.18)
Оны сыйымдылық кедергiсi деп атайды. Сыйымдылық кедергiсi тұрақты шама емес, ол тiзбектегi айнымалы токтың жиiлiгiнен тәуелдi.
Ток пен кернеудiң арасында фазалар ығысуының салдарынан тiзбектегi бөлiнетiн қуаттың толық бiр период кезiндегi орташа мәнi нөлге тең болады.

Ом заңы

Ом заңын есте сақтауға көмек беретін сурет.
Ом заңы - электр тогының негізгі заңдарының бірі. Ом заңы - өткізгіштегі ток күшінің (І) осы өткізгіштің ұштары арасындағы кернеумен (U) байланысын анықтайды:

U=r*І (1)

мұндағы r өткізгіштің геометриялық өлшемдеріне, электрлік қасиеттеріне және температурасына байланысты болатын пропорционалдық коэффициенті r - омдық кедергі немесе өткізгіштің берілген бөлігінің кедергісі деп аталады. Ом заңын 1826 ж. неміс физигі Г. Ом (1787 - 1854) ашқан.

V - кернеу, I - ток күші, R - кедергі.
Жалпы жағдайда І мен U арасындағы тәуелділік - сызықты емес, бірақ кернеудің белгілі бір аралығында оны сызықтық деп есептеп, Ом заңын қолдануға болады; ал металдар мен олардың құймалары үшін бұл аралық іс жүзінде шектеусіз. (1) түрдегі Ом заңы ток көздері жоқ тізбек бөлігі үшін орынды. Тізбекте ток көздері (аккумуляторлар, генераторлар, т.б.) болған жағдайда Ом заңы мына түрде жазылады:

rІ=U+ε (2)

мұндағы - қарастырылып отырған тізбек бөлігіне қосылған барлық ток көздерінің қорытқы электр қозғаушы күші. Тұйықталған тізбек үшін Ом заңы былай жазылады: rmІ=ε, (3) мұндағы толық кедергі (rm) сыртқы кедергі (r) мен ЭІК көзінің ішкі кедергісінің rі қосындысына тең: rm=r+rі . О. з-ның дифференциалды түрі өткізгіштің әрбір нүктесіндегі ток тығыздығын (j) электр өрісінің толық кернеулігімен байланыстырады: rj=Е+Еб немесе j=G(Е+Еб), (4) Бұл жерде r ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.