Ток және кернеу резонанстары

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

ҚAЗAҚCТAН РЕCПУБЛИКACЫ БIЛIМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИCТРЛIГI

CЕМЕЙ ҚAЛACЫНЫҢ ШӘКӘРIМ AТЫНДAҒЫ МЕМЛЕКЕТТIК УНИВЕРCИТЕТI

эмблема СГУ

“Химия” кaфедрacы

“Физика” пәнiнен

БӨЖ

Тaқырыбы: Ток және кернеу резонанстары.

Oрындaғaн: Тoкенoвa Acем

Oқу тoбы: ХН-401

Текcерген: Абдуахитова О. Т.

Cемей, 2015

Жоспар

Кіріспе
Электр тогы
Электр резонансы
Кернеу резонансы
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

Зарядталған бөлшектердің реттелген қозғалысы электр тогы деп аталады. Электр тогы еркін электрондардың немесе иондардың реттелген орын ауыстыруы кезінде ғана пайда болады.

Дегенмен, егер бейтарап тұтас дене орын ауыстырса, ондағы қисапсыз көп электрондар мен атом ядроларының реттелген қозғалысына қарамастан, электр тогы пайда болмайды. Бұл жағдайда өткізгіштің кез келген қимасы арқылы орын ауыстыратын толық заряд нөлге тең, өйткені таңбалары әр түрлі зарядтар бірдей орташа жылдамдықпен орын ауыстырады.

Электр тогының белгілі бір бағыты болады. Токтың бағытына оң зарядталған бөлшектердің қозғалыс бағыты алынады. Егер ток теріс зарядталған бөлшектердің қозғалысынан пайда болса, онда ток бағыты бөлшектер қозғалысының бағытына қарама - қарсы деп саналады.

Ток күші (І) электр тогын сипаттайтын шама. өткізгіштің көлденең қимасынан бүкіл уақыт ішінде ағып өтетін заряд санын ток күші деп атайды:

I=dq/dt.

Ток күші ампермен (А) өлшенеді 1А=1Кл/1с.

Көлемі V, көлденең қимасы S цилиндр тәрізді өткізгіш алайық. Өткізгіштің ішінде бос жүрген электрондардың заряды е, ал бірлік көлемдегі бос электрондар саны n болсын.

Егер осы өткізгішке электр өрісімен әсер етсе, онда бос электрондар бір бағытта үдей қозғала бастайды, электрондардың үдей қозғалғандағы орташа жылдамдығын v делік. Сонда dt уақыт ішінде осы өткізгіштен ағып өтетін электр заряды (dq) мынаған тең:

dq=e*nV=enSvdt,

сонда ток күші

I=dq/dt=enSvdt/dt=envS.

Уақыт бірлігі ішінде өткізгіштің көлденең қимасынан бірдей мөлшерде заряд тасымалдаушылар өтіп жатса, мұндай электр тогын тұрақты электр тогы деп атайды. Ал ток тығыздығын

J=I/S=enSv/S=env. (1)

Электр өрісіне орналасқан электронға Ғ=еЕ күші әсер етеді де, ол үдеуге a=F/m=eE/m ие болады. Сондықтан екі соқтығысу аралығындағы электрон жылдамдығы өзгеріп, дәлірек айтқанда өсіп отырады

Осы арада электр тогының табиғатын жете түсіну үшін заряд тасушылардың концентрациясы және олардың қозғалысымен байланысты кейбір құбылыстарды айта кетуге болады.

Металдар ішіндегі бос электрондар еркін қозғалып жүреді. Әлдебір себептермен электрон металдан сыртқа шығатын болса, онда металл оң зарядталады да шығып кеткен электронды қайтадан өзіне тартып алады. Алайда басқа электрон сыртқа «ыршып» шығады. Сөйтіп, металдың айналасында электрон «бұлты» пайда болады. Бұл электрон «бұлты» электрондардың сыртқа шығуына кедергі жасаса, екінші жағынан оң зарядталған тор иондары электронды өзіне тартып жібермейді. Электрон осы екі күшті жеңіп сыртқа шығуы үшін шығу жұмысы атқарылуы тиіс А=еφ, мұндағы φ- шығу потенциалы, ол металл мен оны қоршаған ортаның потенциалдар айырмасы болып саналады.

Айнымалы ток тізбегінің толық кедергісі өрнегімен анықталатыны белгілі болды. Бұл формуладағы индуктивтік кедергі мен сыйымдылық кедергі бір-біріне тең болса, толық кедергі ең аз мәнге ие болатынын көреміз. Сонымен, егер (болса, ) Мұндай жағдайда ток пен кернеудің тербеліс фазаларының айырымы: яғни ток пен кернеу тербелістері бірдей фазада жүреді. Активті кедергідегі кернеу тізбекке түсірілген кернеуге тең , ал конденсатордағы кернеу мен катушкадағы кернеу амплитудалары бір-біріне тең және фазалары қарама-қарсы. Ом заңы бойынша ток амплитудасы Бұл өрнектен, егер активті кедергі аз болса, ток күшінің амплитудасы өте үлкен мәнге ие болатынын көреміз. Жоғарыда сипатталған құбылыс электр тізбегіндегі резонанс деп аталады. Резонанс байқалу үшін тізбекке түсірілген кернеудің жиілігі (2. 17) өрнегін қанағаттандыру керек: Біз активті кедергісі идеал тербелмелі контурдың меншікті тербелістерінің жиілігі өрнегімен анықталатынын білеміз. Олай болса, электр тізбегінде резонанс тізбекке түсірілген сыртқы периодты кернеудің жиілігі тізбектің меншікті жиілігіне тең болғанда байқалады (2. 19-сурет) . Осы кезде катушкадағы индуктивтік кедергі конденсатордың сыйымдыльщ кедергісіне тең болады: . Активті кедергі неғұрлым аз болса, ток күшінің амплитудасы соғұрлым үлкен.

2. 19-суретте . Егер активті кедергі шексіз аз болса → , ток амплитудасы шексіз артады → . Активті, индуктивтік және сыйымдылық кедергілер тізбектей жалғанғанда байқалатын резонансты кернеулер резонансы немесе тізбекті резонанс деп атайды. Себебі резонанс кезінде токтың өсуімен қатар, катушка мен конденсатордағы кернеулер де күрт өседі. Тізбектей жалғанған кезде конденсатор мен катушкадағы кернеулер қарама-қарсы фазада тербеледі, ал тізбектің барлық элементі арқылы өтетін токтың бағыты бірдей, сондықтан болғанда, яғни резонанс кезінде кез келген уақыт мезеті үшін . Ал екенін ескерсек, индуктивтік катушкадағы және конденсатордағы кернеу тербелістерінің амплитудасы былай есептеледі: Сонымен, Тербелмелі контурда қатынасы орындалады, сондықтан конденсатор мен катушкадағы кернеулер тізбекке түсірілген кернеуден