ЭҚК көзі және ток көзі. Ом және Кирхгоф заңдары жайлы

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы

Білім және Ғылым министрлігі

Шәкәрім атындағы Семей мемлекеттік университеті

СӨЖ №1

Тақырыбы: «ЭҚК көзі және ток көзі. Ом және Кирхгоф заңдары. »

Орындаған: Жақашева А. Д АУ-401

Тексерген : Турусбеков Б. Ш

Семей қаласы

2015 жыл

Жоспар

1. Кіріспе

2. Негізгі бөлім

2. 1 Тұрақты электр тогы 2. 2 Ом және Кирхгоф заңдары 3. Қортынды 4. Қолданылған әдебиеттер

Кіріспе

Электр тізбегі деп, генерациялауға арналған, тапсырулар, өзгертулер және электрлік энергия қолдану құрылғылар жиынтығын атайды, осы процестер электрлік ток, электр кернеу және электр қозғаушы күш (ЭҚК) ұғымдар арқасында жазылады.

Электр тізбегіне кіретін бөлек құрылғыларды электр тізбегінің элементтері деп атайды .

Электр тізбек элементтері электр энергияны генерациялауына арналған, электр энергия көзін атайды, ал электр энергияны қолданатын элементтер электр энергиясын қабылдағыштар деп атайды.

Тізбектің тапсырушы элементтері көздер және қабылдағыштарды байланыстырады. Сымдардан басқа, тапсырушы элементтерге бақылау құралдары және басқарулар жатады, сонымен қатар қайта құрушы құрылғылар (трансформатор, түзетуші және т. б. ) .

Электр тізбегінің әрбір элементі тізбектен электр энергияны жұту қасиеттеріне және энергияның басқа түрлеріне ауысуына ие болады (қайтымсыз процес ), өздерінің магнит және электр өрістерін еңгізеді, энергиялар жиналады және белгілі бір шартта қайтып келеді ( кері процес ) .

Бұл қасиеттердің мінездемесін беру үшін, элемент параметрлерінің ұғымын енгізеді .

Электр тізбегінен энергияны жұту элементтер қасиеттеріне кедергі параметрлері мінездеме береді және оны энергияның басқа түріне ауыстыруын.

Индукция параметрі электр тоғы аққан кезде өзіне меншікті магниттік өрісін шығаратын элементтер қасиеттеріне мінездеме береді ( өздік индукция өрісі) .

Элемент қасиеттерінің заряд жинауына немесе олармен электр өрісін қоздыруына сыйымдылық (С) параметрлері мінездеме береді.

Кедергі параметрі тұрақты ток үшін R=P/I ² және ауыспалы тоқ үшін r=p/i ² мына формулалармен анықталады.

Кедергінің ХБЖ-гі негізгі өлшем бірлігін - Ом (Ом ) .

Индукция параметрі L ток (I, i) арасындағы пропорционалдық коэффициенті және ағын ілінісі болып келеді (ψ, ψ _i ) : ψ=LI және ψ _i =Li. Оны өздік индукция коэффициенті деп атайды және ХБЖ-де өлшем бірлігі - Генри ( Гн ) .

Сыйымдылық параметрі кернеу және элемент қуаты арасындағы пропорционалдық коэффициент: q=CU, q=Cu . ХБЖ-де өлшем бірлігі - Фарада (Ф)

Жалпы жағдайда кез келген нақты құрылғы 3 параметргеде ие болады R, L, C.

Кедергі, индукция, сыйымдылық параметрлерінің көмегімен сипаттауға болатын тізбек элеметтерін пассивтік деп атайды.

Жұмысты сипаттағанда ЭҚК-н еңгізуге міндетті тізбек элементтерін активтік деп атайды. Активті элементтерге барлық энергия көздері кіреді.

Негізгі бөлім

2. 1 Тұрақты электр тогы

Еркін зарядталған бөлшектердің реттелген немесе бағытталған қозғалысын электр тогы деп атайды.

Электр тогының бағытына оң зарядталған бөлшектердің қозғалыс бағыты алынған.

Электр өрісінің әсерінен өткізгіштерде пайда болатын электр тогын өткізгіштік ток деп атайды, ал зарядталған денені тұтастай көшіретін болсақ, онда бұл кезде пайда болатын токты конвекциялық ток деп атайды.

Ортадан электр тогы өткенде келесі құбылыстар байқалады:

1. Электр тогы өткенде орта қызады (электр тогының жылулық әсері) .

2. Электр тогы өткенде орта құрамды бөліктерге бөлінеді (электр тогының химиялық әсері) .

3. Электр тогы өзін қоршаған ортада магнит өрісін тудырады (электр тогының магниттік әсері) .

Электр тогын сандық сипаттау үшін физикалық скаляр шама ток күші енгізілген. Ток күші деп - өткізгіштің көлденең қимасынан бірлік уақытта өтетін зарядты айтады.

өлшем бірлігі

Бағыты мен шамасы өзгермейтін электр тогын тұрақты электр тогы деп атайды.

мұндағы: - өткізгіштің көлденең қимасынан уақытта өтетін зарядтың мөлшері.

Өткізгіштің қарастырылатын бетінің кез-келген нүктесіндегі электр тогының бағыты мен шамасын анықтау үшін физикалық векторлық шама электр тогының тығыздығы енгізілген.

өлшем бірлігі .

Ток тығыздығының бағыты сол нүктедегі ток күшінің бағытымен сәйкес келеді және өткізгіштің көлденең қимасына перпендикуляр бағытталады.

Кез келген токтар үшін

Тұрақты электр тогы үшін ( ) ток тығыздығы формуласымен анықталады.

Ток күшін және ток тығыздығын өткізгіштегі зарядтардың реттелген қозғалысының жылдамдығы, концентрациясы арқылы өрнектейік. Өткізгіштегі заряд тасушылар концентрациясы n және оның әрқайсысының заряды q ₀ -ге тең болса, онда dt уақыт ішінде ауданы S көлденең қима арқылы өтетін зарядтар шамасы:

мұндағы: - өткізгіштегі еркін электрондардың реттелген қозғалысының орташа жылдамдығы.

Ток күші:

Ток тығыздығы:

Ортада электр тогы болу үшін қажетті шарттар:

1. Ортада еркін зарядталған бөлшектер болуы қажет;

2. Осы еркін зарядталған бөлшектерге сырттан күш әсер ету қажет, яғни ортада электр өрісі болуы керек.

Металдарда электр тогын тасымалдаушылар -электрондар, электролиттерде - оң және теріс иондар, газдарда - оң иондар мен электрондар және жартылай өткізгіштерде - электрондар мен кемтіктер болып табылады.

2. 2 Ом және Кирхгоф заңдары

Түйін - электр тізбегінің үш немесе одан көп тармақтардың жалғанған нүктесі.

Тармақ деп электр тізбектерінің түйіндерін өзара қосып тұратын бөлігін атайды. Тармақтың элементтері өзара тізбектей жалғанады және олар арқылы бірдей тоқ өтеді.

Контур - Тармақтар бойымен тұйықталатын, схеманың бөліктерін айналып өту жолы.

Ом заңы электр тізбегінің негізгі параметрлерін байланысын сипатайды

а) Толық тізбек үшін Ом заңы

(1. 2. 1)

б) Тізбектің бөлігі үшін Ом заңы

(1. 2. 2)

мұндағы, U ₁₂ тізбектің 1-ші және 2-ші нүктелері арасынадағы кернеу

R ₁₂ тізбектің 1- ші және 2 - ші нүктелері арасынадағы кедергісі

Кирхгоф заңдары

Бірініші заң - Электр тізбегінің тұйініндегі тоқтардың алгебралық суммасы әрқашанда нольге тең.

(1. 2. 3)

мұндағыы, m - түйінге жалғанған тармақтар саны

Екінші заң - Кирхгофтың екінші заңы контурлар үшін жалғанған. Электр тізбегінің контурындағы кернеулердің алгебралық суммасы осы контурдағы ЭҚК дің алгебралық суммасына тең болады.

(1. 2. 4)

мұндағы, n - контурға кіретін тармақтар саны.

Кирхгофтың заңдарын тізбектерді есептеуде қолдану. Электр тізбектерін талдау немесе есептеу тізбектің және тізбек элементтерінің электрлік күйін анықтап, белгісіз параметрлері мен электрлік шамаларын табу деп түсініледі. Тізбектің электрлік күйі ұғымы өте кең ұғым болғанмен, көп жағдайда Кирхгофтың екінші заңы бойынша жазылған өрнекті тізбектің электрлік күйінің теңдеуі деп атайды.

Тізбектерді Кирхгоф заңдарын қолданып есептегенде белгілі-бір реттілікті ұстанған жөн. Мысалы, 1. 1. 1-суретте келтірілген тізбекте энергия(қорек) көздерінің ЭҚК-тері мен кернеулерінің және пассивті элементтерінің кедергілерінің сан мәндері белгілі де, токтарды, тізбек элементтерінің кернеулерін, қуаттарын және жұмыс әлпін анықтау керек болсын.

Әдетте токтардың нақты (шын) бағыттары белгісіз болатындықтан, алдымен олардың шартты оң бағыттары еркінше (қалауынша) таңдап алынады да, тізбектің электрлік схемасында стрелкамен көрсетіледі.

Бұдан кейін Кирхгофтың бірінші заңы бойынша бір түйіннен басқа түйіндер үшін теңдеулер жазылады. Қарастырып отырған тізбекте екі түйін бар, ендеше Кирхгофтың бірінші заңы бойынша бір теңдеу құру керек:

a түйінінде (1. 2. 5)

б түйінінде (1. 2. 6)

Белгісіз шамаларды табу үшін құрылатын теңдеулер саны белгісіздер санына тең болуы шарт. Қарастырып отырған теңдеуде үш ток бар, ендеше өзара тәуелсіз үш теңдеу құру керек. Сондықтан қалған жетіспейтін теңдеулер Кирхгофтың екінші заңы бойынша тәуелсіз контурлар үшін жазылады.

Кирхгофтың екінші заңы бойынша теңдеулер жазу үшін контурларды айналып өту бағыты еркінше таңдап алынады. Қарастырылып отырған тізбекте бірінші және екінші контурларды сағат тілінің бағытында айналып өту қабылданған. Ал жалпы алғанда әртүрлі контурларды әртүрлі бағытта айналып өтуге болады. Контурларды айналып өткен кезде, егер кернеу көзінің кернеуі, ЭҚК және пассивті элементтегі ток, айналып өту бағытымен бағыттас болса, онда олар оң таңбамен, ал қарсы бағытта болса теріс таңбамен алынады.

бірінші контурында (1. 2. 7)

екінші контурында (1. 2. 8)

Құрылған теңдеулер жүйесі ретінде шешіліп, белгісіз токтар анықталады.

Теңдеулер жүйесінен токтар анықталған кезде, олардың бірқатары оң таңба, ал кейбіреулері теріс таңба қабылдайды. Бұл оң таңбалы токтардың шын бағыттарының еркінше алынған бағыттарымен бағыттас та, теріс таңбалы токтардың шын бағыттарының еркінше алынған бағыттарына қарсы бағытта екендігін көрсетеді.

Қуаттар балансы. Тізбектің пассивті элементтері, олармен токтың қай бағытта жүріп жатқанынан тәуелсіз энергия тұтынып тұрады. Әдетте, тізбек элементтерінің электр энергиясын қаншалықты қабылдап немесе өндіріп тұрғандығын салыстырмалы көрсету үшін олардың қуаты алынады. Тізбектің элементінің қуаты деп уақыт бірлігі ішінде осы элементте тұтынылған немесе өндірілген электр энергиясын айтады . Тізбек элементінің қуаты, жалпы алғанда, оның кернеуі мен тогының көбейтіндісіне тең. Пассивті элементтің қуаты әрқашанда оң таңбалы және келесі формуламен анықталады.

(1. 2. 9)

Қорек көздері өндіріп, яғни тізбекке энергия беріп, немесе энергия қабылдап тұруы мүмкін. Қорек көздерінің жұмыс режимдері олардағы ток пен ЭҚК-тің немесе ток пен кернеудің оң бағыттарына байланысты, егер ЭҚК бағыты оның бойындағы тоқтың бағытымен бірдей