Электр энергиясы көздерін қосу

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 30 бет
Таңдаулыға:

Жоспар:
Кіріспе

І бөлім. ТҰРАҚТЫ ТОК. ТҰРАҚТЫ ТОК ТІЗБЕКТЕРІ.
1.1 Электр қозғаушы күш (эқк)
1.2 Электр кедергісі
1.3 Ом заңы
1.4 Резисторларды тізбектеп қосу.
1.5 Кирхгофтың бірінші заңы
1.6 Резисторларды (параллель) қатарлап және аралас қосу
1.7 Кирхгофтың екінші заңы

ІІ бөлім. ЭЛЕКТР ТОГЫНЫҢ ХИМИЯЛЫҚ ӘСЕРІ.
2.1. Электролиз
2.2. Фарадей заңы.

ІІI бөлім. ТРАНСФОРМАТОРЛАР
3.1. Трансформаторлар туралы жалпы мәлімет
3.2. Трансформаторлардың жұмыс жасау принципі және құрылысы.
3.3. Трансформаторлардың жұмыстық тәртібі

3.4. Автотрансформаторлар

3.5. Өлшеуіш трансформаторлар

Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе
Қарапайым электр тізбегі (1-сурет) электр энергиясының көзінен
Е, энергия тұтынушыдан Т және энергия көзі мен тұтынушыны байланыс
тыратын екі өткізгіш жалғастырушы сымдардан С1 және С2 тұрады.
Жалғастырушы өткізгіш сымдар электр энергиясының көзіне оң (+) және
теріс (-) полюстер деп аталынатын екі қысқыштар арқылы қосылады.
Электр энергиясының көзі механикалық, химиялық, жылулық тағы
баска энергия түрлерін электр энергиясына түрлендіреді. Тұтынушыда
электр энергиясы басқа энергия түрлеріне-механикалық, 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-суретті
көрсетілген) жатады. Электр тұтынушылары ретінде жарықтандырғыш
шамдар, электр қозғалтқыштары, электрқыздырғыш аспаптар т.б.
пайдаланылады.
Гальваникалық элементтерде, аккумуляторларда бірінші жағдайда
гальваникалық элементтер батареяларын, екінші жағдайда аккумулятор
батареяларын құру үшін бір-бірімен жалғастырылады. Электр
энергиясының көзі оған өткізгіш сымдар арқылы қосылған энергия
тұтынушымен бірге тұйықталған электр тізбегін құрады. Тұйықталған
электр тізбегінде үздіксіз зарядтар қозғалысы пайда болады, оны
электр тоғы деп атайды.
Металл өткізгіштеріндегі тұрақты ток еркін электрондардың
тұйық тізбек арқылы қалыптасып бағытталған қозғалысы болып
табылады. Схемаларда ток пен кернеудің оң бағыттарын плюстен
минуске қарай бағдарланған нұсқамалар арқылы шартты түрде белгілеу
қабылданган.
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,өте болмашы дөңгелек
қималы қатар түзу сызық бойымен вакуумде бір-бірінен 1м қашықтықта
орналасқан екі өткізгіштерден өткенкезде,осы өткізгіштер арасында
әрбір метр ұзындығына шаққанда 2.10-7 Н (Ньютон) күш тудырады.
Халықаралық бірліктер жүйесінде күш бірлігі-ньютон (Н) болады.
Элеткр тоғы өткізгіштің кесе-көлденең қимасы арқылы белгілі
уақыт бірлігінде өткен (кулонмен өлшенетін) электр мөлшерің
анықтайды.
Егер өткізгіштен 1А ток өтсе,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 көзінің қысқыштары
арасындағы потенциалдар айырымының әсерінен пайда болады және ол
потенциалы жоғарырақ нүктеден(оң қысқыш) потенциалы төмендеу
нүктеге(теріс қысқыш) қарай бағытталған.Потенциалдар айырымы сияқты
потенциал да вольтпен (В) көрсетіледі.

Л1
+ - + -
+
Е П а)
б) в)
-
2-сурет.Шартты белгілері:
а-
тұрақты ток генераторы,
Л2 б-
аккумуляторлар және гальваникалық

элементтер,
1-сурет в-
аккумуляторлар мен гальваникалық

элементтердің батареялары

Қарапайым электр тізбегі

Курстық жұмыстың мақсаты – тұрақты ток түсінігіне анықтама беру.

Осыған байланысты мынадай міндеттерді алға қойдым: тұрақты ток
электр тізбегі, электр қозғаушы күш (эқк), электр кедергісі, Ом
заңы, резисторларды тізбектеп қосу, Кирхгофтың бірінші заңы,
резисторларды (параллель) қатарлап және аралас қосу, Кирхгофтың
екінші заңы туралы мәселелерді қарастырдым.

І бөлім. ТҰРАҚТЫ ТОК. ТҰРАҚТЫ ТОК ТІЗБЕКТЕРІ.
1.1 Электр қозғаушы күш (эқк)

Тұйықталған тізбектегі электр тоғы энергия көзінің электр
қозғаушы күші әсерінен ағады. Тізбекте ток жоқ болған жағдайда да
яғни тізбек ажыратылған кезде де энергия көзіңде электр қозғаушы
күші пайда болады. Тізбекте ток жоқ болган жагдайда да ЭҚҚ энергия
көзінің қысқыштарындағы потенциалдар айырымына тең. Потенциалдар
айырымы сияқты, ЭҚҚ вольтпен (В) көрсетіледі.
Тұйықталған электр тізбегінде де, ажыратылған тізбетке де ЭҚҚ
энергия көзінің қысқыштарындағы понциалдар 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.
ЭҚҚ бар екендігіне көз жеткізу үшін энергмя көзінің полюстеріне
жалғастырушы өткізгіш сымдар орнына вольтметр деп аталатын аспапты
қоссы болғаны. Ол кезде вольтметр нұсқама тілі (стрелкасы) белгілі
бір бұрышқа ауытқиды.
Энергия көзінің ЭҚҚ көп болған сайын вольтметр нұсқама тілінің
ауытқуы да солғұрлым көп болады.
Бірақ вольтметр төменде көрсетілетіндей, ЭҚҚ көрсетпейді, ол
ток көзінің қысқыштарындағы кернеуді көрсетеді. Кеунеу ЭҚҚ сияқты
вольтпен (В), киловольтпен (кВ), милливольтпен (мВ) өлшенеді.

1.2 Электр кедергісі

Кез келген өткізгіштегі электр зарядтарының бағытталған
қозғалысына оның молекулалары мен атомдары бөгет жасайды. Сондықтан
тоқтың өтуіне сыртқы тізбекте, энергия көзінің өзі де кедергілер
туғызады. Электр тізбегінің электр кедергісі (қысқаша кедергі ) деп
атайды.
Тұйыкталган электр тізбегіне қосылған электр энергиясының козі
электр энергиясын сыртқы және ішкі тізбектер кедергілерін жеңу үшін
жұмсайды.
Электр кедергісі R(r) әрпімен белгіленеді. Схемаларда
кедергілер 3а—суретте көрсетілгендей бейнеленеді. Электр тізбегіне
қосылатың және кедергілері бар құрылғыларды резисторлар деп атайды.
Кедергінің өлшеп бірлігі ом болады. Өткізгіш сымында тұракты
потенциал айырымы 1В болған кезде одан 1А тоқ өтсе, онда өтқізгіш
сымның электр кедергісі 1 Ом болады, яғни 1Ом=1В1А. Үлкен
кедергілерді өлшеу ушін омнан мың және миллион есе көп бірліктер
қолданылады. Олар кило ом (кОм) және мегаом (МОм) деп аталады; 1
кОм =1000 ом; 1 МОм=1000000 Ом.
Өткізгіштердің электр тоғына көрсететін кедергісі олар жасалынған
материалға сонымен қоса оның ұзындығы мен көлденең қимасының
ауданына байланысты болады. Егер бір материалдан жасалынған екі
өткізгішті салыстырсақ, онда көлденең кима аудандары тең болган
жағдайда, ұзындау өткізгіштің кедергісі үлкен болады, ал ұзындығы
бірдей өткізгіштердің қайсысының көлденең қима ауданы үлкен
болса,оның кедергісі аз болады.
Өткізгіш материалдың электрлік қасиеттерін бағалауға меншікті
кедергі (р) қолданылады.
Меншікті кедергі – ұзындығы 1 м, көлденең қима ауданы 1мм2
өткізгіш сымның кедегісі. Егер меншікті кедергісі p материалынан
жасалған өткізгіштің ұзындыгы l метр, көлденең қима ауданы S мм2
болса, онда баолық өткізгіш кедергісі R=pSl
Өткізгіш кедергісі температуға тәуелді болады және металл
өткізгіштердің кедергісі арта түседі.
Әр металл үшін кедергінің температуралық коэфиценті а деп
анықталған, ол өткізгіш температурасын 1ºС-қа өзгерткен кезде оның
бастапқы кедергісінің 1 Ом-ға шаққандағы өсімін анықталады. Әр
түрлі Т2 және Т1 температуралы R2 және R1 кедергілердің ара
қатынасы былайша анықталады.
R2 = R1 {1+α (T2 –
T1)}
Бұл ара қатынас температура 100 ºС төмен болғанда ғана орнында
алатынын ескеру қажет.
R
3-cурет. Шартты белгілері:
а – резистор (кедергі)
а) б- реостат
R

R

б)
Реттелген кедергілерді реостаттау деп аталады. Реостаттар
үлкен меншікті кедергілері бар сымларлын, мысалы, нихромнан
жасалынады. Реостаттар кедергісі біркелкі немесе сатылап өзгерілуі
мүмкін. Схемеларда реостатар 3,б- суретте көрсетілгендей шартты
белгілермен бейнеленеді.
Өткізгіштердің электр тогы өткізу қабілеттілігі
өткізгіштілікпен g сипатталады, оның мәні кедергіге кері
пропорционал. Өткізгіштіліктің бірлік өлшемі – сименс (1Ом ,Ом-1)
.
Сонымен, кедергі мен өткізгіштілік арасындағы қатынас мынадай :

g=1R және R= 1g
Өткізгіш материалының меншікті кедергісіне кері шама меншіктікті
өткізгіштілік деп аталады да оны γ әрпімен белгілейді.
Сонымен, заттың меншікті кедергісіне кері шама меншікті
өткізгіштілік арасында мынадай қатынастар болады:
γ = 1р және p= 1γ
1.3ОМ ЗАҢЫ

Тұйықталған тізбектегі ЭҚҚ, кедергі және арасындағы байланысты
Ом заңымен өрнектеуге болады. Ом заңы былайша тұжырымдауға болады:
тұйықталған тізбектегі ток электрқозғаушы күшіне тура пропорцоинал
және барлық тізбектің кедергісіне кері пропорционал.
Тізбектегі ток ЭҚҚ әрекетінен пайда болатын энергия көзінің ЭҚҚ
көп болған сайын, тұйықталған тізбектегі ток та көп болады. Тізбек
кедергісі ток өтуіне бөгет жасайды, сондықтан тізбек кедергісі
өскен сайын ток мөлщері азаяды.
Ом заңын мынадай формуламен өрнектеуге болады:
I = E(R+R0) немесе E=I (R+R0)
Мұндағы R – тізбектің сыртқы бөлігінін кедергісі; R0 – энергия
көзінің ішкі кедергісі.
Келтірілген формулаларда ток ампермен, ЭҚҚ вольтпен, келергі
оммен көрсетілген.
Мөлшері аз токтарда көрсету үшін ампер орнына одан мың есе аз
миллиампер (мА) деп аталатын өлшем бірлігін қолданады; 1А = 1000мА.
Барлық тізбектің кедергісі: R+R0 = EI.
Ом заңы барлық электр ғана емес, оның кез келген R
бөлігіне де тура келеді. Егер тізбек учаскесінде
энергия көзі жоқ болса, онда бұл бөлікте оң зарядтар
потенциалы жоғарылау нүктеден потенциалы 4- cурет.
төмендеу нүктелерге ауысуы. Энергия көзі осы Амперметр мен волть-
учаскесінің басы мен соңы аралығындағы метрді қосу схемасы.
потенциалдар айырымын ұстап тұрады да оған
белгілі мөлшердегі энергия жұмсайды. Осы потенциалдар айырымын
қаралған учаскенің басы мен соңы аралығының кернеуі деп аталады.
Сонымен, Ом заңын тізбектің учаскесіне қолдана отырып алатынымыз:
I= UR
Ом заның былайша тұжырымдауға болады: Электр тізбегі
учаскесіндегі ток, учаске ұштарындағы кернеуді оның кедергісіне
бөлгенге тең болады.
Тізбек учаскесіндегі кернеу ток пен осы учаске кедергісінің
көбейтіндісіне тең, яғни U=R* I
Ом заңы формуласына тұйықталған тізбек үшін алаиынымыз:
E=IR+IR0= U+IR0
Мұндағы IR- кернеудің R кедергісінде кемуі, яғни сыртқы
тізбекке түскен кернеу немесе энергия көзіне (генератордың)
қысқыштарындағы кернеу U; IR0 – кернеудің R0 –кедергісінде кемуі,
яғни энергия көзінің (генератордың) ішіне түскен кернеу.
Тізбектегі токты өлшеу үшін амперметр(миллиамперметр) деп
аталатын аспап қолданылады. Кернеу , жоғарыда айтылғандай,
волтьметрмен өлшенеді. Амперметрді қосу үшін ток тізбегі
ажыратылады, ажыратылған сымдардың екі ұшын амперметрдің
қысқыштарының қосады (4-сурет). Сонда аспап арқылы барлық өлшенетін
ток жүреді. Волтьметр берілген учаскіге тіскен кернеуді көрсетіді.
Егер волтьметрді сыртқы тізбектің бас жағына – энергия көзінің
полюстеріне қоссақ, онда ол барлық сыртқы тізбекке түскен кернеуді
көрсетеді. Бұл әрі энергия көзінің қысқыштарындағы кернеу болып
табылады.
Сыртқы тізбектің кедергісі азайған кезде энергия көзінің
қысқыштарын дағы кернеу де азаяды. Энергия көзінің қысқыштары
кедергісі 0-ге жақын өткізгіш сымдарымен қосса, онда тізбектегі
ток I= ER0. Бұл формула қаралып отырған энергия көзі тізбегіндегі
ең үлкен ток мөлшерін анықтайды. Сыртқы тізбек кедергсінің із
жүзінде 0-ге тең болғандығы жұмыс тәртібін қысқа тұйықталу деп
атайды.
Оқшаулағыш жамылғысы түсіп қалған металл (әдетте мыс) сымдары
өзара түйіскенде өте аз кедергі тудырады. Оны тұтынушы кедергісімен
салыстырғанда 0- ге жақын деп қарауға болады.
Электр аппараты қысқа тұйықтау тогынан қорғау үшін әртүрлі
сақтандырғыш құрылғылары қолданады.

1.4 РЕЗИСТОРЛАРДЫ ТІЗБЕКТЕП ҚОСУ.

Электр тізбегінде әртүрлі кедергісі бар бірнеші энергия
тұтынушылар болуы мүмкін.
Генератордың сыртқы тізбегі(5- сурет). R1 R2 R3 –кедергілері
бар үш энергия тұтынушыларына тұрсын дейік. Әрбір тұтынушының
тұйықталған бір электр тізбегіне бірінен соң бірі тізіп жалғауды
тізбектеп қосу деп аталады. Мұндай тізбекте барлық тұтынушыларда
бірдей ток өтетіне көз жеткізу қиын емес. Ал сыртқы тізбектің
кедергісі тұтынушылар кедергісінің қосындысына тең болады. Біздің
жағдайда Ом заңы формуласы мынадай түрде болады:
I= E(R0+ R1 +R2 +R3)
Тізбектеп қосылған тұтынушылардан тұратын
I
тізбектің барлық учаскелеріндегі ток бірдей
болғандықтан, кернеулер олардың кедергісін
тура пропорционал немесе өткізгіштігіне кері
пропорционал болады, яғни
R1 R2 R3
U1*U2*U3=R1 R2 R3=1g1*1g2*1g3
5-сурет.
Тұрақты кернеу кезінде ток тізбек кедергісіне
Резисторларды тізбектеп
тәуелді болады. Сондықтан тізбектеп қосылған қосу.
тұтынушылардың бірінңің кедергісі өзгерсе, онда ол тізбектің жалпы
кедергісі мен әрі ондағы токтың өзгеруіне алып келеді. Бұл кезде
барлық тұтынушыларда кернеулер де өзгереді.

1.5 КИРХГОФТЫҢ БІРІНШІ ЗАҢЫ

Тізбектеп қосылған энергия көзі мен тұтынушылардан тұратыны
электр тізбектерінде барлық тізбектегі ток, ЭҚК және кедергі немесе
қандай да болмасын тізбек участкесіндегі ток, кернеу және кедергі
арасындағы қатынас Ом заңымен аңықталады.
Бірақ, көбінесе іс жүзден қолданылатын тізбектерде ток қандай да
болмасын бір жерден шығып, әр түрлі жолменен тарап бір немесе
бірнеше нүктелерде ұшырасады. Ұшырасу нүктелерінде бірнеше өткізгіш
сымдар түйісіп ұштасады. Мұнда түйісу нүктелерін түйіндер (түйін
нүктелері) деп атайды, ал қатар жатқан екі түйіндерді қосатын
тізбек участкесін тізбек тармағы деп атайды.
Тұйықталған электр тізбегінде электр зарядтары оның бірде бір
нүктесінде жиналып қала алмайды. Өйткені бұл тізбек нүктелерінің
потенциалдарын өзгертуге алып келер еді. Сондықтан қандай да бір
түйінге белгілі уақыт бірлігінде келетін электр заряды, осы
түйіннен сол уақыт бірлігінде кететін зарядқа тең.
Айталық, а түйінінде тізбек төрт тармаққа тармақталады да
қайтадан б түйінінде қосылады. Тізбектің тармақталмаған
бөліктеріндегі токты І арқылы, ал тарамдағы токтарды І1, І2 ,І3 ,
және І4 арқылы сәйкес белгілейік. Онда мұндай тізбектегі токтар
арасында мынадай байланыс болады:
І = І1 + І2 + І3 + І4 .
Егер түйінде бағыттары әртүрлі тогы бар бірнеше өткізгіш
сымдар ұшырасса, онда теңдіктің сол бөлігінде түйінге келетін
токтардың қосындысы жазылады, ал оң жағында түйіннен кететін
токтардың қосындысы жазылады. Бұл формула Кирхгофтың бірінші заңы
болып табылады. Кирхгофтың бірінші заңын былай тұжырымдауға болады:
электр тізбегіндегі түйінге (түйін нүктесіне) келетін токтардың
қосындысы, осы түйіннен токтардың қосындысына тең немесе электр
тізбегінің түйін нүктесіндегі токтардың алгебралық қосындысы нольге
тең. Бұл жерде түйінге келетін токтарды оң, ал түйіннен кететін
токтарды теріс токтар деп қарайды.

1.6 РЕЗИСТОРЛАРДЫ (ПАРАЛЛЕЛЬ) ҚАТАРЛАП
ЖӘНЕ АРАЛАС ҚОСУ

Қатарлап (параллель) қосылған деп электр тізбегіндегі
элементтердің тек бір ғана кернеу астында болуын айтамыз. Параллель
қосылған резисторларда ток төрт тармаққа тармақ
R1
талады. Мұндай жағдайда тізбектің жалпы кедергісі
I2
азаяды немесе жеке тармақтар өткізгіштіліктерінің I R2
қосындысына тең тізбектің жалпы өткізгішілігі көбейеді. I3
Бұл айтылғандарға оңдай көз жеткізуге болады.
Ол үшін параллель қосылғанөткізгіштердің санының R3
көбеюін өткізгіштің көлденең қима ауданының I4
өскендігіне бара-бар деп қараса болғаны. Сонымен
барлық өткізгіштер жиынтығының өткізгіштілігін g R4
6-шы суретте Тарам тізбегі берілген.
әрпімен, ал әрбір жеке өткізгіштерің өткізгішілігін g1,g2.,g3,g4
деп белгілесек, мынадай теңдеу аламыз:
g=g1+g2+g3+g4
Өткізгішілік кедергіне кері шама болғандықтан бұл формуланы
мынадай түрде жазуға болады:
1R=1R1+1R2+1R3+1R4
Бұл формулада R параллель қосылған төрт резисторлардың жалпы
немесе балама кедергісі. Балама кедергінің мәні берілген төрт
резисторлардың қай – қайсысына болса да кіші болады.
Алынған теңдеулерді дәлілдейік. Тармақталмаған тарамдағы токты
І, және тарамдардағы сәйкес токтарды – І1 , І2 , І3, І4 , а және в
нүктелері арасындағы кернеуді – U, осы нүкте аралығындағы жалпы
кедергіні – R, әріптерімен белгілейік. Ом заңы негізінде мынадай
теңдіктерді жазайық:

I=UR, I1=UR1, I1=UR2, I3=UR3, I4=UR4

Кирхгофтың бірінші заңы бойынша: І = І1 + І2 + І3 + І4
Жоғарыдағы 6 суретке оралып мыналарды жазуға болады:
I1 R1=U; I2 R2=U; I3 R3=U; I4 R4=U;
Бұл теңдеулердің оң жақтары бір бірімен тең болғандықтан,
олардың сол жақтары да тең:
I1 R1=I2 R2=I3 R3=I4 R4
Келтірілген теңдеулерден мынадай қатынастарды аламыз:
I1I2=R2R1; I2I3=R3R2
Бұл қатынастар параллель қатар қосылған резисторлары бар
тізбектердегі токтар осы кедергілерге кері пропорционал немесе
өткізгіштер өткізгіштілігіне тура пропорционал болып таралатындығын
көрсетеді.
Сонымен, параллель қосылған резистордың мәні көп болған сайын,
ондағы ток мөлшері аз болады және керісінше болады.
Егер түйіндер арасындағы кернеу өзгермейтін
болса, онда осы түйіндер арасына қосылған
резисторлардағы токтар, олардың тізбектеп
қосқаннан өзгешілігі, бір-бірінен тәуелсіз болады.
R2
Тізбектен бір немесе бірнеше резисторлар алынып R1
тасталынса, қалған резисторлар алынып тасталынса,
қалған резистор жұмысына олар әсерін тигізбейді. 7-cурет.
Сондықтан көпшілік жағдайда жарықтандыргыш Резисторларды
электр шамдары, электр қозғалтқыштар, тағы басқа аралас қосу.
электр энергиясын қабылдағыштар электр торабына қатар қосылады.
Электр тізбегінің участкесінде қатар қосылған қабылдағыштар қаралап
отырған учаскедегі және жалпы тізбектегі токтарды өзгертуге алып
келеді. Мысалы, кедергілері Ом және резисторларды, ал кернеуі
желіге тізбектеп қосқан кезде тізбектегі ток
Егер электр тезбегінде бір-бірімен параллель қосылған
резисторлар басқа резисторларға тізбектеліп жалғанса, онда оларды
осылай қосуды аралас қосу деп атайды. Аралас қосылған бірнеше
резисторларының жалпы немесе балама кедергісін табу үшін алдымен
параллель немесе тізбектеп қосылған резисторлардың кедергісін
табады, сонда соң оларды есептеп табылған бір резистормен
алмастырады. Мысалы, а және в нүктелерінің арасындағы кедергіні
табу керек: ал содан соң алынған кедергі мәнін мәніне қосу керек

1.7 КИРХГОФТЫҢ ЕКІНШІ ЗАҢЫ

Кирхгофтың екінші заңын былай тұжырымдауға болады: кез келген
тұйықталған электр тізбегінде барлық ЭҚК-дің алгебралық қосындысы,
осы тізбекке тізбектеп қосылған кедерлермен кернеулер қосындысына
тең, яғни
Теңдеулер құрғанда тізбекті айналып өту бағытын анықтап алады
және токтарға кез-келген бағыт беріледі.
Егер электр тізбегіне бағыттары бір-бірімен тура келетін екі ЭҚК
(8, а-суреттегідей) сәйкес қосылған болса, онда
тізбектің жалпы ЭҚК осы

+ –
+ –

Е1
Е2
а)
+ –
– +
б)
8- сурет. Электр энергиясы
көздерін қосу.
а – сәйкес б –
қарама - қарсы

ЭҚК қосындысына тең, яғни E=E1+E2. Егер тізбекке қосылған екі ЭҚК
бағыттары бір-біріне қарама-қарсы болса, яғни 8, б-суреттегідей
қарсы қосылса, онда тізбектін жалпы ЭҚК осы көздердің ЭҚК айырымына
тең: E=E1-E2
Электр тізбегіне ЭҚК әртүрлі бағытта болатын бірнеше энергия
көзі тізбектеп қосылса, онда жалпы ЭҚК барлық энергия көздерінің
ЭҚК-терінің алгебралық қосынысына тең. Алгебралық қосындыны
тапқанда бір бағыттағы ЭҚК плюс таңбасымен, ал қарама-қарсы
бағыттағы ЭҚК минус таңбасымен аламыз.
Әдетте тұйықталған тізбек, күрделі тізбектің бір бөлігі болып
табылады. Тұйық тізбек а, б, в, г әріптермен белгіленген. а, б, в,
г нүктелерінің тарамдалуына байланысты l1,l2,l3,l4 токтары
мәндерінің айырмашылығы бола отырып, олар әртүрлі бағытта мүмкін.
Мұндай тізбек үшін Кирхгофтың екінші заңы бойынша былай жазуға
болады:
E1-E2-E3=I1(R01+R1)+I2(R02+R2)+I3(R 03+R3)+I4 R4
мұндағы - - энергия көздерінің ішкі кедергілері – энергия
тұтынушылардың кедергілері.

1.8 ЭЛЕКТР ТОГЫНЫҢ ЖҰМЫСЫ МЕН ҚУАТЫ

Дененің жұмыс жасау қабілеті осы дененің энергиясы деп аталады.
Мысалы, биіктікке көтерілген кез келген жүктің белгілі энергиясы
бар. Ол биіктіктен құлаған кезде жұмыс жасайды. Дене қозғалу
кезінде неғұрлым көп жұмыс жасай алса, оның энергиясы да солғұрлым
көп болады. Энегия жоғалып кетпейді, тек бір түрінен екінші түріне
көшіп отырады. Мысалы, электр энергиясы механикалық, жылулық,
химиялық энергияға, ал механикалық энергияға – электрге т.б.
айналуы мүмкін.
Тұйық тізбектегі электр энергиясының көзі зарядтың тасымалдау
үшін белгілі энергия жұмысайды. Бұл энергия көздің ЭҚК үшін осы
тізбек, яғни Eq арқылы тасымалданады электр мөлшеріне көбейту
арқылы анықталады.
Бірақ бұл энергияның барлығы пайдалы бола бермейді, яғни
энергия көзі өндірген жұмысты барлығы дерлік энергия тұтынушыға
берілмейді. Өйткені оның бір бөлігі энергия көзінің ішкі кедергісі
мен өткізгіш сымдардың кедергілірі жеңуге жұмысалады. Сонымен
энегия көзі өндіретін пайдалы жұмыс мынаған тең
A=UQ ,
мұндағы U- тұтынушы қысқыштарындағы кернеу.
Электр мөлшері тізбектегі токты аққан уақыт аралығын оның өту
уақытына көбейткенге тең: Q=I*t болғандықтан жұмыс формуласын
мынадай түрде белгелінуге болады:
A= Uit
, яғни электр энегиясы немесе жұмысшы тізбектегі кернеудің
токтың және оның өту уақытының көбейтіндісіне тең. Ал егер тізбек
учаскесіндегі кернеуді топпен осы учаске кедргісінің көбейтіндісі
арқылы, яғни UIR деп өрнектесек, онда жұмыс формуласы
былайша да жазуға болады :
A= IRt
Дегенмен көрсетілген формулалардың ешбірі бұл жұмыс алынған
электр генератолаын ауқымын анықтай алмайтын, өйткені
генераторлардың үлкені де кішісі де әр түрлі уақыт аралығында
бірдей жұмыс беруі мүмкін. Сондықтан генераторлардың ауқымы
жасалған жұмысымен емес, оның қуаты мен анықталады. Бұл кез келген
электр аппаратына, машинасына, олардың электр энергисын өндіруші
немесе тұтынушы болуына байланыссыз.
Қуат деп – бір секунд ішінде өндірілген жұмысыты айтамыз.
Қуаттың формуласы :
P= At= υQt= υI = υ2 R= I2R
Қуат – ваттпен (Вт) өрнектеледі. Энергия түрленгдіргіштің
қасиеттерін бағалау үшін пайдалы жұмыс коэфиценті (ПЖК)
қолданылады. ПЖК энергия көзінің немесе тұтынушының қуатының Р2
олардың пайдаланған қуатына Р1 қатынасын анықталады:

ŋ=Р2 P1= P2(P2 +ΔP)
ΔP – энгерия көзі немесе тұтынушыдан жоғалатын энергия жеңуге
жұмысалатын қуат шығыны.

Электр тогы металл өткізгіштер арқылы өткенде элетрондар бірдей
нейтраль молекулаларымен, бірдей электрондарынан айырылған
молекулалармен соқтығысады. Қозғалыстағы электрон өзінің
кинетикалық энергиясые жоғалта отырып, нейтраль молекулалардан жаңа
электронды бөліп алады, да жаңа оң ион түзеді, немесе электроннан
айырылған молекулалармен қосылып нейтраль молекула құрады.
Электрондар молекулалармен соқтыққанда энергия жұмсалады, ол
энергия жылулыққа айналады. Кедергінің жеңе отырып жүретін кез
келген қозғалыс белгілі энергия жұмысалуын қажет етеді. Мысалы,
қайсы бір денені орнына қозғалту үшін үйкеліс кедергісін жеңу
керек. Оған жұмысалатын жұмыс жылуға айналады. Өткізгіштің электр
кедергісінің маңызы да үйкеліс кедергісі сияқты болады. Сөйтіп
өткізгіштен ток өткізу үшін ток көзі біраз энергия жұмысайды, ол
энергия жылулыққа айналады. Электр энергиясының жылу энергиясына
өтуі Ленц – Джоуль анықталады. Бұл заңды токтың жылулық әсер заңы
деп аталады.
Орыс ғалымы Ленц және ағылшын физигі Джоуль бір мезгілде және
бір бірінен тәуелсіз элетр тогы өткізгіш арқылы өткенде, өткізгіште
бөлінетін жылу мөлшері ток квадратына, өткізгіш кедергсіне және
токтың өткізгіштен өту мерзіміне тура пропорционал болатындығын
анықтады. Бұл ереже Ленц- Джоуль заңы деп аталады.
Егер ток әрекеті жасалған жылу мөлшері Q әріпімен өткізгіштен
өтетін ток күшін I әріпімен, өткізгіш кедергісін R әріпімен және,
токтың өткізгіштен ағып өту уақыты t әріпімен белгілесек, онда
–Ленц –Джоуль заңының өрнегін былай жазуға болады:
Q= I2 Rt
I= UR және R= Ut, болғандықтан Q= Uit = U2 tR
Электр тізбегінің кедергісі одан өтетін тоққа тәуелсіз болса,
онда ондай кедергіні сызықтық кедергі, ал тізбек кедергісі одан
өтетің тоққа тәуелді болса – сызықтық емес кедергі деп атайды.
Сызықтық емес тізбектердегі тоқтар мен кернеулерді, зерттелініп
отырған тізбектердегі сызықтық емес кедергілердің вольт-амперлік
сипаттамалары арқылы анықтайды. Вольт-амперлік сипаттама сызықтық
емес кедергіге түсірілген кернеу мен өтетін тоқтың арасындағы
байланысты көрсетеді. Ал эксперимент мәліметтеріне сүйене отырып
жасалынған графиктер болып табылады. 9, а сурет
Егер тізбекке қосылған кернеу U белгілі болып және тізбек тоғы
мен әрбір сызықтық емес кедергілердегі кернеулерді табу қажет
болса, онда горизонталь ось бойына осы кернеу мәнін саламызда –3
қисық сызықпен А нүктесінде қиылысқанша перпендикуляр тұрғызамыз.
Осы нүкте арқылы тізбек тоғы І анықталады, ал горизонталь осіне
параллель түзу сызық боындағы тоқ осінен І және 2 қисық
сызықтарға дейінгі ара қашықтықтар R1 және R2 кедергілеріндегі U1
және U2 кернеулеріне сәйкес келеді.
Вольт –амперлік сипаттамалар 9, в –суретте 1 және 2 қисық
сызықтарымен көрсетілген екі сызықтық емес кедергілерді параллель
қосқан кезде тізбектің тармақталмаған бөлігінің тоғы кез келген
мезеттте осы кедерегілер арқылы ағатын тоқтар- қосындысына тең
болады (I=I1+I2), ал тізбектің қысқыштарындағы кернеу U екі
кедергіге ортақ болады. Горизонталь осы бойына энергия көзінің
кернеуін U салып одан соң 1 және 2 қисық сызықтарымен қиылысқанша
перпендикуляр тұрғызын l1 және l2 тоқтар мәндерін табамыз. Ол
екеуінің қосындысы тізбектің тармақталмаған бөлігінің тоғы болады.

9-сурет.
Сызықтық емес кедергілердің волтьамперлік сипаттамалары мен
белгілері:
а – кедергілерді әр түрлі үлгілермен үшін, б – екі
тізбектеліп қосылған кедергілер үшін, в – екі қатарлап қосылған
кедергілер үшін.
Қарастырылған сызықтық емес тізбектерді есептеу әдісін
тізбектеліп немесе параллель қосылған сызықтық емес кедергілердің
кез- келген санына қолдануға болады. Аралас қосылған сызықтық емес
кедергілері бар тізбектерді есептеген кезде сызықтық тізбектерді
есептегендегідей әрекет жасалады, яғни алдымен тізбектеп немесе
параллель қосылған сызықтық емес кедергілердің кедергісін анықтайды
да оларды жалпы бір кедергімен ауыстырады.

ІІ бөлім. ЭЛЕКТР ТОГЫНЫҢ ХИМИЯЛЫҚ ӘСЕРІ.
2.1. Электролиз

Судағы не болмаса басқа бір ертіндідегі тұздар мен
қышқылдар ертінділері электр тоғын өткізеді. Бұларды электролиттер
немесе екінші текті өткізгіштер деп атайды, ал металл өткізгіштері
болса бірінші текті өткізгіштер деп аталады.
Электр тоғы электрмен зарядталған әрі қозғалу қабілетіне ие
бөлшектері бар орта арқылы өте алады.
Тұздар және қышқылдар суда немесе басқа еріткіштерде этил
спирті, бензин, бензол т.б. еріткенде молекулалардың бір бөлігі
иондар деп аталатын екі бөлікке ыдырайды, оның біреуі оң, ал
екіншісі –теріс зарядталған.
Химиялық қосыластардың еріткіштер әрекетінен ыдырауы
электролиттік диссоциация деп аталады. Электрлиттік диссоциация
кідімгі химиялық теңдеулермен өрнектеледі, олардың сол жағына
ыдырайтын заттардың химиялық символдары,ал оң жағына – осы
заттардан құралатын иондардың символдары жазылады. Мысалы, ас
тұзыныңхлорлы натрийдің диссоциация теңдеуі былай жазылады:
NaCl↔Na++Cl- Күрделі қосылыстарда диссоциация процесі бірнеше
сатылы болып жүруі мүмкін.
Егер электролит бар ыдысқа электрод деп аталатын металдан
жасалған екі жалпақ тілікті батырып, оларға өткізгіш сымдар арқылы
тұрақты тоқ энергия көзін қоссақ, электродтар потенциалдарының
айырымы салдарынан электролит арқылы тоқ өтеді. Электролит арқылы
тоқ жүруімен қатар электролиз деп аталатын химиялық процесс қоса
жүреді. Электролиттегі иондар электродтарға тартыла отырып, қарама
қарсы бағытта қозғалады: оң иондар катодқа, ал теріс иондар анодқа
тартылады.

2.2. Фарадей заңы

Электролит арқылы электр тогы өткен кезде электродтарда
электролитте химиялық қосылыстар түрінде кездесетін нақты заттардың
мөлшері бөлінеді. Бөлінген заттар мен ток аралығындағы тәуелдік
Фарадейдің екі заңы арқылы анықталады.
Фарадейдің бірінші заңы былай тұжырымдалады: электролиттерден
ток өткен кезде электродтарда бөлінген заттар мөлшері электролит
арқылы өткен электр мөлшеріне тура пропорционал. Бір кулон электр
өткен кезде электролиттен заттың белгілі масса мөлшері бөлінеді,
оны берілген заттың электрохимиялық эквиваленті баламасы деп
атайды.
Практикалық есептерде электр мөлшерін анықтау үшін кулон емес,
ампер –сағатты А сағ қолдану ыңғайлы. Бір кулон бір ампер-
секундке тең болғандықтан, ампер-сағат пен кулон арасында мынадай
байланыс бар: 1Асағ – 60 *60 3600 А сағ –3600 кл. электрохимилық
эквивалент К бір ампер –сағат электр мөлшеріне шаққандағы граммен
көресетіледі.(гA*сағ), яғни ол электролит арқылы бір ампер-сағат
электр мөлшері өткен кезде,
Электролиттен бөлінген t сағ уақыт өтетін өзгермейтін тоқты
І деп ал берілген заттың электрохимиялық эквивалентін К ден,
белгілен, осы уақыт кезінде берілген заттың бөлінін шыққан
массасының мөлшерін q(г) табамыз:
q=KIt;
Мысалы, мыс қышқылды электролит арқылы 1А ток бір сағат бойы
өткенде катодта 1,186 г. мыс бөлініп шығады ал тоқ 10А болғанда сол
ертендідіен 10 сағатта 1,186: 10-118,6 г. мыс бөлінеді.
Фарадейдің екінші заңы былай айтылады; әртүрлі электролиттер
арқылы бірдей мөлшері өткен кезде, электродтарда бөлініп шыққан
заттардың масса мөлшері химиялық эквиваленттеріне пропорционал
болады.
Бір валенті элементте химиялық эквивалентке тең атомдық салмақ
болады, ал п- валенті элементтің химиялық эквиваленті оның атомдық
салмағынан n есе кем, яғни a=An , мұндағы А- атомдық салмақ, n
- валенттілік, а- заттың химиялық эквиваленті.
Мысалы , алюминийдің атомдық салмағы А = 27, валентілігі n =3,
сондықтан оның химиялық эквиваленті а= 273- 9.
Фарадейдің екі заның салыстырып, мынадай тұжырым жасауға болады:
электрохимиялық эквиваленттер олардың химиялық эквиваленттеріне
пропорционал, яғни
K1a1=K2a2=K3a3 ...

Демек, электрохимиялық эквиваленттердің олардың химиялық
эквивалентттеріне қатынасы тұрақты шама болады; Ка -3,72*10-2-
0,0372-126,8. Сонымен Фарадейдің екінші заңы былайша өрнектеле
алады:
K-a26,8=A(26,8n)

Электролиз өнеркәсіптің әртүрлі салаларында кеңінен қолданылып
отыр.

ІІІ бөлім. Трансформаторлар

3.1. ТРАНСФОРМАТОРЛАР ТУРАЛЫ ЖАЛПЫ МӘЛІМЕТ.

Трансформатор-дегеніміз бір кернеудегі айнымалы токты сол
жиіліктегі айнымалы токтыі екінші кернеуіне түрлендіретін
статикалық электр-магниттік аппарат.
Трансформаторлар іс жүзінде электр энергиясын үлкен
қашықтыққа беру, энергияны қабылдағыштар арасында тарату үшін және
әртүрлі түзеткіш, күшеткіш т.б. құрылғыларда кеңінен қолдалынып
отыр.
Электр энергиясын электростанциядан оның тұтынушыларына
берерде, өткізгіш сымдар арқылы өтетін ток күшінің үлкен маңызы
бар. Токқа байланысты электр энергиясы берілетін желі сымның қимасы
таңдап алынады. Сым қимасы бойынша оның құны және оларда болатын
энергия шығыны анықталады.
Егер бір ғана мәнді берілетін қуатты кернеуді көбейтсек,
онда соншалықты оның тогы ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.