ТҰРАҚТЫ ТОК ЭЛЕКТР ТІЗБЕГІ

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

1. ТҰРАҚТЫ ТОК ЭЛЕКТР ТІЗБЕГІ

Қарапайым электр тізбегі (1-сурет) электр энергиясының көзінен Е, энергия тұтынушыдан Т және энергия көзі мен тұтынушыны байланыстыратын екі өткізгіш жалғастырушы сымдардан С ₁ және С ₂ тұрады. Жалғастырушы өткізгіш сымдар электр энергиясының кезіне оң ( + ) және теріс ( -) полюстер деп аталынатын екі қысқыштар арқылы қосылады.

Электр энергиясының көзі механикалық, химиялық, жылулықтағы басқа энергия түрлерін электр энергиясына түрлендіреді. Тұтынушыда электр энергиясы басқа энергия түрлеріне - механихалық, жылулық, химиялық, жарық т. б. айналады. Электр энергиясының көзіне генераторлар қандай да болмасын механикалық қозғалтқыштармен қозғалысқа келетін электр машиналары, аккумуляторлар және гальваникалық элементтер (бұлардың шартты белгілері 2-суретте көрсетілген) жатады. Электр тұтынушылары ретінде жарықтандырғыш шамдар, электр қозғалтқыштары, электрқыздырғыш аспаптар т. б. пайдаланылады.

Гальваникалық элемеиттерде, аккумулятордарда бірінші жағдайда гальваникалық элементтер батареяларын, екінші жағдайда аккумулятор батареяларын құру үшін бір-бірімен жалғастырылады. Электр энергиясының көзі оған өткізгіш сандар арқылы қосылған энергия тұтынушымен бірге тұйықталған электр тізбегін құрады. Тұйықталған электр тізбегінде үздіксіз зарядтар қозғалысы пайда болады, оны электр тогы деп атайды.

Металл өткізгіштеріндегі тұрақты ток еркін электрондардың тұйық тізбек арқылы қалыптасып бағытталған қозғалысы болып табылады. Схемаларда ток пен кернеудің оң бағыттарын плюс минуске қарай бағдарланған нұсқамалар арқылы шартты түрде белгілеу қабылданған.

Бір-бірінен белгілі қашықтықта орналасқан екі өткізгіштердегі ток осы өткізгіштерге әсер ететін механикалық күш туғызады. Ток өлшемінің бірлігі ампер (А) болады. Халықаралық бірліктер жүйесінде (СИ) ампер - өзгермейтін ток, ол ұзындығы шексіз, өтe болмашы дөңгелек қималы қатар түзу сызық бойымен вакуумде бір-бірінен 1 м қашықтықта орналасқан екі өткізгіштерден өткен кезде, осы өткізгіштер арасында әрбір метр ұзындығына шаққанда 2. 10 ^-7 Н (Ньютон) күш тудырады.

Халықаралық бірліктер жүйесінде күш бірлігі-ньютон (Н) болады.

Элеткр тогы өткізгіштің кесе-көлденең қимасы арқылы белгілі уақыт бірлігінде өткен (кулонмен өлшенетін) электр мөлшерін анықтайды.

Егер өткізгіштен 1 А ток етсе, онда осы өткізгіштің көлденең қимасы арқылы 1 с ішінде 1 Кл электр мөлшері өтеді.

Жалғастырғыш өткізгіш сымдар мен энергия тұтынушы сыртқы электр тізбегін құрады. Бұл тізбекте ток энергия кезінің қысқыштары арасындағы потенциалдар айырымының әсерінен пайда бoлады және ол потенциалы жоғарырақ нүктеден (оң қысқыш) потенциалы төмендеу нүктеге (теріс қысқыш) қарай бағытталған. Потенциалдар айырымы сияқты потенциал да вольтпен (В) көрсетіледі.

ЭЛЕКТР ҚОЗҒАУШЫ КҮШ (ЭҢК)

Тұйықталған тізбектегі электр тогы энергия көзінің электр қозғаушы күші әсерінен ағады. Тізбекте ток жоқ болған жағдайда да яғни тізбек ажыратылған кезде де энергия көзінде эл, қоз. күші пайда болады. Тізбекте ток жоқ болған жағдайда да ЭҚК энергия көзінің қысқыштарындағы потенциалдар айырымына тең. Потенциалдар айырымы сияқты, ЭҚК вольтпен (В) көрсетіледі.

Тұйықталған электр тізбегінде де, ажыратылған тізбетке де ЭҚК энергия көзінің қысқыштарындағы потенциалдар айырымын үзбей ұстап тұрады. Тұйықталған тізбекте ток үздіксіз ағуы үшін энергия көзі ішіндегі зарядтар қозғалысы электр өрісі күшінің әсеріне қарама-қарсы бағытталған болуы керек. Зарядтардың мұндай қозғалысы сырттан берілген күштердің әсерінен болады.

ЭҚК бар екендігіне көз жеткізу үшін энергия көзінің полюстеріне жалғастырушы өткізгіш сымдар орнына вольтметр деп аталатын аспапты қосса болғаны. Ол кезде вольтметрдің нұсқама тілі (стрелкасы) белгілі бір бұрышқа ауытқиды.

Энергия көзінің ЭҚК көп болған сайын вольтметр нұсқама тілінің ауытқуы да солғұрлым кеп болады.

Бірақ вольтметр төменде көрсетілетіндей, ЭҚК көрсетпейді, ол ток көзінің қысқыштарындағы кернеуді көрсетеді. Қернеу ЭҚК сияқты вольтпен (В), киловольтпен (кВ), милливольтпен (мВ) өлшенеді.

ЭЛЕКТР КЕДЕРГІСІ

Кез келген өткізгіштегі электр зарядтарының бағытталған қозғалысына оның молекулалары мен атомдары бөгет жасайды. Сондықтан токтың етуіне сыртқы тізбекте, энергия көзінің өзі де кедергілер туғызады. Электр тізбегінің электр тогы өтуіне қарсы әрекеттілігін электр кедергісі (қысқаша кедергі) деп атайды.

Тұйықталған электр тізбегіне қосылған электр энергиясының көзі электр знергиясын сыртқы және ішкі тізбектер кедергілерін жеңу үшін жұмсайды.

Электр кедергісі R (г) әрпімен белгіленеді. Схемаларда кедергілер 3а - суретте көрсетілгендей бейнеленеді. Электр тізбегіне қосылатын және кедергілері бар құрылғыларды резисторлap деп атайды.

Кедергінің өлшем бірлігі ом болады. Өткізгіш сымында тұрақты потенциал айырымы 1 В болған кезде одан 1 А ток өтсе, онда өткізгіш сымның электр кедергісі 1 Ом болады, яғни 1 Ом = 1 В/ 1 А. Үлкен кедергілерді өлшеу үшін омнан мың және миллион есе көп бірліктер қолданылады. Олар кило ом (кОм) және мегаом (МОм) деп аталады; 1 кОм = 1000 Ом; 1 МОм = 1 Ом.

Өтікзгіштердің электр тогына көрсететін кедергісі олар жасалынған материалға сонымен қоса оның ұзындығы мен көлденең қимасының ауданына байланысты болады. Егер бір материалдан жасалынған екі өткізгішті салыстырсақ, онда көлденең қима аудандары тең болған жағдайда, ұзындау өткізгіштің кедергісі үлкен болады, ал ұзындығы бірдей өткізгіштердің қайсысынын көлденен қима ауданы үлкен болса, оның кедергісі аз болады.

Өткізгіш материалдың электрлік қасиеттерін бағалауға меншікті кедергі (р) қолданылады.

Меншікті кедергі - ұзындығы 1 м, көлденен кима ауданы 1 мм ² өткізгіш сымның кедергісі. Егер меншікті кедергісі р материалынан жасалған өткізгіштің ұзындығы 1 метр, көлденең қима аудаиы 5 мм ² болса, онда барлық өткізгіш кедергісі R = p/S.

Өткізгіштер кедергісі температураға тәуелді; болады және де металл өткізгіштердің кедергісі арта түседі.

Әр металл үшін кедергінің температуралық коэффициенті а деп анықталған, ол өткізгіш температурасын 1 ⁰ С-ка өзгерткен кезде оның бастапқы кедергісінің 1 Омына шаққандағы өсімін анықтайды. Әр түрлі Т ₂ және Т ₁ температуралы R ₂ және R ₁ кедергілердің ара қатынасы былайша анықталады:

R ₂ =R ₁ [1+a(T ₂ -T ₁ ) ] .

Бұл ара қатынас температура 100°С төмен болғанда ғана орнында алатынын ескеру қажет.

Реттелетін кедергілерді реостаттар деп атайды. Peocтаттар үлкен меншікті кедергілері бар сымдардан, мысалы, нихромнан жасалынады. Реостаттар кедергісі біркелкі немесе сатынaн өзгерілуі мүмкін. Схемаларда реостаттар 3, б-суретінде көрсетілгендей шартта белгілермен бейнеленеді.

Өткізгіштердің электр тогын өткізу қабілеттілігі өткізгіштiлікпен g сипатталады, оның мәні кедергіге кері пропорционал. Өткізгіштіліктің бірлік өлшемі -сименс (1/Ом-См) .

Сонымен, кедергі мен өткізгіштілік арасындағы қатынас мынадай: g=l/R және R=1/g.

Өткізгіш материалының меншікті кедергісіне кері шама меншіктікті өткізгіштілік деп аталады да оны γ әрпімен белгілейді.

Сонымен, заттың меншікті кедергісі мен меншікті өткізгіштілігі арасында мынадай қатынастар болады: γ=l/р және р =l/γ.

ОМ ЗАҢЫ

Тұйықталған тізбектегі ЭҚК, кедергі және ток арасындағы байланысты Ом заңымен өрнектеуге болады. Ом заңын былайша тұжырымдауға болады: тұйықталған тізбектегі ток электрқозғаушы күшіне тура пропорционал және барлық тізбектің кедергісіне кері пропорционал.

Тізбектегі ток ЭҚК әрекетінен пайда болады; энергия көзінің ЭҚК көп болған сайын, тұйықталған тізбектегі ток та көп болады. Тізбек кедергісі ток өтуіне бөгет жасайды, сондықтан тізбек кедергісі өскен сайын ток мөлшері азаяды.

Ом заңын мынадай формуламен өрнектеуге болады:

I = E/(R + R ₀ ) немесе E = I(R + R ₀ ),

мұндағы R -тізбектің сыртқы бөлігінің кедергісі; R _o - энергия көзінін ішкі кедергісі.

Келтірілген формулаларда ток ампермен, ЭҚК вольтпен, кедергі оммен көрсетілген.

Мөлшері аз токтарды көрсету үшін ампер орнына одан мың есе аз миллиампер- (мА) деп- аталатын өлшем бірлігін қолданады; 1 А=1000 мА.

Барлық тізбектіқ кедергісі: R + Ro=E/I.

Ом заңы барлық электр тізбегіне ғана емес, оның кез келген бөлігіне де тура келеді. Егер тізбек учаскесінде энергия көзі жоқ болса, онда бұл бөлікте оң зарядтар потенциалы жоғарылау нүктеден потенциалы төмендеу нүктелерге ауысады. Энергия көзі осы учаскенің басы мен соңы; аралығындағы потенциалдар айырыуын ұстап тұрады да оған белгілі мөлшердегі энергия жұмсайды. Осы потенциалдар айырымын қаралған учаскенің басы мен соңы аралығының кернеуі деп атайды.

Сонымен, Ом заңын тізбектің учаскесіне қолдана отырып алатынымыз:

I = U/R

Ом заңын былайша тұжырымдауға болады: электр тізбегі учаскесіндегі ток, учаске ұштарындағы кернеуді оның кедергісіне бөлгенге тең болады.

Тізбек учаскесіндегі кернеу ток пен осы учаске кедергісінін кө-бейтіндісіне тең, яғни U=IR.

Ом заңы формуласынан тұйықталған тізбек үшін алатынымыз:

E=IR + IRo=U + IR _o

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.