.RU

§ 1 Электр тогы. Тiзбектiң бөлiгi үшiн Ом заңы. Кедергi

Дата16.03.2017өлшемі68.29 Kb.

www.testent.ru

Тұрақты ток заңдары
§ 5.1 Электр тогы. Тiзбектiң бөлiгi үшiн Ом заңы. Кедергi
Электр тогы деп электр зарядтарының реттелген қозғалысын айтады.

Өткiзгiштегi оң зарядталған бөлшектердiң қозғалыс бағыты электр тогының бағыты ретiнде алынады.

Ток күшi деп аталатын скалярлық шама I электр тогының сандық сипаттамасы болады. Өткiзгiштiң көлденең қимасы арқылы бiр уақыт аралығында тасымалданатын заряд мөлшерiн ток күшi дейдi. Егер өткiзгiштiң көлденең қимасы арқылы Δt уақыт аралығында Δq заряды тасымалданса, ток күшi

(5.1)

тең болады.

Халықаралық бiрлiктер жүйесiнде СИ ток күшi ампермен (1 А) өлшенедi. Ол француз ғалымы Андре Мари Ампердiң атымен аталады.

Өткiзгiштегi ток күшiнiң ток тасушылар концентрациясына n, олардың бағытталған қозғалысының жылдамдығына v, өткiзгiштiң қимасының ауданына S және әрбiр ток тасушының тасымалдаған зарядына q тәуелдiлiгi мынадай болады:



I = qnvS. (5.2)

Немiс физигi Георг Ом ток күшi тiзбектiң бөлiгiндегi кернеуге тура пропорционал екенiн тапты:



I~U .

Ол өткiзгiштi басқа өткiзгiшпен ауыстырғанда тiзбектегi кернеу дәл сондай, ал ток күшi өзгеше болатынын байқады. Демек, әр түрлi өткiзгiштер тiзбектегi ток күшiн әр түрлi шектейдi. Тәжiрибелер нәтижелерiн математикаша былай жазуға болады:



немесе , (5.3)

мұндағы -пропорционал коэффициентi, ол өткiзгiштердiң қасиетiне тәуелдi. Өткiзгiштiң тiзбектегi ток күшiн шектеу қасиетiн сипаттайтын шама кедергi деп аталады. Еркiн электрондардың кристалл торының иондарымен соқтығысуы өткiзгiш кедергiсiне себеп болады.

(5.3) өрнегi бойынша, ток күшi тiзбек бөлшегiндегi кернеуге тура пропорционал және сол бөлшектiң кедергiсiне керi пропорционал болады (5.1 сурет):




5.1-сурет
(5.3) формула тiзбектiң бөлiгi үшiн Ом заңын өрнектейдi [Видеоматериал].

Ом заңы бойынша өткiзгiш кедергiсi өткiзгiштiң ұштарындағы кернеудiң ток күшiне қатынасына тең:



. (5.4)

Халықаралық бiрлiктер жүйесiнде СИ кедергi оммен (1 Ом) өлшенедi:



.
§ 5.2 Өткiзгiштердi тiзбектей және параллель қосу. Өткiзгiштiң меншiктi кедергiсi
Энергия ток көзiнен тұтынушы құрылғыларға (электр шамына, двигательге және т.б.) ток өткiзгiш сымдар арқылы жеткiзiледi. Өткiзгiштер тiзбектей және параллель қосылуы мүмкiн.

Өткiзгiштер тiзбектей қосу: Барлық өткiзгiштер тiзбекке бiрiнен кейiн бiрi тiзiлiп қосылады (5.2 сурет).




5.2-сурет
Өткiзгiштер тiзбектей қосылғанда:

а) барлық өткiзгiштердегi ток күшi бiрдей



, (5.5)

б) тiзбектегi кернеу бөлiктер кернеулерiнiң қосындысына тең



, (5.6)

в) өткiзгiштердегi кернеу олардың кедергiлерiне тура пропорционал



, (5.7)

г) тiзбектей қосылған n өткiзгiштердiң толық кедергiсi бөлiктердiң кедергiлерiнiң қосындысына тең:



. (5.8)

Өткiзгiштер параллель қосу (5.3 сурет).




5.3-сурет
Өткiзгiштер параллель қосылғанда:

а) тарамдалмаған бөлiктегi ток күшi тарамдалған бөлiктердегi ток күштерiнiң қосындысына тең



, (5.9)

б) параллель қосылған тiзбек бөлiктерiндегi кернеулер бiрдей



, (5.10)

в) тарамдалған тiзбектiң бөлiктерiндегi ток күштерi олардың кедергiлерiне керi пропорционал



. (5.11)




5.4-сурет
Өткiзгiштiң кедергiсi оның материалына және геометриялық өлшемдерiне тәуелдi. Ұзындығы l және көлденең қимасының ауданы S болатын өткiзгiштiң кедергiсi мынаған тең (5.4 сурет):

, (5.12)

мұндағы ρ -өткiзгiштiң меншiктi кедергiсi. Меншiктi кедергiнiң сандық мәнi берiлген материaлдан жасалған ұзындығы 1 метр және көлденең қимасының ауданы 1 м2 болатын цилиндiрлiк өткiзгiштiң кедергiсiне тең.


§ 5.3 Электр қозғаушы күш. Тұйық тiзбек үшiн Ом заңы
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 (5.5 сурет). Бiрақ бұл ток өте қысқа уақыт болады. Екi дене арасындағы электр өрiсi әлсiзденедi де, ақыр аяғында денелердiң потенциалдары теңесуiнiң нәтижесiнде жоқ болады.




5.5-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 (5.5 сурет). Мұндай күштердi бөгде күштер дейдi.




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

. (5.13)

Толық тiзбек үшiн Ом заңы. ЭҚК-i ε, кедергiсi r (iшкi кедергi) ток көзiнен кедергiсi R болатын сыртқы тiзбек бөлiгiнен тұратын тұйық тiзбектек үшiн Ом заңы

(5.14)

формуласымен өрнектеледi (5.6 сурет). Тұйық тiзбектегi ток күшi ток көзiнiң ЭҚК-нiң, тiзбектiң сыртқы және iшкi кедергiлер қосындысына қатынасына тең.


§ 5.4 Ток көзiнiң ЭҚК-i және оның iшкi кедергiсi
Егер көздiң полюстарын көздiң iшкi кедергiсiмен салыстарғанда өте аз кедергiсi бар өткiзгiпен жалғастырса, қысқаша тұйықталу жағдайы болады.

Егер сыртқы тiзбектiң сыртқы кедергiсi R=0 болса, қысқаша тұйықталудың ток күшiнiң максимал шамасы



(5.15)

болатыны Ом заңынан шығады. Осыдан қысқаша тұйықталудың ток күшi көздiң ЭҚК-сынан басқа iшкi кедергiсiне де тәуелдi екенiн көремiз. Сондықтан қысқаша тұйықталу әр түрлi iшкi кедергiсi бар ток көздерi үшiн әр түрлi қауып келтiредi.



Ток көзiнiң iшкi кедергiсi зарядтар қозғалатын ток көзiнiң iшiндегi ортаны сипаттайды.




5.7-сурет
Ток көзiнiң iшкi кедергiсi оның табиғи қасиеттерiне тәуелдi. Үлкен iшкi кедергiсi бар көз қысқаша тұйықталғанда ток күшi көп болмайды, демек сондай ток оларға қауып емес. Iшкi кедергiсi аз көз қысқаша тұйықталғанда ток күшi көп болады, мұндай ток өте қауiптi. Ондай ток көздi бұзуы мүмкiн. Әсiресе қысқаша тұйықталу жарықтандыратын генераторларға қауып болады. Осындай көздердiң iшкi кедергiсi өте аз, сондықтан қысқаша тұйықталудың ток күшi мыңдаған амперге жетуi мүмкiн. Осындай жағдайда қысқаша тұйықталу сымдарды балқытуы, өрт тұғызу мүмкiн. Одан қорғану үшiн тiзбекке сақтандырғыштарды қосады. Осындай тiзбек ток күшi үшiн мүмкiн мәнiнен асса, сақтандырғыштардағы АВ жiңiшке өткiзгiш (5.7 сурет) балқиды да, тiзбектi ажыратады. Cыртқы тiзбектiң кедергiсiне R қарағанда ток көзiнiң iшкi кедергiсi r өте аз болса (яғни r <
. (5.16)
§ 5.5 Ток көзiнiң пайдалы әрекет коэффициентi (ПӘК). ПӘК-тың сыртқы жүкке тәуелдiлiгi.
Тұйық тiзбектегi ток көзiнiң толық қуаты мынаған тең:

, (5.17)

мұндағы I -ток күшi , ε-ток көзiнiң ЭҚК-i.

Сыртқы тiзбектегi пайдалы қуат Nn тiзбектегi кернеудiң ток күшiне көбейтiндiсiне тең болады:

. (5.18)

Пайдалы қуаттың толық қуатқа қатынасын ток көзiнiң пайдалы әрекет коэффициентi дейдi:



. (5.19)

(5.13) толық тiзбек және (5.3) тiзбектiң бөлiгi үшiн Ом заңдарын пайдалынып, пайдалы қуаттың ток көзiнiң ЭҚК-i, оның iшкi және сыртқы кедергiлерi арқылы өрнегiн табуға болады:



. (5.20)

(5.18) қатынасының экстремумын зерттеп, яғни Nn -ның R бойынша туындысын нолге теңеп , пайдалы қуаттың максимал шамасы сыртқы кедергi iшкi кедергiге тең (R= r) жағдайда болатының табамыз.


Есептердi шешудiң мысалдары.
Есеп 1. t уақыт аралығында өткiзгiштегi ток 0 ден I1, дейiн бiрқалыпты өседi де, сондай уақыт аралығында тұрақты болып, сосын уақыт аралығында 0-ге дейiн бiрқалыпты азаяды. 3t уақыт аралығында өткiзгiштен қандай заряд өттi?

Шешуi.



Рис. 2

Анықтама бойынша . 3t уақыт аралығында өткiзгiштен өткен заряд әр бөлiгiнен өткен зарядтардың қосындысына тең (2-сурет):

.

t уақыт аралығында бiрiншi бөлiктегi ток бiрқалыпты өседi, сондықтан сол уақыт аралығында тұрақты ток өткенмен бiрдей. Үшiншi бөлiкте де тап солай болады. Ендi толық зарядты табайық:

.

Есеп 2. Көлденең қимасының ауданы 0,5см2 тең болатын алюминий сымның кедергiсi 2,8Ом тең болса, оның ұзындығы қандай болады?

Шешуi. R=ρL/S болғандықтан L=RS/ρ табамыз.

Сандық шамаларын қойып, бұдан



L=5· 10-5 · 2,8/2,8·10-8 = 5·103м.

табамыз.



Есеп 3.



Рис. 3

Амперметр тiзбек бөлiгiне қосылған (3-сурет), ол I1 = 0,5A көрсетедi. Егер кедергiлер если R1 = 2Oм, R2 = 4Oм болса, кедергiсi R2 -ге тең бөлiктен өтетiн ток күшiн I2 табу керек.

Шешуi. Параллель қосылған тiзбек бөлiктерiндегi кернеулер бiрдей болғандықтан:



Есеп 4.



Рис. 1

Егер амперметр I = 5 A, вольтметр U = 100B көрсетсе, ал вольтметрдiң iшкi кедергi r=2500Oм тең болса, ток күшiн анықтау керек.

Шешуi. Амперметрден өтетiн ток екiге бөлiнедi (1-сурет), сондықтан

мұндағы , сонда кедергiден өтетiн ток мынаған тең:



Есеп 5. ЭҚК-i 2,25В тең батарейкаға кедергiсi 2Ом резисторға қосқанда тiзбектегi ток күшi 0,75А. Батарейканың iшкi кедергiсi қандайболады?

Шешуi. Толық тiзбек үшiн Ом заңын жазамыз: ,

Бұдан



Түсiнiктеме сөздiк

Меншiктi электрлiк кедергi - сан жағынан берiлген материялдан жасалған ұзындығы 1 метр және көлденең қимасының ауданы 1м2 болатын цилиндiрлiк өткiзгiштiң кедергiсi.

Ток көзiнiң iшкi кедергiсi - зарядтар қозғалатын ток көзiнiң iшiндегi ортаны сипаттайды.

Ток көзiнiң пайдалы әрекет коэффициентi - пайдалы қуаттың толық қуатқа қатынасы.

Электрлiк кедергi - өткiзгiштiң тiзбектегi ток күшiн шектеу қасиетiн сипаттайтын шама.

Электр қозғаушы күш - қатынасымен анықталатын ток көзiнiң характеристикасы.



Электр тогы - электр зарядтарының реттелген қозғалысы.

Достарыңызбен бөлісу:

-2-genezis-funkcionalnih-svyazej-v-sisteme-kultura-kartina-mira-chelovek-kartina-mira-i-krizis-sovremennoj-kulturi.html
-2-grazhdansko-pravovaya-ohrana-neprikosnovennosti-uchebnik-material-podgotovlen-s-ispolzovaniem-pravovih-aktov.html
-2-harakter-nuzhno-imet-no-kakoj-k-kozireva-a-yu.html
-2-hozyajstvennoe-zakonodatelstvo-i-sistema-sovetskogo-prava-knigi-razdela-elektronnaya-biblioteka.html
-2-ig-fihte-filosofiya-uchebnik-2-e-izd-m-gardariki-2002-736-s.html
-2-institucionalnie-osobennosti-veterinarnih-tovarov-v-usloviyah-perehodnoj-ekonomiki.html
  • predmet.bystrickaya.ru/ris-120-regulyator-skorosti-modelej-zheleznih-dorog-elektronika-v-nashem-dome-odon.html
  • lektsiya.bystrickaya.ru/problemi-geologii-i-osvoeniya-nedr-stranica-7.html
  • kontrolnaya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-po-uchebnomu-kursu-geografiya-priroda-rossii-8-klass-bazovij-uroven-stranica-2.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/razdel-iii-gosudarstvennoe-upravlenie-v-oblasti-regulirovaniya-byudzhetnih-otnoshenij.html
  • lecture.bystrickaya.ru/artterapiya-v-rabote-s-detmi-chast-4.html
  • essay.bystrickaya.ru/dml-izmenenie-dannih-fukin-i-a.html
  • literature.bystrickaya.ru/dinamika-sredstv-videlyaemih-na-fond-oplati-truda-rabotnikov-programma-razvitiya-yuzhnogo-federalnogo-universiteta.html
  • shpargalka.bystrickaya.ru/utverzhden-na-zasedanii-utverzhden-upravlyayushego-soveta-shkoli-prikazom-direktora-protokol-1-ot-12-08-2010g-ot-avgusta-2010-goda-predsedatel-upravlyayushego-soveta-direktor-shkoli-e-i-goryacheva.html
  • knigi.bystrickaya.ru/sluzhba-v-armii-dannoe-posobie-prednaznacheno-dlya-studentov-zooinzhenernih-i-veterinarnih-fakultetov-vuzov-specializiruyushihsya.html
  • prepodavatel.bystrickaya.ru/stadii-prekrasheniya-ugolovnih-del-v-otnoshenii-nesovershennoletnih-v-svyazi-s-primireniem-s-poterpevshim-za-period-2005-goda.html
  • znaniya.bystrickaya.ru/prostie-dvusostavnie-predlozheniya-glavnie-chleni-predlozheniya-10-ch-3-ch-.html
  • letter.bystrickaya.ru/neperenosimost-laktozi-mozhet-okazatsya-vremennoj-klaflin-edvard-domashnij-doktor-dlya-detej-soveti-amerikanskih.html
  • kolledzh.bystrickaya.ru/6-hranenie-i-perevozka-szhizhennih-gazov-pravila-pozharnoj-bezopasnosti-dlya-predpriyatij-i-organizacij-gazovoj-promishlennosti.html
  • upbringing.bystrickaya.ru/kollekciya-595-gchelyabinsk-data-registracii-131110-kollekciya-242-churin-evgenij-ivanovich-456317-chelyabinskaya-g-miass-17-aya.html
  • reading.bystrickaya.ru/kurs-orkise-aprobaciya-nachalas-rukovodstvo-issledovatelskoj-rabotoj-uchashihsya-vo-vneurochnoe-vremya.html
  • nauka.bystrickaya.ru/uchebno-metodicheskij-kompleks-inostrannij-yazik-specialnost-031001-65-filologiya-utverzhdeno-rekomendovano.html
  • composition.bystrickaya.ru/perevod-s-anglijskogo-v-v-evsyukova-kogda-u-roberta-monro-neozhidanno-nachalis-samoproizvolnie-vihodi-iz-fizicheskogo-tela-ponachalu-ego-ohvatili-trevoga-i-so.html
  • credit.bystrickaya.ru/podsekciya-5-1-programma-konferencii-minsk-2005.html
  • report.bystrickaya.ru/kafedri-istorii-srednih-vekov-programma-vstupitelnogo-ekzamena-v-aspiranturu-istoricheskogo-fakulteta-po-specialnosti.html
  • occupation.bystrickaya.ru/nedarom-drevnie-slavyane-govorili-pokazhi-mne-svoj-pozvonochnik-i-ya-rasskazhu-tebe-o-tebe.html
  • gramota.bystrickaya.ru/zadacha-obrabotki-reshetok-chast-5.html
  • lektsiya.bystrickaya.ru/programma-kruzhka-yunij-ekolog-rukovoditel-kruzhka-antonova-margarita-anatolevna-uchitel-biologii-moustarourmarskaya-sosh.html
  • doklad.bystrickaya.ru/viktor-meerovich-polterovich.html
  • occupation.bystrickaya.ru/obshie-polozheniya-4.html
  • desk.bystrickaya.ru/pomozhem-detyam-vmeste-rossijskaya-blagotvoritelnost-v-zerkale-smi.html
  • turn.bystrickaya.ru/osobennosti-selekcii-sortov-tabaka-sortotipov-virdzhiniya-i-berlej-v-rossii-stranica-6.html
  • paragraph.bystrickaya.ru/metodi-methods-kak-prosit-dengi.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-po-discipline-b-organizaciya-proizvodstva-i-obsluzhivaniya-na-predpriyatiyah-obshestvennogo-pitaniya.html
  • thescience.bystrickaya.ru/isbn-biznes-ekonomika-finansi-stranica-13.html
  • doklad.bystrickaya.ru/uchebnoe-posobie-udk-37-036-791-43-bbk-4300-554-7-b-24-recenzenti.html
  • desk.bystrickaya.ru/osoznavaemoe-i-p-volkov-zam-glavnogo-redaktora.html
  • knowledge.bystrickaya.ru/obrazovatelnaya-programma-visshego-professionalnogo-obrazovaniya-po-specialnosti-080505-65-upravlenie-personalom.html
  • knowledge.bystrickaya.ru/minimalno-neobhodimij-obem-znanij-trebovanij-bezopasnosti-dvizheniya-poezdov-rabotnikami-otkritogo-akcionernogo.html
  • tetrad.bystrickaya.ru/uchebno-metodicheskij-kompleks-dlya-studentov-3-kursa-zaochnoj-formi-obucheniya-specialnosti-pedagogika-i-psihologiya-polnoj-obrazovatelnoj-programmi-tobolsk.html
  • writing.bystrickaya.ru/kafedra-fizvospitaniya-stranica-4.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.