ЭҚК көзі және тоқ көзі Ом және Кирхгоф заңдары туралы ақпарат

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы Білім және Ғылым министрлігі

Семей қаласындағы Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті

Факультет: Ақпараттық технологиялар

Кафедра: автоматика және есептеу техникасы

Пән: Электротехника, электроника және автоматика негіздері

СӨЖ №1

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

Орындаған:

Тексерген :

Күні :

Семей, 2016

Мазмұны:

Кіріспе

1 Тұрақты электр тоғы тізбегі

1. 1 ЭҚК көздері

2 Тұрақты ток заңдары 2. 1 Ом заңы 2. 2 Кирхгоф заңдары Қорытынды Әдебиеттер

Кіріспе

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.

Тұрақты электр тогы тізбегі

Электр тогын сипаттайтын негізгі шама ток күші деп аталады.

Ток күші дегеніміз-уақыт бірлігі ішінде берілген өткізгіштің көлденең қимасы арқылы өтетін заряд шамасы

I=dq/dt (1. 1)

өлшем бірлігі- ампер .

Егер ток күшінің мәні мен бағыты өзгермейтін болса, онда ток тұрақты ток деп аталады. Тұрақты ток шамасы шамасы:

I=q/t (1. 2)

Қарастырып отырған беттің әр нүктесіндегі токтың бағытын және ток күшінің таралуын (біртекті бөлінуін) анықтау үшін ток тығыздығы деп аталатын векторлық шама енгізіледі.

Ток тығыздығы дегеніміз- j , қарастырып отырған нүктедегі токтың бағытымен сәйкес келетін және сан мәні жағынан беттің кішкене бөлігі арқылы өтетін ток күші шамасының бетке перпендикуляр ауданға қатынасына тең шама

j =dI/dS (1. 3),

өлшем бірлігі- А/м ² .

Электр қозғаушы күш көздері

Тізбекте өткізгіштегі токты ұстап тұру үшін ток тасымалдаушыларға кулондық күштерден басқа, электрлік емес, бөгде күштер деп аталатын күш әсер етуі керек. Бөгде күштер әр текті зарядтардың бөлінуіне және өткізгіш ұштарында потенциалдар айырымын ұстап тұру үшін қажет.

F=F _k +F _б =q(E _к +E _б ) (1. 1. 1)

E _б =F _б /q (1. 1. 2)

Бөгде күш кернеулігі:

E _к dl=- dφ (1. 1. 3)

Қарама-қарсы таңбалы зарядтар тасыйтын екi ток өткiзетiн денелердi алайық. Егер осы денелердi өткiзгiш арқылы қоссақ, сол зарядтардың электр өрiсiнiң әсерiнен өткiзгiште электр тогы пайда болады (1. 1 сурет) . Бiрақ бұл ток өте қысқа уақыт болады. Екi дене арасындағы электр өрiсi әлсiзденедi де, ақыр аяғында денелердiң потенциалдары теңесуiнiң нәтижесiнде жоқ болады.

(1. 1 сурет )

Ток тұрақты болуы үшiн өткiзгiштiң ұштарындағы потенциалдардың айырымы тұрақты болуы қажет, яғни өткiзгiште өзгермейтiн электр өрiсi болуы керек. Ол үшiн денелердiң зарядтарға әсер ететiн электростатикалық күшiнiң бағытына қарама-қарсы бағытта зарядтарды бiр денеден екiншi денеге тасымалдайтын ерекше құрылғы - ток көзi керек. Мұндай құрылғыда зарядтарға, электр күштерден басқа тегi электрлiк емес күштер әсер ету тиiс (1. 1 сурет) . Мұндай күштердi бөгде күштер дейдi.

Тұйық контурдағы электр қозғаушы күш (қысқаша ЭҚК) зарядты контурдың бойымен орын ауыстыруындағы бөгде күштердiң жұмысының сол зарядқа қатынасын анықтайды:

1. 1. 2 сурет

(1. 1. 4)

2. 1 Ом заңы.

1827 жылы неміс ғалымы Ом көптеген тәжірибелердің нәтижесінде мынадай қорытынды шығарды: тұрақты температурада өткізгіш ұштарындағы кернеудің ток шамасына қатынасы әр уақытта тұрақты болады:

I=U/R ( 2. 1. 1)

мұндағы R- өткізгіштің кедергісі деп аталады.

Өткізгіш кедергісі оның пішініне және мөлшеріне, сол сияқты табиғаты мен температурасына тәуелді, өлшем бірлігі- Ом . Бір текті цилиндр тәрізді өткізгіштердің кедергісі оның ұзындығына тура пропорционал да, көлденең қимасына кері пропорционал болады:

R=r(l/S) (2. 1. 2)

мұндағы пропорционалдық коэффициент r- өткізгіштің меншікті кедергісі, ол өткізгіштің қандай заттан жасалғанын көрсетеді, өлшем бірлігі- Ом*м.

Осы айтылғандар бойынша Ом заңын жазатын болсақ, бір текті металл өткізгіш арқылы өтетін ток күші өткізгіштегі кернеудің түсуіне тура пропорционал кедергіге кері пропорционал I=U/R немесе

I=(φ ₁ -φ ₂ ) /R (2. 1. 3)

Осы теңдік- тізбектің бөлігі үшін жалпы түрдегі Ом заңы , немесе тізбектің бір текті емес бөлігі үшін Ом заңы деп аталады. Егер тізбек тұйықталған болса, онда ток көзінің э. қ. к. -і ішкі бөлігіндегі кернеу мен сыртқы кернеудің қосындысына тең: e=Ir+U . Тізбек бөлігі үшін Ом заңын ескеріп, тізбектегі ток күшін тапсақ:

e/(R+r) (2. 1. 4)

Осы формула тұйық тізбек үшін Ом заңы деп аталады.

б) Тізбектің бөлігі үшін Ом заңы

(2. 1. 5)

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

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

2. 2 Кирхгоф заңдары

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

(2. 2. 1)

мұндағыы, m - түйінге жалғанған тармақтар

саны

2. 2. 1 сурет

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

(2. 2. 2)

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.

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 (2. 2. 3)

б түйінінде (2. 2. 4)

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 (2. 2. 5)

екінші контурында (2. 2. 6)

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